时间：2022-04-13 11:45:16
本文以常用的车载物流过程为研究对象，在货柜中部署传感器节点，来实时监测货物运输过程的相关环境参数，WSN中的汇聚节点通过蓝牙传输协议将数据传给作为网关的智能手机，智能手机通过GPS卫星定位将位置信息加入到参数数据中，再通过移动通信网络将数据传输到后台系统中。本论文研究主体为车载部分，其架构如图2所示。
1.1传感器节点的设计本系统中，传感器节点的主要任务是实时监测相关环境参数，并对其他节点转发来的数据进行存储和转发，使数据通过WSN传输到汇聚节点处，其处理能力、存储能力和通信能力要求不高，因此采用简单节约的设计方案。如图3所示，传感器节点由传感器模块、处理器模块、射频模块、电源模块和电路等部分组成。传感器模块负责对所需参数进行采集和模数转换。处理器模块负责控制整个传感器节点的操作，存储和处理传感器模块采集的以及射频模块发送过来的数据。射频模块负责与其他节点之间的通信，对数据进行发送或接收。电源模块负责为整个节点提供运行所需的能量，是决定节点寿命的关键因素之一。电路则包括声光电路、复位电路及接口电路等。（1）处理器模块。处理器模块是传感器节点的核心部分，本设计方案中，处理器选用德州仪器（TI）公司的16位超低功耗微控制器MSP430F135，该处理器采用1.8V-3.6V的低电压供电，可以在低电压下以超低功耗状态工作，非常适合应用在对功耗控制要求甚高的无线传感器网络。该处理器同时拥有较强的处理能力和较丰富的片内资源，拥有16kB闪存、512BRAM、2个16位的定时器、1个通用同步异步接口（USART）、12位的模数转换器（ADC）和6个8位并行接口。（2）射频模块。在无线传感器网络实际应用中，传感器节点既需要发射又需要接收数据，因此本设计方案中的射频模块采用收发一体的无线收发机。射频模块采用Chipcon公司推出的无线收发芯片CC2420，它的工作电压位于2.1~3.6V之间，收发电流不超过20mA，功耗低；其具有很高的集成度，只需要较少的电路就可工作，天线设计采用PCB天线，进一步减小模块体积。CC2420工作在2.4GHz频段上，支持IEEE802.15.4和Zig-Bee协议；采用O-QPSK调制方式，抗邻道干扰能力强；128B接收和128B发射用的数据缓存空间，数据传输速率高达250kb-ps。（3）传感器模块。传感器节点的数据采集部分根据实际需要选择相应的传感器，如温度、湿度、振动、光敏、压力等传感器。本文的研究重点不在传感器上，因此仅以温湿度传感器作为例子。本方案采用Sensirion公司的SHT15温湿度传感器，该传感器将传感元件和信号处理电路集成在一起，输出完全标定的数字信号[3]。其工作温度范围在-40℃-123.8℃之间，其在-20℃-70℃范围内，温度测量精度在±1℃以内；湿度范围在0%-100%之间，在10%-90%范围内，湿度测量精度在±2%以内。
1.2汇聚节点的设计在本系统中，汇聚节点的主要任务是接收传感器节点转发来的数据，进行存储和处理后传输到网关节点处，同时，接收来自网关节点的信息，向传感器节点监测任务。汇聚节点是连接WSN和外部网络的接口，实现两种协议间的转换，使用户能够访问、获取和配置WSN的资源，对其处理能力、存储能力和通信能力要求较高。而为了与传感器节点匹配，汇聚节点的硬件结构与传感器节点基本相似，如图4所示，汇聚节点没有传感器模块，增加了存储器模块和蓝牙通信模块。（1）处理器模块。同样的，处理器模块也是汇聚节点的核心部分，主要负责控制整个汇聚节点的操作，存储和处理来自射频模块或者蓝牙通信模块的数据，再将处理结果交给射频模块或者蓝牙通信模块发送出去。本设计方案中，处理器选用TI公司的16位超低功耗微控制器MSP430F1611，该处理器和MSP430F135一样，可以在1.8V~3.6V的低电压下以超低功耗状态工作，但其拥有更强的处理能力和更丰富的片内资源，48kB闪存和10KBRAM、2个16位定时器、1个快速12位ADC、双12位DAC、2个USART接口和6个8位并行I/O接口。（2）存储器模块。考虑到物流运输过程中环境多变，容易带来一些不确定因素，这些不确定因素可能引起处理器自带的存储器中的数据丢失，因此汇聚节点需要存储一些重要的数据。本设计方案中，汇聚节点的外部存储器芯片选用由Mi-crochip公司生产的24AA64，工作电压低至1.8V，它采用低功耗CMOS技术，工作时电流仅为1mA，而且可以在恶劣的环境下稳定工作。由于汇聚节点对存储容量要求不高，而且24AA64芯片的存储容量为64KB，擦写次数可达到百万次，因此一块芯片即可满足本系统的存储要求。（3）蓝牙通信模块。本系统采用智能手机作为后台系统和WSN之间的网关，来实现远距离的数据传输。为了使汇聚节点与智能手机能够进行通信，采用蓝牙通信协议。而在汇聚节点使用蓝牙通信方式需要增加一个蓝牙通信模块。本设计方案中，采用SparkFun公司的BlueSMiRF模块，其工作电压为3.3V-6V，工作电流最大为25mA，功耗较低；其最大传输距离为100m，通信速率最高可达115200bps；其天线为PCB天线，所需器件很少，故模块的体积很小，可以通过串行接口直接与处理器模块相连。
1.3网关节点的设计本系统要求在后台系统和WSN部署点间进行双向通信，为了实现远距离的数据传输功能，有两种方案，一是汇聚节点增加移动通信模块，如GPRS模块[4]；二是采用智能手机作为后台系统和汇聚节点之间的网关。方案一对汇聚节点的要求进一步提高，不仅处理过程更加复杂，其能量消耗也大大提高；另一方面要实现物流过程的跟踪，还需有定位功能，一般采用GPS模块[5]，这样成本也将大大提高。相比之下，方案二优势明显，采用智能手机可以进行各种复杂的数据处理，进行大量数据的存储，使用移动通信网络与后台系统进行通信，使用内置的GPS定位功能，后台用户可以在紧急事件发生时直接联系货车司机等。因此，本系统采用智能手机作为网关节点。本设计方案中，采用中国移动M811手机作为测试对象，其支持4G/3G/GPRS等移动网络，可以方便地使用移动网络与后台系统进行通信；其具有GPS定位功能，可以实现货车定位；具有蓝牙通信功能，可与汇聚节点间采用蓝牙通信；使用An-droid4.0操作系统，拥有丰富的开源资源，方便软件的设计。
2系统软件部分设计
本系统使用WSN中的传感器节点检测物流过程中相关环境参数并发送到汇聚节点处，由其将数据通过蓝牙连接传输到智能手机，智能手机通过移动通信网络将加入GPS信息的数据传输到后台服务器。系统各部分的工作任务不一，硬件条件也有很大差别，因此系统的软件设计也十分关键。
2.1传感器节点程序设计传感器节点主要承担数据采集和发送的工作，由于其能量及处理资源有限，因此需要采取节能和减少数据处理的设计方案。本设计方案中，传感器节点采取按需求唤醒的工作方式，检测等待时间（等待时间可由后台设置）未到或者没有收到汇聚节点命令时节点处于休眠状态；当等待时间一到或者收到命令时，立刻开始工作，进行采集数据并发送，或者根据命令完成相应操作，完成后又进入休眠状态，等待下一次激活，其程序流程如图5所示。
2.2汇聚节点程序设计汇聚节点的主要任务是接收传感器节点转发来的数据，处理后通过蓝牙传输到网关节点处，同时接收来自网关的命令，完成相应的操作。相比于传感器节点，汇聚节点的工作更加复杂，而且其能量和处理资源也不多，因此采取与传感器节点相似的节能设计方案，将复杂的数据处理工作交予网关节点，其程序流程如图6所示。
2.3智能手机APP设计智能手机作为本系统的网关节点，承担协议转换、数据传输、数据处理等复杂工作，因此开发相应的应用程序（Applica-tionProgram，简称APP）来实现上述功能，其流程图如图7所示。该APP实现对智能手机内部蓝牙模块的调用，通过蓝牙连接与汇聚节点通信；利用智能手机的GPS模块获取位置信息，加入到接收到的传感器数据中，再通过移动通信网络传输到后台系统；接收后台系统的命令，完成相应的操作；同时通过智能手机对应的界面提供数据显示、告警提醒以及日志功能。
3结语
关键词：高职 传感器应用技术 教学改革
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2014）01（a）-0201-01
21世纪以来，随着科技的进步，特别是智慧城市、物联网以及机器人技术等的发展，传感器作为一种能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置[1]，在各个领域得到了广泛的应用。“传感器应用技术”也因此成为了一门实用性较强的课程。作为电子信息类专业的专业基础课，也是学生在今后的工作中经常应用到的一门技术，“传感器应用技术”已在各大高职院校中得到广泛的开设。由于该门课程是一门实践性及理论性均较强的课程，而且高职类院校课程体系大都承袭了本科课程的教学体系，侧重于传感器理论知识的讲解，实验也是以模块化的验证性实验为主，这使得该门课程的开设效果并不明显，学生普遍存在着听不懂理论、学不会电路，不会用传感器的问题。为了能解决教学中理论与实践脱离，学生没有兴趣等的问题，笔者进行了如下的思考探究。
1 结合实际，明确培养目标
