“传感器原理与器件”课程教学方法探索

摘 要：“传感器原理与器件”是苏州科技大学应用物理学和物理学专业方向的任选课程。随着传感器产品在人们生活中的广泛应用，课程的重要性也日益突出。本文基于笔者近三年的课程教学经验，重点探讨了在课程教学内容和教学方式方面开展的改进探索工作，阐述了教学方式改进的重要性，总结了取得良好教学效果的因素。教学改进的探索可以为同类型课程的教学工作提供参考。

关键词：传感器原理与器件；教学方法；课程

“传感器原理与器件”具有知识点多、理论和实践性强等特点，是我校应用物理学和物理学专业学生第五学期的专业任选课程。教学目标在于引导学生了解并掌握材料的基本物理性能，拓宽材料应用的知识面。近三年来，笔者以课程内容定位为出发点，以增强教学效果为目标，在教学内容和授课方式两个环节上开展了积极的教学改革探索工作。

一、由点到面的教学内容

“传感器原理与器件”课程具有物理知识和技术信息量大的特点。课程主要围绕传感器的传感元件和信号转换元件两方面原理和器件应用进行教学。采用通常的讲课形式去完成复杂的教学内容，会使课程变得枯燥乏味，学生在听讲时容易失去对传感器的兴趣。因此，教学内容上采用由点到面、由浅入深的方案。以光电传感器为例，这个“点”指的是光电传感器应用点，让学生一开始先了解光电传感器在战争、民用生活方面的应用情况，感受这类传感器的“神奇”；然后进入“面”，讲解以光电效应为基础的传感器原理和如何实现这类传感器，前面一部分课时约占40%，后一部分物理原理介绍和电路设计原理分别占用30%的课时。通过教学内容的改进，学生上课能很快进入状态。

二、丰富灵活的教学方式

大学课堂讲授知识时较多采用的是以教师为主的讲台授课方式，这种方式能最大限度地将课本知识传授给学生。本课程在上述教學方式上做了改进，目的是提高学生在课堂上的参与程度，增强授课趣味性。第一，采用视频方式介绍各类传感器的实际应用或生产过程，比如光电传感器在战场中的侦测作用、手机中CCD传感器的生产流程，这不仅让学生耳目一新，了解到材料的物理特性，而且对高科技产品流水线生产有了感性的认识。第二，学期的中后期阶段，采用让学生走上讲台的方式进行学习，每节课由3～5位学生上台进行3分钟的讲述，内容为自主选择的一种传感器的定义、传感元件物理原理以及传感器的工作原理。学生讲述后由教师或学生提1～2个问题进行互动。根据学生讲述和回答问题的表现，进行打分并计入平时成绩。同时，教师根据讲述情况进行必要的纠正和补充。这些教学方式的改进不仅提高了学生在课堂上的学习积极性，而且通过自主学习加深了对传感器知识的理解。

三、利用课堂开展实践活动

本课程在教学方式改进的同时将实践活动积极融入教学中。实践活动基于教师进行的传感器科研项目，在课堂展示传感器实物，让学生从实体传感器物件中认识传感器的组成和工作原理。以手持式红外测温传感器为例，其主要由硅透镜、热电效应的铁电薄膜、模数转换电路、电流放大电路、手持式外壳组成。参数特征主要包括温度范围、光斑尺寸、工作波长等。可以让学生利用模块化组件动手进行传感器的组装，对测温传感器知识有了更形象、更深入的理解。

四、结束语

本文阐述了在传感器课程中进行的教学内容和教学方式改进的探索工作。近三年来，总人数约为100人的两个专业每年选择传感器任选课的人数分别为19、29和51，学生对教学质量的评价分数分别为89.10、91.04和92.20分，教学改革取得了良好的效果。采用由点到面教学内容、引入视频教学和课堂实践的教学方式能有效提高学生课堂的积极性和对课程教学的参与程度。教学改进中各项工作将被继续细化，如邀请企业传感器工程师走进课堂为学生做专题讲座，培养更多为企业服务的优秀技术型人才。

（通信作者：张晓渝）

参考文献：

吴建平.传感器原理及应用（第3版）[M].北京：机械工业出版社，2016.

基金项目：苏州科技大学教育教学改革研究重点项目（项目编号：2017TGJA-01）；江苏省高等教育教改研究立项课题（项目编号：2017JSJG474）；苏州科技大学教学改革与研究项目（项目编号：2017JGMZ-06）；苏州科技大学天平学院教育教学改革研究项目（项目编号：2017TJGB-09）；江苏省十三五重点学科（项目编号：20168765）和江苏省高校自然科学研究重大项目（项目编号：17KJA140001）。

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