人才培养目标是高职院校人才培养活动中最根本，最核心的问题。作为一名教师，我们首先应该明确高职院校电子类、自动化类、机电类专业学生的培养目标是培养掌握本专业所需要的基础知识和专门知识，具有从事生产一线工作的综合素质和职业能力的技能型人才[2]。学生的就业岗位主要分布于生产流水线设备、基本电路的设计、产品的检测、维修及质量管理等，这些岗位要求学生具备利用传感器和自动检测的知识解决实际问题的技能。因此，在设计课程时，要跳出本科教学体系的框架，淡化理论，以实践动手能力培养为本位，构建学生应用传感器知识和自动检测技术解决生产方面问题的实际能力，培养学生胜任职业岗位的相关技能、技艺。使学生在学完本课程后，能够根据检测或者设计要求合理选用各种类型的传感器；能够使用常用仪器检查各种传感器性能，判别其好坏，进行简单维护；能够运用所学知识设计、制作、简单测试基本检测单元模块电路等。其次，应结合所在学校学生就业区域的特点，针对岗位应用的知识进行着重讲解，使学生能深入的了解学习所应用的领域，有所专长。
2 合理设计，丰富教学环节
针对高职高专类的传感器应用技术方面的教材，部分已经进行了改革，以项目化教学[3]为导向，简化了理论知识的讲解，但是对于传感器原理中的基本理论，如：压电效应、霍尔效应等，仍需要讲解。如何将这些理论与传感器实际的参数结合起来，如何将枯燥的理论形象化的传授给学生，这就需要我们合理地去设计每一节课。
传感器作为一种转换器件，在讲解其理论时，我们首先应该以传感器为教具，让学生对传感器有一个感官上的认识，带动学生的好奇心和兴趣。其次，在每节课开始时，通过一些传感器方面的新闻或者视频，如在讲解温度传感器时可以引入生活中燃气灶热电偶的应用等，使学生了解传感器技术发展所带来的实实在在的效益，同时也开拓了学生的知识面。再次，理论的讲解尽量以生动的flas为主，减少公式的推导，实际教学证实学生对于公式的推导，基本上不感兴趣或者是听不懂，而视频或者动画往往会吸引学生，使学生能更形象深刻的理解知识点。最后，在传感器的应用及性能指标讲解中结合实际案例分析[4]，让学生真正认识到如何将传感器与实际应用结合起来，如在讲授温度传感器时，可以设计一个应用场景，给定要测量的温度范围，让学生思考应该用什么测量方法，选用什么温度传感器来组建满足要求的温度测试系统，这样学生会对传感器的型号、传感器特性参数、如何用测量电路把信号从传感器中提取出来并放大、如何减小传感器测量系统的误差以及如何进行误差补偿等有了一个形象客观地认识，学生通过思考，查找资料，接触具体型号的传感器，将传感器的理论知识应用于实践，就知道了传感器的动态和静态参数是如何跟实际问题的参数联系起来的。为了让学生了解传感器的作用和应用范围，使用时的注意事项等问题，可以将传感器和检测技术结合起来，在教学过程中让学生思考什么是检测技术，检测系统中传感器的作用是什么，如何构建一个完整的检测系统，数据是如何处理的等等。课堂以互动为主，充分带动学生的积极性，尽量避免纯理论的讲述。
3 动手动脑 开展真正实验
“传感器应用技术”作为一门应用性较强的课程，开展实验对于这门课的学习具有积极的作用。“传感器应用技术”课程的实验是真正的实现理论联系实际的环节，但是查阅相关文献可以[2～5]发现该课程的实验普遍存在着一些问题，如：原理性、验证性实验较多，实验设备模块化，学生纯粹是简单连线，难以了解内部电路和工作原理以及学生兴趣不高等问题。针对这些问题，笔者结合教学实际，认为传感器应用技术课程实验可以进行如下的改革。
为了带动学生的积极性及动手能力，我们应该将传感器应用技术实验与单片机技术相结合，为每个实验小组配备简单的单片机开发板。在学习完每一类传感器时，按照竞赛的形式设计一个相关题目，给出参数及设计目标，要求每一个实验小组按所给要求，选用传感器并设计测量电路，利用单片机开发板，最终调试实现相应功能，完成该传感器测量系统的前端设计工作，这样就可以实现学生真正的动脑动手，真正的参与到实验中。这种方法既能带动学生的兴趣，也有利于学生系统思维及实际解决问题能力的培养。
4 结语
本文针对高职“传感器应用技术”课程教学中实际遇到的一些问题，结合实际教学，提出了几点思考。通过人才培养目标的清晰认识、教学环节的有目的准备以及实验环节的改进，相信学生能真正提起兴趣去了解学习传感器这门知识，掌握这门技术。教与学的过程没有穷尽，相信在不断的实践中这门课的教学方法会不断完善，实现教学质量的提高。
参考文献
[1] 常慧玲.传感器与自动检测[M].电子工业出版社，2012.
[2] 刘金桂，王梅，王晓静.“传感器与自动检测技术”课程设计教学改革[J].成功（教育），2011（7）.
[3] 浦灵敏.高职“自动检测技术”课程项目化教学模式探索[J].中国电力教育，2009，10（19）.
摘要:中国传统美术理论体现了中国文化、美学思想、哲学观念.由于时代的发展与艺术观念的挑战.使传统美术文化面临丢失的危机 高校美术学专业教学体系必须承担抢救、保护和继承的重任。因此.在教学改革中.教师应融入传统美术理论。让学生感受、继承和发展传统文化.把民族文化观念与造型表现语言进行融合.使传统美术文化理论在美术学体系中得到全面重视.弘扬出民族个性关健词:美术教育 传统文化 教学改革一美术学专业教学体系中存在问题分析美术学专业教学体系存在的问题之一是西方美术教育的输入导致我们用西方人的眼光来审视东方的事物 这所谓“科学”的观察方法.导致美术文化归属与中国传统艺术精神的淡漠 问题之二是片面地注重艺术上非理性观念.认为美术作品是一种注重天赋灵感的自然创作.无需美术文化理论。这种理念忽略了艺术是以理性为主导的 美术创作不仅强调个性与激情.还应在规律、准则方面表达人的精神理想 问题之三是当今美术教育过于注重技法而忽略传统理论 .忽视了美术理论是区别美术高等教育与美术工匠的关键所在.没有美术理论的介入就不能称之为高等教育。
美术学专业教学体系中传统教学模式的弊端导致学生偏重技法的学习.而忽视民族文化的培养 :偏重于造型元素的认知.而忽视民族美术元素的继承:偏真实写生.而忽视感性理解与理性分析的结合 所有这些对美术基本理论体系的忽略.将无法使美术教学接近认识和全面深入理解中国传统文化.将导致我们丢失民族美术的记忆 教师只有充分尊重民族美术传统理论和传统美术思维方式 .在教学中增加广泛的美术系统文化和中国传统理论的课程.重视领悟民族艺术的神髓.才能构成美术学教学新体系二、美术学专业教学体系中开展中国传统美术理论的对策研究(一)建立美术文化的教学理念.培养完美人格中国传统绘画十分重视艺术审美认识 、人文启示的作用。对人格的崇尚是中国传统美术所追求的重要人文内容 中国传统美术描绘 自然的同时注重理想、情感 、志向等主观因素的表现。“抒情言志”“借物咏情 ‘言志喻德”构成了中国传统美术表现的主要内涵 因此.衡量美术作品的优劣.常常不在作品本身,而是在于画家的品格与修养 纵观中国传统画家,以雅人高士、英雄豪杰、读书明理者张 强 (石家庄学院 050000)居多.他们所创作的作品能够达到以情感人 、以情动人的目的.体现了中国传统的审美情感与人文情结 教育的终极 目标是达到人格的完善.中国传统美术教学就已经明确了审美教育的核心是培养人格、心性 、品德 、人文等重要方面。以传统儒、释、道哲学为主体的文化体系发展起来的中国传统美术精华在于追求真善美的统一。作品高逸的境界、超拔的精神、隽永的意味、精妙的笔墨是审视和衡量艺术品质高下的完整标准.缺失了其中的任何一方面.就相当于缺失了中国传统美术特有的艺术精髓在教学中.教师要重视对中国传统美术观念审美认识和启示作用.培养学生健康的心理和审美趋向,引导其对真、善、美的完整追求。因此.教师决不能只培养学生掌握某些单纯技能.而是要在技法的训练中使学生领悟中国传统美术特有的人品与画品、心境与画境的内涵.并有意识地注重培养学生的学养、品格、气质和心性,使他们对形象的刻画、笔墨的运用忠实于自己的真挚情感 只有这样.才能潜移默化地感染学生 .提高学生的综合素质.完善学生的人格.这也是当代艺术教育的方向。
(二)优化课程结构,强调文化传承美术学专业的学生虽然经过两年的普修美术理论.但传统艺术文化修养还是非常欠缺的 学校艺术教育应当是一种艺术文化教育和情操教育 一个人不懂得本国的艺术史和世界艺术史.就不能说他懂得艺术。我们要通过加强传统美术文化的教学.提高学生对美术的理论研究能力.只有丰富广博的理论学识.才能激发艺术创造的灵性及胆略;只有正确深厚的思想修养.才能使艺术创造获得深刻的意蕴及不朽的内涵:只有纯真、高尚的人品.才能使艺术品具有高雅、脱俗的品格。
课程结构方面在于理论研究领域的拓宽与介入.教师要把美术传统理论合理地安排在课程体系中.促进理论与实践的协调发展.这样才能使学生真正达到素质教育的要求(三)解决重技法,轻文化的教学模式强化教育的意识 .避免将技能技巧作为唯一教育目标 建立以精品与经典为师的课程观.以历代精品名画作为摹写鉴赏之本.提高学生的眼力品味.教学的重点指向更为广泛的文化层面.教学目标更注重培养学生的文化修养。通过对中国传统美术课程的学习.学生不仅可以掌握一定的中国传统美术知识与技能.而且可以在学习过程中形成对中国传统美术文化的综合学习.包括中国传统美术方面的思维、表现、审美、评鉴、情感等品质。
(四)解决单一的教学方法
我们要改变以往教师以练习为主的教学方法.在教学中要富于创新精神与自由表现的意识 .开发学生的艺术表现、启发学生的艺术见解 在教学过程中适时地向学生作多方面的美术文化信息传达.形成以传授艺术为重点的课程设计 美术理论的教学应从理论讲述中解脱出来.融人课堂教学活动实践.在教学中通过与学生互动的方式使学生理解更多的美术文化知识,受到传统美术文化的陶冶。
(五 建立合理的作业评价体系
不同学生.在艺术表现上也有不同的能力,因而作业效果会有较大差别。教师在评价作业时要注重作业的内在处理与美学理解有些表现能力欠缺的学生.但对美术文化的理解和接受能力会好些 他们关注和思考的问题较多.但是由于技法不够成熟.所以无法更好地表达自己的艺术感受。但作为教师我们应及时发现并给予肯定.要鼓励学生对美术理论的思考.使他们增加学习美术文化的兴趣和自信.而不应以作业效果作为唯一标准来磨灭他们对美术思考和钻研的兴趣 我们的美术教育应该成为面向全体学生的美术文化教育。
中国传统美术文化博大精深.源远流长。
我们美术教师要将它与现代艺术教育融合.以优秀传统文化遗产支撑美术教学体系,潜移默化地感染学生.提高学生综合素质.完善学生人格。这是当代美术教育的大方向.是艺术教育的新理念和探索。
关键词：传感器技术；理论教学；实践教学；改革
当代社会，随着科技的进步，学科的交叉性越来越强，传感器技术课程作为高等职业学校机械、电子、自动化等专业的必修课程和专业课程，具有很强的理论性和实践性，它主要培养学生根据要求合理选用传感器，组建和设计各类检测系统及处理各种电路的能力，这对学生的综合能力的培养有很大的帮助。但由于传感器技术这门课程集聚多门课程的知识要点，内容较多且散乱，且与生产及科研联系紧密，加之教师多强调理论知识的学习，教学方式不够灵活，考查方式过于单一，使学生难以在短时间掌握这门课程，无法真正提高学生的动手能力和实践能力。这与高职院校所强调的“培养技能、淡化理论”的发展模式相去甚远。因此，有必要对高职传感器技术课程教学改革进行探讨。本文基于此点，有针对性地提出几点具有操作性和实践性的措施，来提高教师教学水平，从而提高教学质量，激发学生学习的积极性，让学生更好地掌握这门课程，真正培养出具有实践能力、创新能力的高等专业人才。
一、目前传感器技术课程教学中存在的问题
在传统的传感器技术课程教学中， 教师总是喜欢把理论知识单向灌输给学生，而由于传感器技术课程涉及内容较广，学生本身基础知识较弱，往往使得课堂氛围枯燥无趣，学生无法完全融入课程中。而课程内容的推陈出新，加快了原有的上课进程，增大了学生的学习压力，减少了学生学习的动力。到目前为止，很多学校仍然是单一的培养模式，太过于重视课堂教学，使学生无法把学到的知识与实践相联系，无法培养学生的实践能力和创新能力。总的来说，大多学校都存在以下几点问题。
1.理论教学不足
传感器技术课程涵盖物理学、化学、电子学、力学、材料学、精密机械等多门学科知识，是一门综合技术应用课程。而现今高等职业教育体系中，对这门课知识的系统性要求较高，分配的教学任务较多，而分配的课时却相对较少，这一系列问题都给老师上课带来了较大的压力。因此，无论是课前备课、课堂教学还是学生作业方面，教师都容易把大量的精力和时间放在理论教学方面。由于课程任务量大，很多老师为了完成教学任务，在有限时间内完成课程重难点的讲解，都采取“填鸭式”教学模式，对学生灌输大量知识，而对学生知识的掌握情况不管不问，使教学过于形式化。而另一方面，虽然教师在理论教学方面花费了大量精力，但由于课程内容冗杂，课程教学进度过快，学生在没有掌握上一章节的同时又匆匆进入下一章，造成学生很难对上课内容产生兴趣，产生消极懈怠的心理，最终导致学生无法真正理解课程内容，消化课堂知识。
2.与实践脱节
传统的传感器技术课程教育主要以理论为主，以少量的实验为辅。而在传感器技术课程教育实验中，教师把实验的重点放在演示性、验证性的实验中，缺少可培养学生综合素质能力的实验，这往往没有让学生真正参与进来，让学生处于被动接受状态。另外，很多高等职业学校安排的实验很少涉及关于传感器实际应用的内容，学生就算认真学习了这门课程，多数情况下也无法了解在日常生产研发中，如何正确选择、安装传感器以及如何正确连接传感器，使得实验与实践脱节。
3.考查方式单一
目前，很多高等职业学校的传感器技术教育都只是停留在对学生进行单一灌输知识层面上，许多教师不知道学生真正该学习什么，怎样才能正确培养学生的能力。这主要体现在以下几个方面，首先，在理论考查方面，不管课程学习中学生是否真正掌握知识，成绩考核基本上取决于最终期末考试成绩。其次，在实验考查方面，学校多数情况下采用签到以及批改实验报告的方式对学生进行考查，没有对学生是否掌握实验原理进行考查，这从根本上忽略了对学生动手能力的培养。最后，由于资金的问题，多数学校对学生学习这门课程的培养只流于形式，缺乏校外实验实习环节，使学生的知识浮在表面。而单一的教学模式以及考查方式，也导致教师无法真正掌握学生的学习情况，减少了教师与学生之间的互动，导致学生和教师最终只是为完成各自的任务而分别敷衍过关。
二、高职传感器技术课程教学改革
1.改革教学内容
在教学过程中，应针对不同的人群进行不同的教学。高等职业学校的教学应着重培养学生的实践能力和综合素质能力，因此教学内容应该避免深奥的理论分析和复杂的公式推导。相反，应该采取生动的方式讲述与传感器相关的工作原理。对于传感器中的电路知识，也应结合实际情况，采取简单明了的推导方式，降低学习难度，让学生容易进入到课堂中，从而激发学生对知识的学习兴趣。另外，应将传感器的设计转向传感器的应用，帮助学生学会使用不同的传感器以达到检测目的。学校教育体系应把重心放到培养学生的实践能力、动手能力、独立思考能力上，帮助学生真正学会应用知识。上述教学内容的改革，最根本的就是简化课本知识，让课本内容变得通俗易懂，并把理论教学与实践教学相结合，而不是一味地灌输。而对于不同专业的学生，教学内容侧重点应有所不同，并单独设置课程设计。例如，对电子应用类专业的学生，传感器技术课程教学应侧重于全面学习，应安排较多课时着重辅导；而对自动化专业学生，应根据该专业的特点，安排稍少的课时，并侧重于对唯一传感器、力学量传感器的学习；而对其他知识点，以介绍了解为主。根据不同专业安排相对不同的教学内容，不仅可以减少教师教学压力，也可让学生学习更加得心应手。
2.实践教学与理论教学相结合
传统的演示性、验证性实验对学生的实践能力和创新能力的培养是远远不够的，因此，必须加大实验实践力度，并且让学生参与进来。首先，可结合传感器技术课程设计实验实践内容。这些实验实践可来自于生产生活中遇到的实际课题或者是老师接手的项目，从而帮助学生培养解决问题的能力。这些项目的进行让学生学会独立思考，给学生带来充分锻炼的机会，真正培养学生的综合素质。其次，高职院校可将实践教学和理论教学穿行，让学生边学边练，这不仅可帮助学生及时消化刚学到的理论知识，也可提升学生的动手能力，两者结合，可达到事半功倍的效果。例如，可根据每一章节所传授的内容安排相应的实验，也可根据教学进度安排相应的实验。最后，高职院校可与企业开展各种形式的校企合作机制，针对课程开展不同的实践活动，这也明确得到了教育部的支持，例如，教育部在2011年颁布的《教育部关于推进高等职业教育改革创新引领职业教学科学发展若干意见》中就曾指出，要强化教学过程的实践性、开放性以及职业性。一方面，学校可为学生争取条件，将学生带入企业进行生产实践，扩大学生的视野，让学生在实践中真正将知识融会贯通；另一方面，企业也可通过学生的参与，挖掘一定的人才，帮助企业以后的发展。两者互惠互利，同时，学生也能提升自己的能力。
3.注重能力培养
传感器技术课程是多学科交叉课程，也是多学科的基础课程。因此，学好这门课程，对不同专业的学生的综合素质的培养有很大的帮助。首先，这门课程要注重培养学生的专业知识能力，包括对各种传感器使用方法、使用环境的熟知以及怎样合理选用传感器，掌握信号处理电路的原理和正确分析信号处理电路，学会调试、检测电路，以及能检测出常用电路的故障。其次，还要注重培养学生自主学习的能力，这包括独立思考，善于利用网络和图书查找相关知识，并且能对自己的学习有大致的把握，学会对书本中的传感器技术有所拓展，不能只浮于表面。最后，要通过这门课程的实验实践活动培养学生的社交能力。高职不只是一个学习理论知识的场所，更重要的是培养学生多方面的能力，这包括培养学生的口头表达和书面表达能力，团队协作能力等。
4.改革考查方式
传统的考查方式只能保证学生的出勤率，无法真正考查学生是否掌握理论知识。因此，改革考查方式，提高学生的学习积极性以及保证教师的上课质量，是非常有必要的。基于此点，本文提出两个改革措施：第一，教师可根据每一章节的内容，制订相应的课题，让学生自主讨论；也可让学生去做相应的presentation，调动学生的学习积极性和主动性，让学生在自主学习中充分了解知识，消化知识，真正培养学生的能力。第二，可鼓励学生自主设计实验内容和研发课题，让学生开动自己的大脑，实验原理可采用与课堂内容有关的原理，也可采用与课堂无关的原理与之对比，只要保证与主题相关即可；实验性质可以是创新性实验，也可以是综合性实验，不拘泥形式；着重培养学生积极思考的能力。而对自主设计实验和课题的同学，教师可采用加分奖励机制，充分调动学生的学习热情。在教学活动中，不拘泥死板的理论知识的讲解，采取以上类似的活动不仅有助于理论知识的讲解，也有利于学生自我能力的提升。
三、结语
由于我国经济发展模式的转型，国家越来越重视对技术型、应用型人才的培养。因此，高职院校专业课程的培养模式的改革迫在眉睫。而传感器技术课程作为一门多学科交叉课程，更应该走在改革前列。但传感器技术课程作为电子、自动化等专业的专业课程，具有极强的理论性，并且与生产实践联系相对密切，这导致很多学生无法很快融入这门课程的学习中。本文基于此点，提出了传统传感器技术教学中存在的几点问题，其中包括理论教学不足、与实践脱节、考查方式单一等，并提出了几点相应的改革建议，其中包括改革教学内容、将实践教学和理论教学相结合、注重能力培养以及改革考查方式等。相信以上方法对这门课程以及其他相关专业课程的改革具有较好的指导借鉴作用。
参考文献：
[1]任晓娜，刘 苹，陈美荣，等.《传感器与检测技术》课程的教学探索与改革[J].成都纺织高等专科学校学报，2014，（1）.
[2]韦兆山.高职《传感器应用技术》课程教学改革初探[J].科学时代， 2012，（15）.
[3]陈东群.高职传感器技术课程教学改革实践探讨[J].科教导刊（中旬刊），2013，（6）.
关键词：传感器技术；理论教学改革；实践教学改革；成绩评定方式
作者简介：张艳霞（1979-），女，河南漯河人，郑州信息科技职业学院机电工程系，助教；郑伟伟（1984-），男，河南新密人，郑州信息科技职业学院机电工程系，助教。（河南 郑州 450046）
基金项目：本文系郑州信息科技职业学院教改项目（项目编号：CZYB2014009）的研究成果。
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）03-0130-02
传感技术包括传感器的研究、设计、试制、生产、检测和应用，传感器是现代测控系统的首要环节，它集机械、动力、物理、化学、光学、材料、电子、生物、半导体、信息处理等众多学科于一体，应用领域十分广泛，与当前多学科交叉融合的趋势相一致，在专业课程体系中起到重要的承上启下作用，是实践性非常强的综合性应用技术。[1-3]
目前，传感器技术是高职高专院校机电一体化、电气自动化、汽车检测与维修等专业的一门专业技术课。该课程涉及知识面广，且实践性很强，不但学生觉得难学，对老师来说也是一个挑战。另外，近几年来，中国逐渐普及大学教育，高职高专的学生大多基础知识不太牢固，接受这门课程较难，更不用说提高学习兴趣了。因此结合高职院校的传感器技术教学经验，对该课程教学改革进行了探索。
一、高职院校传感器技术课程教学现状
1.理论教学方面
谈到理论教学，首先要追溯到教材问题。当前，高职院校的传感器技术理论教材种类繁多，琳琅满目，大多教材偏重于抽象的传感器原理推导，基础知识差的学生很难掌握，导致学生学不会的现象严重。其次，涉及到教学方法上。目前，大多数高职院校的传感器技术教学依然沿用传统的教学模式，教师灌输知识，学生被动接受，模式单一，无法调动学生的学习积极性，更不用说培养学生的创新能力了。因此，高职院校的理论教学要遵循“必需、够用”的原则，改变传统思维，不断探索一些新的教学方法，把抽象的传感器技术原理变得具体化、简单化，使其有利于学生的学习与接受。
2.实践教学方面
高职院校的培养目标是高级技师、高级技工，对于教学来讲，主要侧重于各类传感器的应用。目前，大部分高职院校做传感器技术的实验设备落后、匮乏，学生只能在实验台上按部就班地完成一些验证性的实验，缺乏主动性和探索性，很少涉及传感器实际应用，更谈不上创新和工程实践，根本无法提升学生分析问题和解决实际问题的能力。近些年来，新型传感技术的发展日新月异，涌现出大批先进的传感器，与学校做的简单验证性实验、演示性小实验相差甚远，学生毕业以后相当长一段时间都与自己的工作接不上轨。
二、理论教学内容与教学方法的改革
传感器技术课程有以下特点：首先是该课程涉及知识面范广，涵盖信息量大。各章节的教学内容大部分按照传感器的原理类型分开，相对比较独立、分散，缺乏延续性和整体性。其次是该课程实践性强。由于传感器的实际应用十分广泛，大至宇宙飞船、飞机，小至家用电器洗衣机、热水器都用到传感器，因此，该课程与实践结合非常紧密。
这门课传统的理论教学都是先介绍传感器的工作原理，再进行理论推导、定量分析，涉及实际应用较少，课堂组织形式单一，很难调动学生的积极性。所以高职高专的传感器理论教学应本着“必须、够用”的原则，简化理论推导和分析，尽可能结合工程实践介绍各种传感器的主要性能、信号转换与处理的方法、实际应用效果。为突出理论教学重点，提高学生的学习兴趣，在教学实践中采用了以下教学方法：
1.利用多媒体技术，丰富教学手段
教师根据自己的教案制作多媒体课件，并将多媒体课件与板书相结合，通过声、光、电、图片、动画、视频等手段突出教学的重点，分散教学难点。以差动电感传感器的工作原理为例，把差动变隙式和差动螺线管式的工作原理做成动画，两个衔铁的上下动作把由于衔铁运动而引起的感应电动势的变化表现得非常形象，学生能很轻松地理解差动电感传感器的工作原理，弥补了由于客观硬件先天不足而引起的操作不可实现性。另外还可以从网上下载滚柱直径分选装置应用的一些视频，放到多媒体课件里，课堂上能让学生身临其境地观看该装置的工作过程。
2.用实例演示，形象教学方法
为了打破理论教学的单调无味，在课堂上，教师可以结合日常生活设计一些简单的小实验演示给同学们看。比如讲授气敏电阻传感器时，可以让学生拿来啤酒做现场演示；讲授霍尔传感器时，可将霍尔开关装在教室的门上，来演示霍尔元件对磁铁的感应；讲授热电偶传感器时，可用打火机烧铜丝和铁丝的接头来产生电动势，灼烧过程中可以让同学们观察万用表的电压读数。当然，这些简单的小实验也可以请一部分同学在课堂上亲自演示，激发同学们的学习兴趣。另外，也可以购买一些工业上实用的传感器在课堂上进行展示，例如用途广泛的数字温度传感器以及小型液位变送器等，可以把这些传感器直接拿到学生的面前，让学生对其有个形象直观的认识，然后讲解他们的应用价值、应用实例以及接线过程。对于一些无法在课堂上实现演示的传感器，可以搜集一些工程实践应用的图片、视频放在PPT上展示给学生。
3.鼓励学生课外电子设计制作
电子设计制作有助于学生把所学的理论知识转化为实践技能，并在实践中充实理论知识；同时也能把专业领域内其他学科的理论知识有机结合起来，形成整体的专业知识体系，更有利于完备学生的知识结构。比如学习压阻传感器时，可以让同学们自己设计一个电子称，电子称系统包括压力传感器、电桥、放大电路、AD转换电路、显示电路等，需要学生掌握电路、电子、编程等课程的相关知识。[4]
三、实践教学方法改革
1.巧妙设计课内实训项目
现有实验室的传感器都集成在实验箱里，而且是固定的几个验证性实验，功能性、综合性实验较少，与日新月异的传感器的发展相差甚远。为了让学生更多地了解目前传感器的发展与使用现状，缩小教学与实际应用之间的差距，必须加强教学实践环节，把课内实训转化成项目实践。可以采用CDIO（CDIO，Conceive-Design-Implement-Operate，即“构思-设计-实现-运行”）工程教育模式，以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的方式学习工程。[5]该教育理念就是让学生身临其境地感受到一个产品或系统从基本构想、设计、研制实现直到实际运行的完整开发过程，培养学生学会解决问题的能力，执行过程中以教师为主导，以学生为主体。例如，可以让学生运用学过的知识，给机器人做一个一闪一闪的眼睛。先引导他们思考该系统都用到哪些知识，可能是单片机控制器、LED灯、电缆、调试器、传感器、相关软件等；把学生分成小组，小组里的每个同学分别承担一项任务，引导他们完成设计、实现、运行；每个同学都把自己的作品展示出来，向老师和同学汇报自己的思路和所做的工作；经过提问、解答，教师可以给小组里的每同学所做的工作进行分析、评定。
2.带领学生参与设计大赛
机器人创新大赛和电子设计大赛都是教育部倡导的大学生学科竞赛，它们不但有助于培养学生的创新意识、团队协作精神和良好的工程素养，而且还可以让学生逐步形成理论联系实际的学风，积极踊跃地参加课外科技活动的习惯，为国家培养创新人才打下良好的基础，为优秀人才的脱颖而出创造条件。在整个参与比赛的过程中，学生不但可以进一步巩固、完善所学的传感器知识，还能有机地结合其他学科的知识，把抽象的理论知识转化综合成实践能力，充分理解各种原理和应用，建立起完备的知识网络，促进教学。
四、课程考核方式和评价的改革
以往这门课考核的是各个知识点的记忆、与传感器原理相关的计算、分析，几乎很少涉及实际应用，而期末考试一考定音势必限制了学生的知识范围和思维模式，现在尽量考核学生的理论知识应用能力、动手实践能力、创新合作能力和语言表达能力。成绩的评定也不再单纯由教师承担，而是由学生自我测评、学生之间互评与教师评价相结合来完成。
这种考核模式以提高学生的能力和素质为目的，以考勤、作业项目、课外实践、实验能力、专业知识、语言表达能力和创新合作精神为依据，综合对学生进行成绩评定。例如可以是平时成绩（作业+考勤）占20%、实验能力20%、课外项目实践30%、期终报告占30%；其中后三项各项评价中教师占50%，自我评价占15%，学生评价占35%。另外，让学生参与成绩评定的同时也培养他们正确的自我评价和评价他人的能力。
五、完善教学配套设施
前面所述的各种改革措施，不仅需要教师投入大量的时间和精力来实施，学生付出大量的时间和行动来配合，更重要的是需要学校从软硬件各方面来完善配套。首先是从政策上倡导并支持教师教育教学改革，其次是从硬件上提供相应的条件。
六、结束语
针对目前高职院校传感器技术课程教学的种种缺陷，结合本院学生的特点和实际情况，本文提出的分应用多媒体技术、灵活运用实物演示以及鼓励学生参与课外制作的理论教学方法，极大地激发了学生的学习热情，明显提升了课堂教学效果；在实践教学方面，本文提出的加强课内实训设计和带领学生参与设计大赛的实践教学方法，很好引领了学生的创新意识，并且为学生提供了足够的自由度，激发了学生的主动性和创造性，使不同学习层次的学生都能体会到设计的乐趣，加深对传感器及其应用的理解和掌握，达到理想的教学效果。本文提出的成绩评定方式不但规范了日常教学过程的管理，而且提高学生学会学习、自主学习的能力。
参考文献：
[1]张玉莲.传感器与自动检测技术[M].北京：机械工业出版社，
2007.
[2]彭承琳.生物医学传感器原理及应用[M].北京：高等教育出版社，2000.
[3]郁有文，常建，程继红.传感器原理及工程应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2003.
关键词：传感器;教学改革;实践创新能力
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）42-0112-02
“传感器与检测技术”课程是电气工程及其自动化的专业性很强的课，课程本身与实际联系很紧密[1]。传感器技术是以检测原理、材料科学、工艺加工为基础的一门综合性技术[2]。现在工业技术能够实现现代化，关键技术就是检测。检测技术能够为现代工业提供精确的数据，“传感器与检测技术”实际应用范围很广，结合实践教学创新能力培养的目标，针对本专业学生的特点，探讨该课程教学改革问题。
一、研究现状
近年来，随着社会的发展，对于创新性人才、实践性人才的需求越来越迫切。这就要求高校在培养人才时增加学生的实践性、创新性。培养学生的能力是素质教育的主要内涵之一，这里的能力当然包括实践能力[3]。传感器与检测技术作为实用性课程，需要增加学生的实践环节。这在很多高校已经开始进行改革，并且取得了一些效果。目前传感器与检测技术还是以理论教学为主，验证性实验为辅，学时上比较偏少。学生的学习积极性一般。缺乏实践项目或者实践课程来调动学生的学习积极性，提高学生的学习效率。学生只是为了考试成绩而学习，为了学分而学习。不是为了提高自己的能力而去学习。缺乏工程应用能力与创新能力。教学效果与教学目标存在较大差距。
二、教学中存在的问题
传感器与检测技术作为当代控制系统设计的“感觉器官”，有很广的应用前途。该课程具有实战性较强的特点。如何使学生真正掌握检测技术和传感器的应用，是课程教学必须解决的问题。关键问题的解决就是对传感器与检测技术的全面教学改革。通过优化教学内容，改变传统的教学手段，通过实践教学应用，考试考核方法改革，让学生熟练各种传感器，掌握各种检测技术，并且能够熟练地应用到实际工程中。与具体的工程实践项目结合起来，提高学生应用能力、实践能力和创新能力，从而培养出适用于工程应用的人才。从现在的教学方式以及学生的实践能力培养方面来看，传感器与检测技术存在这几个问题。
1.采用大班授课的方式，教师将传感器与检测技术的应用方法满堂灌的方式传授给学生，学生只能是形象地去理解，不能学以致用，没有实际应用场合进行锻炼，学生的实际动手能力很难有所提高。
2.课程的内容多而杂，教学学时少，除了理论课，实验课的学时就更少，学生缺乏实际锻炼的机会。参加一些控制相关的竞赛类项目，学生就不能很好地应用传感器。
3.学生缺少实际应用传感器与检测技术的场合，不能够将理论应用与实际。所有的知识就停留在课本的教学里。缺少实际工程的锻炼机会。
4.由于学时的限制，学生对于传感器实物的认知也是很有限。在课堂上讲得再多的内容，在实际应用中，拿到一个实物器件，学生还是很陌生。特别是与单片机之类的相关课程结合应用时，学生基本是无处下手。
三、教学方法的提出
本文主要针对目前高校传感器与检测技术教学中存在的问题，积极探讨先进、有效的课程组织实施模式及实践环节的改革方法，进行理论方法探讨与改革实践。实现学生传感器与检测技术应用实践能力与创新能力的显著提升，符合人才市场的需求，可显著提升本专业学生的专业技术综合能力和就业竞争力指数。结合应用型高校电气类专业传感器与检测技术课程教学提出有建设性的研究思路和改革措施，将对该领域的研究成果进行补充和完善。针对这些问题本文提出以下几个解决方法：
1.教学理念更新。教学过程中注意教学与实践相结合，不仅讲授理论知识，而且将实物带到课堂上，让学生能够近距离地接触到传感器。通过多媒体授课，不仅传授理论知识，也将各种新型的传感器的图片投入到大屏幕上，让学生有个感性的认识，通过动画，学生可以看到实际生产中，传感器是怎么样使用的。并且将一些实际工程中与课程相关的通过多媒体直接展示给学生。增加学生的学习兴趣，提高学习效率。
2.整合教学资源。本课程教学学时少，实验学时少。为了解决此问题，可以将单片机课设、开放实验结合到一起。单片机原理及应用课程设计是学生重要的实践教学课程，要求学生以单片机为主芯片实现各种控制和检测方面的实际设计。很多设计的题目都应用传感器，控制及检测更不能离开传感器，正好可以拓展学生的实践能力、传感器的应用能力。
3.结合电子设计大赛、挑战杯等各种竞赛实现传感器的各种应用。引导学生积极参与电子设计大赛、挑战杯等竞赛、创新实验等，在设计中理解、认识各种传感器，可以很灵活地运用各种传感器，培养学生的实践能力、创新能力、设计能力、为将来的工作打下良好的设计基础。
四、教学方式的实施
通过查阅文献材料和对应用型本科院校实际调研，了解传感器与检测技术课程的教学现状，分析提高课程的教学质量的各种途径，吸取兄弟院校的优秀经验，进行教学内容的改革，实验内容的更新，重新架构优化教学内容。以多手段、多层次、多方面提高学生的实践能力、创新能力[4]。在实践教学中，不仅从本课程的实验教学出发，也可以从与之相联系的课程的实践教学出发，增加学生的实践机会，提高学生的实践能力。通过各种电子设计竞赛，挑战杯竞赛等让学生能够将传感器应用起来，使之成为培养学生的工具，而不是课程负担。
通过本专业的学生为实验点，进行实践教学，通过实际的过程及结果对本理论进行理论验证和研究分析。通过对教学实践具体改革措施进行归纳与分析，使之系统化、理论化，上升为教学经验成果。
1.文献研究法。根据课题研究目标及传感器与检测技术应用能力提高的关键问题，查找文献资料，全面掌握传感器与检测技术课程教学研究现状及思路。
2.实际调研法。采取深入与本课程相关的企业，实地考察调研的方法，调研实际应用案例，引进目前公司先进的检测设备工具应用于教学实践。
3.经验总结法。开展教育教学方法的各种研讨，包括课程内容、教学模式，教学手段、实验及设计题目等内容，总结最新的教学改革措施;对教学实践具体改革措施进行归纳与分析，使之系统化、理论化，上升为教学经验成果。
4.实践试点验证法。采取本专业学生进行试点实践和理论评估与分析，根据教学的结果及成果，总结理论成果和实践经验，发表教学研究论文。
五、结论
通过连续的课程教学实践，对于学生的创新能力的培养有了很大的提高。这主要体现在下面几个方面。首先，在大学生的电子设计大赛中，学生获得省级的奖项有明显的提高。其次就是大学生创新创业大赛取得了好名次，去年获得部级奖项一项。再次在获得创新学分方面有很多新的思路。毕业的学生，很多都是获得和传感器相关的创新学分。
除了学生创新能力提高之外，教师本身也获得很多收益：
1.通过对一些相应的高校和本课程相关的专业进行调研，从实践教学和创新能力的培养上，找出本课程在各高校中存在的共同问题。吸取先进的经验，找出自己的不足，形成研究成果。
2.通过对传感器与检测技术课程本身进行改革，包括教学内容、教学方法、教学手段、实践应用等方面。形成一套能够将传感器的理论与实践相结合的教学体系。增加学生的学习积极性，同时提高学生的学习能力，增强学生的实践工程能力。
参考文献：
[1]姜丕杰，程海军，陈晓英.传感器与检测技术课程教学探讨[J].当代教育理论与实践，2015，（7）：71-73.
[2]王化祥，张淑英.传感器原理及应用[M].天津：天津大学出版社，2014.
[3]陈淑静，马天才.“传感器原理及应用”课程教学改革探讨[J].天中学刊，2011，26（5）：86-88.
[4]陈晓英，任国臣，鲁宝春.基于应用型人才培养的电气工程实践教学平台的构建[J].教育现代化，2016，（3）：10-11..
The Teaching Reform of the Sensor and Detection Technique Course under the Practice Teaching Innovation Ability Training Mode
JIANG Pi-jie，REN Guo-chen，ZHENG Chun-jiao
（Liaoning University of Technology Institute of electrical engineering，Jinzhou，Liaoning 121001，China）
【摘 要】本文以湖南软件职业学院物联网技术应用专业传感器技术与应用课程教学现状存在的问题对课程教学设计、教学内容、学习资源选用和学习场地设施要求及课程考核标准进行探索与研究，以此提高教学质量，培养适应行业岗位需求的人才。
【关键词】传感器技术；教学设计；教学内容；学习资源选用
一、研究的背景与意义
随着电子计算机、机器人、自动控制技术等技术的迅速发展，对传感器的需求不断增加。传感器是新技术革命和信息社会的重要技术基础，是当今世界极其重要的高科技，一切现代化仪器、设备几乎都离不开传感器。传感器技术成为现代科学领域中一门极其重要的学科。高职院校如何培养物联网技术应用专业研发人才，满足社会对嵌入式开发人才的需求，是高职院校教学过程中的重点。我们从湖南软件职业学院的实际情况出发，针对物联网技术应用专业进行了传感器技术与应用课程教学的研究。
二、研究的内容
《传感器技术与应用》作为物联网感知层的最主要的信息采集获取手段，掌握各种典型传感器的应用是物联网相关专业的核心技能。不同于现有的传统电子信息类传感器相关课程强调各种物理量检测方法技能，物联网相关专业要求培养学生传感器选型、接口电路设计、传感数据采集与传输等应用技术。
（一）《传感器技术及应用》原有教学模式
（1）教学内容理论性较强，课堂组织形式单一，以往这门课的教学以理论教学为主，实践为辅。教师教学以传感器的工作原理为主。由于本课程的涉及的原理和公式较多，上课时理论推导、定量分析较多，理论性较强，比较枯燥，完全是“填鸭式”的教学方式，不适合高职学生的学习特点，导致学生不感兴趣，教学达不到预期的效果。
（2）与实践脱节。大多数学校是在理论课完成后，安排一点时间做些实验，这时有些学生对理论部的内容可能已经生疏或淡忘，实验的效果大打折扣。另外实验主要也是对传感器参数的测试，演示性和验证性的实验居多，功能性、综合性的实验较少。实验不涉及或者较少涉及传感器实际应用中较常见的问题，比如：如何进行传感器的选择、安装，传感器的连接方式等等。这些实验对学生的专业应用能力与综合能力的提高作用不大。
（二）设计思路
（1）课程设计理念。针对物联网系统集成及工程岗位群，通过本课程培养学生对传感器选型和应用能力，同时注重将职业资格标准融入课程教学，以项目案例系统化理念为指导，以教学做一体化为典型特征，与行业企业合作共同开发与设计。在课程设计中我们遵循的理念是：
（2）课程设计思路。本课程组教师与行业、企业的专家（兼职教师）密切合作，企业兼职教师之间参与课程设计开发与教学实施的全过程，充分体现课程教学过程的开放性。课程在简要介绍各种典型传感器结构原理的同时，重点讲解传感器的标准与选型、检测电路搭建与分析、传感数据采集与传输等应用技术。
（3）教学内容。课程分为8个模块。模块一从总体上介绍传感器概念、组成结构、静态特性、标定和校准等基础知识，模块二至七分别通过电子温度计、可燃气体无线探测器、声光灯控器、人体感应器、设备开停无线检测器、跌倒监测器等6种典型传感器设备为例，详细阐述了温度传感器、气体传感器、光电传感器、红外传感器、霍尔传感器、压电传感器等典型传感器应用技术，并拓展介绍了其他典型传感器；模K八以“智能家居集成与应用”为项目载体，将前6个模块中重点介绍的传感器进行集成综合应用。以智能家居应用作为项目主线，串联各个典型传感器应用项目，便于教师采用项目教学法引导学生展开自主学习，掌握、建构和内化知识与技能，强化学生自我学习的能力的培养。
三、学习资源选用
教材选取的原则：强调理论与实践的结合、教材与实际的结合、操作与管理的结合，教学内容符合课程目标要求。推荐教材名称：《传感器技术与应用》，主编：许磊，出版社：高等教育出版社，出版时间：2014年。参考的教学资料：项目任务实施书、参考资料、项目评价表、教学课件、传感器应用试验箱、行业应用视频。
四、学习场地、设施要求
为保证教学项目的实施与完成，本课程必须在多媒体教室完成教学过程。
教学模块1在课程教学的同时增加课外教学实践活动。教学模块2～7，引入大量的应用案例视频、实际案例文档，课外作业以标准方案为主。教学模块8增加课外调研环节。
五、考核与评价
以往的教学评价方式主要是采用考试的方式对课程的内容进行一次考核，这次考核的成绩作为学生的最终成绩。这种评价方式不能真正的体现学生的专业应用能力和综合能力。因此我们对评价方式进行了调整，对每个课题制定相应的评分表，评分表包括学生完成课题的质量以及是否遵守操作规程等内容，科学全面的考核学生的综合素养。所有课题完成后便可以总评出学生这门课程的成绩。
六、结语
我们对《传感器技术及应用》的教学仅仅是进行了一次小小的改革，这次改革使我们看到实行理论实践一体化教学的优势，今后我们还不断的优化教学，使学生更快更好地掌握传感器这门技术，更好的应用它。
参考文献：
[1]冯成龙.试论高职院校《传感器技术及应用》课程的教学改革[J].职业教育研究，2007，（12）：98-99.
【关键词】智能传感器；教学项目；过程考核
智能科学与技术是面向前沿高新技术的本科专业，经过近几年的发展其广泛的应用前景日趋明显，比如智能机器人、智能电器、智能家居等产品的技术越来越成熟，对人类生活的方方面面产生了重要的影响。然而传感器在这些智能产品中起着重要的作用。因此传感器与检测技术这门课程在诸多高校的电子信息类专业中作为一门重要的专业课[3]。随着智能科学技术专业的诞生以及传感器技术的迅速发展，各种新型传感器不断出现，传统的传感器与检测课程中所讲授的传感器则有些落伍。我校秉承“教育创造学生价值”的办学理念，为了适应时代的需要和智能科学技术的发展，针对传感器课程进行改革和创新，并将课程命名为智能传感与检测技术。传统的传感器与检测课程的主要任务是以传感器的工作原理、基本结构、测量电路和应用方法为主，而在智能传感与检测技术中不但讲授各种传感器的工作原理、测量电路以及应用方法，更重要的是结合智能科学的特点将传感器与嵌入式技术、通信技术以及虚拟仪器技术相结合。侧重于传感器应用的智能性和通用性，为智能产品的开发提供良好的教育基础。
1教学现状分析
传统的传感器与检测技术教学中，理论知识偏多，实践课程偏少。而在课程中设置的实验课大都是验证类的实验，并不能满足培养学生实践能力的需求。目前来说传感器与检测技术课程存在如下几个问题：1)教学内容陈旧，不能及时更新，因而不能反映最新的传感器技术水平；2)教学重原理，轻实践。课程内容比较抽象，涉及到很多物理、化学、数学等多个学科的知识，记忆和理解难度大；3)课程内容之间缺乏整体联系，一个章节讲述一种工作原理的传感器，不同章节之间联系较少；4)实验教学内容验证性实验较多，设计和创新性内容较少；5)实验项目采用传感器试验台可以较好理解工作原理，但不能满足实际应用的需要。针对出现的这些普遍性问题，在智能传感与检测技术课程中，笔者认为应从教学培养方案设计、教学大纲设计、教材与教学内容的改革以及教学方法和手段等方面综合考虑解决方法。
2课程培养目标
根据智能科学技术专业的特点，为了适应科技发展的需求，智能传感器与检测技术这门课程旨在让学生掌握各类传感器的原理、结构、测量电路和应用方法，建立完整的检测技术整体概念[1]，具备传感器与检测技术方面的基本知识和基本技能。对生产和科研任务中的检测任务能够正确的选择传感器以及配套的测量电路，设计相应的测量系统，完成所承担的检测任务。通过课程中的项目设计，培养学生能够将传感器进行模块化设计，组成传感器系统，结合嵌入式技术和虚拟仪器技术，完成多参数检测系统的设计[2]。本课程是针对智能科学与技术专业的三年级下半学期全体学生开设的专业课，同时学生前续课程中将所学的《数字电路》、《模拟电路》、《电路分析》、《单片机原理与应用》、《虚拟仪器技术》等课程作为基础知识，与实际项目相结合，通过项目实践深入的理解智能检测系统的开发过程，为后续专业课的学习打下良好的基础。课程结束后学生不但能够深入理解所学的理论知识，而且能够将所学的知识熟练地应用到智能检测系统设计等实际的工程当中，进而提高学生的工程实践能力。
3教学改革方法
智能传感与检测技术是一门应用性很强的课程，通过理论知识指导实践，反过来实践也可以更好的理解理论知识。所以说理论与实践对于这门课程都很重要，因此将理论教学和实践教学紧密结合是一种较好的教学方法。教学改革也要同时从理论教学和实践教学两个方面入手，提高课堂教学和实践教学的效果。而学生是教学改革活动中的主体，所有的改革都以学生为中心，结合当今技术发展情况从学生的需求出发。因此在本课程的教学改革过程中，需通过深入研究和反复实践从以下几个方面进行提升：1)以TOPCARES－CDIO人才培养模式为指导进行教学培养方案的设计。对专业人才培养预期应掌握的知识、能力、态度进行明确的、具体化的分析，重视实践项目在人才培养中的作用，构建一体化的人才培养方案和教学体系。2)理论教学方面主要是让学生掌握传感器的工作原理和特性，学会传感器的设计和使用。但是仅靠灌输性的讲解会比较枯燥，达不到教学的目的。因此需要结合实际应用引出传感器的工作原理，合理组织教学内容，让学生在用中学、学中用，提升学生的学习兴趣。另外应让学生参与到教学过程中，改变传统的以教师为主导、学生被动接受信息的知识传授方式。可采取以下措施：①通过课前预习课堂提问的方式，提升同学们的参与意识。②部分内容学生讲解，老师点评的方式展开学习。③增加课堂分组讨论，老师提供问题和应用场景，学生分组讨论解决方案，提高学生的参与度和积极性。④布置课外书面作业和项目调研报告，让学生课后能够有效复习、应用所学知识。3)实践教学一直是培养学生综合应用能力和创新能力的重要途径，但是如果按照实验指导书生搬硬套的实验操作并不能真正提高学生的动手能力。因此除了原理验证型实验之外，增加应用项目于实践教学中，让学生不仅能读取传感器的数据，还能结合电子线路的知识、微处理器的知识和通信技术能够采集和处理相关的数据，构建具体实用的智能检测系统应用方案。通过实践项目让学生加深对智能传感器工作原理的理解，更要注重培养学生的实际项目应用能力。4)根据智能传感与检测技术一体化的教学体系，组织编写可用于一体化培养方案的一体化教学教材。编写的教材要能体现最新的传感器技术和最新的应用，紧密结合实际，让学生把课程的学习与日常生活结合起来，通俗易懂，可操作性强。根据传感器技术的发展，需定期对教材进行更新和修订，以适应时代的发展。
4教学内容安排
传统的传感器与检测技术的主要教学内容中除了讲解传感器与检测技术的基本知识、各种常用传感器的介绍、标定、检测系统的组成外，并没有实际的项目在课程中。不但导致学生的实践动手能力偏差，而且对理论知识的理解也不够深入[4]。为此在智能传感与检测技术课程的教学中，以理论课和实验课相结合进行授课，目前在智能科学与技术专业中总课时是80学时，其中理论课是48学时，实践课是32学时。理论课程中是以按照项目分类，根据项目需求引出所用传感器，并讲述其工作原理、测量电路及应用方法等。实验课则分为基础实验课和项目实践课两部分。理论教学内容包括：检测技术的基本知识；常用传感器的工作原理、基本结构、测量电路和应用方法。实验课的主要内容包括：常用传感器工作特性实验，包括测量电路的零点调试，线性度调试、测量数据拟合等。项目实践课内容包括：项目的需求分析，硬件设计，软件设计、系统调试等步骤。
5教学项目设计
智能传感与检测技术课程中的项目教学是一个系统工程，对教师队伍的要求很高，不仅需要教师具备理论知识而且还需具备一定的工程实践能力，同时还需要配备精良的实验设备。在智能传感与检测技术课程中开展实践项目，仅靠课堂上的仿真软件难以达到教学效果，因此实验实训平台的选择是一项重要的指标。为了能更好的结合理论教学，针对智能传感与检测技术所选用的实验实训平台必须具备以下几个特点：1)采用的实验实训平台要有足够种类的传感器，并采用模块化设计。2)配备统一的总线接口，具备扩展功能。3)具有主流的嵌入式核心系统，并且能够适应不断更新的处理器。4)价格合理、售后服务良好、教学资源丰富。综上几点，在智能传感与检测技术课程中，采用的是上海硕博科教设备有限公司的“SBJCS-1113创新型测控/传感器技术综合实验实训平台”，该平台配备大量常用传感器，同时具备工业实际中广泛采用的成熟电路完成对各种传感器信号的拾取、转换、调理、采样、存储、解算、控制及显示等处理电路。同时实验装置具备一定的抗干扰及可靠性，学生可以做到学以致用。该实验实训平台如图1所示。该平台具体特点如下：1)传感器种类丰富:包括压力、压电、应变、电容、霍尔、温度、光敏、气敏(酒、C0)、电涡流、光纤位移、长光栅位移、差动变压器、光电耦合等各种常见传感器。2)模块化设计：采用标准的模块化设计，增强系统的结构性和互换性。3)总线标准：建立统一的内总线和接口约定，以实现最灵活的个性化配置、扩展和系统管理。4)接近工程实际：实验装置上采用多种工业型传感器，既可以用来完成传感器原理、结构与调理电路的教学，也可以用解决工业工程和过程中的实际问题。5)学以致用：构成实验装置中的智能仪器的各模块，在其设计时充分体现实际系统的抗干扰设计技术和可靠性设计技术，其核心卡可作为实际智能仪器的核心单元。实验装置中信号转换与信号调理电路采用工业和工程实际中所采用的成熟电路。实验装置中使用的各种数字信号处理方法，采用典型的也是未来实践系统首选的数字信号处理手段，具有很强的工程实用特征。6)智能仪器仪表设计：结合工程实际给出了一个将常规仪器实现智能化的实例。7)开放式设计：实验装置中的软、硬件及系统均按照全开放的思想进行设计，以便于学生开展研究型和创新型的实验。在项目教学中，教师指导学生，按照项目开发的流程来完成系统的需求分析、硬件设计、软件设计、系统调试等步骤。最后完成整个项目的总结报告，并以小组为单位完成课程项目的设计。学生可以利用课外时间，完成资料查找、系统设计和代码编写等工作。本项目要求学生完成一个智能家居远程监控模拟系统。与传统的检测系统比起来，智能传感器检测系统更加具有智能性、综合性等特点，将传感技术、嵌入式技术、通信技术以及虚拟仪器技术有机结合，使学生深入理解智能传感器与检测技术这门课的应用，具体项目教学安排见表1。
6课程考核形式
在素质教育的大背景下，课程的考核的结果不能只看期末考试成绩，应采用多元化的考核方式，要能反映出学生的学习效果、应用能力和解决问题的能力。本课程的考核贯穿整个教学过程，最终成绩由课堂表现、作业成绩、实验成绩、项目成绩、期末考试成绩等部分组成。老师在平时应根据学生的课上表现和问题回答情况记录成绩，作为平时成绩的依据。实验成绩要能体现实验过程中的表现和实验报告的完成情况。项目成绩的考核则包括项目实施过程中的表现、阶段性成果成绩、最终项目结果成绩、项目报告成绩和答辩成绩组成。期末考试采用闭卷方式，考核内容侧重对传感器工作原理和应用设计的考核。总体来说，改革后的课程考核不是通过一次考试定好坏，而是更重视过程，要能体现学生的综合素质和水平。其中项目教学作为教学改革的创新点，所以项目考核形式的也是多样化的。考核贯穿在教学过程的各个环节，从学生的出勤、日常表现、作业、实验、项目及考试等，对学生进行全方位的考核。其中项目考核中的项目答辩包括自述、现场操作、教师提问、解答几个环节，通过答辩，教师可以直观评价学生对相关理论的掌握程度，综合评价学生的实际应用能力及应变能力，对设计不完善的地方给予指导建议，给学生提供创新的空间。智能传感与检测技术这门课的所有考核项目中，采用过程考核和终结考核相结合的方式能够全方位的考核学生的平时学习情况及动手实践能力，并激发学生学习兴趣。
7结语
智能传感与检测技术是电子信息类专业的一门非常重要的专业课，如何让学生更好的掌握理论知识提升应用能力一直是困扰任课教师的难题。笔者从教学培养方案、教材与教学内容的选择以及教学方法和手段等方面进行了分析和探索，提出了相应的改革举措。文中的改革举措是TOPCARES-CDIO人才培养模式在智能传感器与检测技术上的运用，采用教学与项目相结合的方式对当今智能传感与检测技术的教学具有有益的参考价值。
作者:图雅 鞠尔男 周国顺 刘龙 单位:大连东软信息学院电子工程系
参考文献
[1]李玲,张旭.传感器与检测技术课程教学改革研究[J].科教文汇旬刊,2015(4):55-56.
[2]张琳,袁新娣.《传感器与检测技术》课程教学改革与实践[J].赣南师范学院学报,2012,33(6):106-108.
关键词：测控技术与仪器；卓越工程师；工作过程；传感技术实验
作者简介：温和（1982-），男，湖南益阳人，湖南大学电气与信息工程学院，副教授；滕召胜（1963-），男，湖南辰溪人，湖南大学电气与信息工程学院，教授。（湖南 长沙 410082）
基金项目：本文系湖南省教学改革研究项目（项目编号：湘教通[2012]401号）的研究成果。
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）31-0141-02
卓越工程师教育培养计划关注符合工程能力培养规律的教学方法。面向卓越计划的相关工科课程实验教学改革研究是提升学生实际工程能力的关键和重点。[1，2]测控技术与仪器专业注重实际系统的数据采集、信号传输、信号处理以及控制的测量与控制过程，培养从事测量与控制领域内有关技术与仪器系统的设计制造、技术开发等方面的高级工程技术人才。[3，4]
按照卓越工程师教育培养计划的培养目标，结合测控技术与仪器专业的工作行业和工程岗位特点，制定符合经济和社会发展需求的测控卓越工程师人才培养细则，切实加强测控专业核心基础课程实验教学环节的改革和建设，是目前测控专业实验教学需要加强研究的重点。[5，6]湖南大学测控技术及仪器专业以提升测控工程师技能（包括工程素质、工程实践能力和创新思维）为目标，紧密结合测控行业领域对研究型与复合应用型测控卓越工程师的人才需求，对专业理论与实践课程进行改革，于2010年成为教育部卓越工程师教育培养计划试点专业之一。本文结合湖南大学测控技术及仪器专业特色，探索基于工作过程的测控卓越工程师传感技术实验改革途径，为培养适应和掌握现代测控系统的卓越工程师提供参考。
一、基于工作过程的传感技术实验需求
卓越测控人才既要掌握一定的专业理论知识，更要具有在工业生产第一线从事测控系统分析、设计、运行、研发等方面的工作能力。基于工作过程的传感技术实验的出发点和落脚点及实施的依据都是传感技术工作过程。所谓传感技术工作过程是“在传感技术相关的行业企业里为完成一件工作任务并获得工作成果而进行的一个完整的工作程序”。要对现实的工作任务进行归纳，对其具体的工作过程进行分析，以获得应具备的职业能力，并以职业能力为基础设计传感技术实验方案。工作过程导向的传感技术实验并非脱离知识，而是要按行业企业的实际工作过程对理论和实践知识进行重新排序。
针对企业实际工序中的每一个环节来传授相关的传感技术实验课程内容，将收到事半功倍的效果。[7]鉴于每一环节和顺序都是一种经过积淀和梳理而形成的行动过程序列，而且学生认知的心理顺序也是循序渐进的过程序列，这意味着所形成的基于工作过程的行动顺序与自然形成的传感技术认知心理顺序是一致的，这也在一定程度上反映了校企融合在测控卓越工程师培养中的重要作用。
基于工作过程的传感技术实验旨在实现测控卓越人才职业教育的教学过程与工作过程融合，在专门构建的实验教学情境中进行测控工程师职业从业资格的传授，以使学生有能力从容应对那些对职业、对生计以及对社会有意义的行动情境。基于工作过程的传感技术实验教学应以行动为导向，即为了行动而学习和通过行动来学习。基于工作过程的传感技术实验教学方法，以学生为行动的主体，以基于测控工程师职业情境中的行动过程为途径，以师生及学生之间互动的合作行动为方式，培养学生具有由测控专业能力、方法能力和社会能力构成的行动能力，即综合职业能力，从而能从容面对新的社会需求。为了更好地适应经济和社会发展对高层次、实战型卓越测控人才的需求，亟待深入改革测控专业传感技术实验教学方法、更新实验教学内容。
二、基于工作过程的传感技术实验改革思路
1.传统传感技术实验的局限性
目前很多高校开设的传感技术实验课程多为验证性、孤立性的实验，所购置的传感技术实验装置功能单一且封闭。[8，9]在课程学习过程中，因高校资源有限，测控技术及仪器专业的学生无法接触实际测控系统工业过程，传统的传感技术实验课程设置存在以下不足。[10-12]
（1）传感技术实验模式单一，与测控行业工况有较大差异。由于传统的传感技术实验模型已经相对固定，实验内容一般比较单调枯燥。传统的传感技术实验课程较少涉及实际生产过程中的问题，内容上存在一定的局限性。因此，学生通过传统的传感技术实验最终掌握的仅是传感器实验台的相关操作，与测控系统工程实践严重脱节。
（2）传感器更新较慢，无法跟上日新月异的传感器发展速度。一方面考虑到与教材内容相匹配，传统的传感技术实验较少涉及新兴的传感技术及装置。另一方面受经费的制约，高校无法对传感器进行快速更新换代，因此传统的传感技术实验不涉及或者较少涉及智能传感器或新型传感器，不利于测控技术及仪器专业学生捕捉科技前沿动态。
（3）实验内容以验证为主，与工作过程的关联性不强。传统的传感技术实验讲义一般采用厂家提供的实验资料，以传感器的选择、安装，传感器的连接方式等为主。由于传统的传感技术实验以课堂教学中的理论或定律的验证和求证为主，往往与企业生产实践和工程实际应用严重脱节，与测控系统实际工作过程的关联性不强，导致课程实验内容相对分散、孤立，关联性和系统性较差，无法充分发挥传感技术实验培养学生创新能力和实践能力方面的作用。
2.基于工作过程的传感技术实验设计
湖南大学测控技术及仪器专业的培养目标是掌握宽广的测控系统理论基础，掌握“准工程师”所应具备的测控专业工程技能，为将来成长为真正的测控卓越工程师打下坚实的基础。在面向测控卓越工程师的培养中，湖南大学测控技术及仪器专业以校企深度融合为基础，通过技能需求调研和梳理，设置了基于实际工程背景平台的传感技术实验项目，对培养学生的工程综合实践能力和创新能力起到了积极的促进作用。图1为所制定的基于工作过程的传感技术实验教学基本思路。
3.基于工作过程的传感技术实验项目
实际测控系统工况、需求不同，所采用的传感器的类型也不同，则传感器的输出信号要求的放大调理电路也不同。为了培养和训练学生的综合应用能力与动手能力，湖南大学测控技术及仪器专业制定了基于工作过程的传感技术实验项目。在实验项目素材的选择上，力求选择的素材来自于生产实际，并充分考虑其实践性和可迁移性，以保证学生在完成任务时态度认真，有效地促进学生职业兴趣发展和能力拓展以及就业后能很快适应工作的需要。本文给出了三个传感技术技能提高和综合实验实例，参见表1。
三、结语
工业生产第一线对从事测控系统分析、设计、运行、研发等方面的人才需求旺盛，面向企业实际生产过程的测控卓越工程师实验教学改革具有重要的意义。鉴于传统的传感技术实验项目设置已经无法满足现代测控行业实际生产的要求，本文根据湖南大学测控卓越工程师课程体系中的传感技术实验相关情况，设计基于工作过程的传感技术实验项目，在专门构建的传感技术实验教学情境中进行测控工程师职业从业资格的传授，探索测控卓越工程师传感技术实验改革途径，为培养适应和掌握现代测控系统的卓越工程师提供重要借鉴。
参考文献：
[1]林健.“卓越工程师教育培养计划”专业培养方案再研究[J].高等工程教育研究，2011，（4）：10-17.
[2]宋佩维.卓越工程师创新能力培养的思路与途径[J].中国电力教育，2011，（7）：25-27.
[3]杨俊，王光明，叶湘滨.测控技术与仪器专业创新人才培养探索与实践[J].高等教育研究学报，2010，33（2）：14-16.
[4]唐鸿儒，吴桂峰，束长宝，等.测控专业实践能力培养与训练体系建设[J].电气电子教学学报，2012，34（2）：77-79.
[5]李恒灿，李权才.测控技术与仪器专业建设的探索与实践[J].中国电力教育，2011，（17）：63-65.
[6]宋爱国，吴涓，崔建伟.测控技术与仪器专业学生工程意识培养与创新教育的探索[J].中国大学教学，2012，（1）：41-43.
[7]李敏，高波，李梅，等.基于工作过程课程改革的探索与实践[J].哈尔滨职业技术学院学报，2012，（6）：3-4.
[8]卢超，任吉林，邬冠华.测试技术与虚拟仪器综合性实验教学的探索与实践[J].实验技术与管理，2006，23（1）：73-76.
[9]李训文.基于网络化虚拟仪器技术的传感器实验建设[J].实验技术与管理，2012，29（2）：81-84.
[10]徐小玲，刘美.《传感器技术》课程内容优化与实践[J].四川职业技术学院学报，2012，22（3）：99-101.
【关键词】光信息 传感技术 教学方法探索
【中图分类号】G642.3 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2013）17-0009-02
光信息科学与技术专业是我校2004年新设专业，该专业属于理科专业，强调理论学习与具体实践相结合，要求学生有坚实的物理、数学基础和缜密的思维能力。学生将系统地学习物理学、光电子学、电子学、计算机科学等专业理论知识。在光信息科学与技术专业设立之初，传感技术课程就被设置为一门专业选修课程，目的是丰富学生知识、提高学生对基础课所学知识灵活运用能力。因此，与把传感技术课程作为专业基础课的专业相比，光信息科学与技术专业的学生学习传感技术课程的目的不同、要求不同，也就决定了教师在讲授这门课时要采取不同的教学方法和手段，在引发学生学习兴趣的同时，能把传感技术的主要知识点让学生掌握。基于这个目的，本文探讨光信息专业传感技术课程教学中的方式、方法及手段。
一 传感技术的研究对象及基本内容
传感技术作为现代电子信息技术的三大支柱之一，是现代测试技术不可缺少的重要组成部分。随着科学技术的发展，工业和日常用仪器设备都需要实现智能化，对传感器的需求也日益增加。传感技术是集光、机、电知识于一体，涉及信息获取、信息变换、信息处理、信息显示等各个过程，是实践性很强的一门综合性应用技术，也是信息时代不可或缺的关键技术之一。
传感技术课程针对应用型本科教育的特点，以便于学习和应用为前提，以信息的传感、转换、处理为核心，以温度、压力、厚度、流量、位移、速度、磁场等物理参数检测为目标，按照传感器的基本原理来分章节讲述各类传感器的工作原理、基本结构、技术指标及使用特点；同时对传感器的特性、标定、补偿、抗干扰技术以及多传感器信息融合技术进行讲述。
二 光信息专业传感技术课程教学体会
传感技术课程内容分散性较大，系统性和连续性较弱，而实践性强，是学生较难学习的一门课程。特别是对于光信息专业学生，传感技术课程是一门32学时的专业选修课，重要性和重视程度都不太高，这就更增加了教学难度。教师授课时遇到了很大的困难，既要在规定的学时内把传感技术重要内容均有所涉及，又要兼顾学生普遍接受水平，这就要求教师有较强的综合能力，同时又要结合实际进行教学方法的研究。经过几年对光信息专业传感技术课程讲授，并与传感技术相关专业学生学习情况相比，笔者总结了几点不同。
1.授课目的有所不同
对于传感技术相关专业学生，重点要了解各种传感器的原理、结构以及传感器制作工艺，便于以后能够设计一些新型传感器；而对于光信息专业学生来说，学习传感技术课程的主要目的是如何根据需求选取合适的传感器，更注重传感器的具体应用。
2.授课内容有所不同
针对光信息专业学生不同的学习目的，教师授课的内容也要有所侧重，适当减少传感器工作原理及内部结构的教学内容，适当增加传感器转换电路及检测电路方面的内容，大幅增加不同类型传感器技术参数的比较及具体应用实例的介绍；而课时数的减少更要求调整授课内容及实践环节内容。
3.学生接受能力不同
传感技术相关专业学生在大一、大二已系统地学习了“电路分析”、“信号与系统”、“检测电路”等相关基础课程，对传感器特性分析有较好的接受能力，而光信息专业学生这方面的基础较薄弱；但光信息专业学生物理知识内容掌握的较好，特别是对于光电式、光纤式等与光有关的传感器，能很快掌握其工作原理、关键指标及应用方式。
针对这些差异，需要选择丰富、多样化、适应性更强的教学方法。
三 教学方法改革的探索与实践
1.应用启发式教学
根据光信息专业学生的知识水平、传感技术教学内容的难易程度在教学的不同阶段运用启发式教学，适时进行提问，适时进行互动，进行合理的教学设计。对于某些问题或一些学生不易理解的概念、容易混淆的问题，由教师提出问题，来启发学生的学习动机，激活学生思维，从而获得举一反三的效果。如在讲光电式传感器时，教师先提出“笔记本电脑上指纹识别系统是什么工作原理”来启发学生思考，当学生给出一些答案时，再提问“指纹识别系统还可以采用哪些传感器”，这样学生就能再联系以前所学知识，从而把不同原理传感器进行比较，进一步针对不同要求提出不同传
* 本文得到了北京信息科技大学2010年度教学改革立项资助（编号：2010JG07）
感器应用方案。启发式的授课关键在于启发，从一开始提问，就要快速引出学生兴趣点。因此，在提问时，要善于设置问题情境，并预想到学生的思考路线，以便进一步提出后续问题，这样环环相扣，才能把学生的注意力集中于课堂知识，提高教学效果。
2.计算机多媒体辅助教学
单一的教学手段容易造成学生的审美疲劳，使学生很难集中注意力。实践证明，传统的板书教学和多媒体教学各有优缺点。板书教学可以演绎公式的推导过程，节奏适中，学生有充足的时间理解、吸收所学知识，也便于学生做笔记，而多媒体教学则具有形象、直观、信息量大等优势，两者的有机结合，可以激发学生的兴趣和很好地调动其积极性。
教师授课时采用多媒体课件与板书相结合形式，把传感器的工作原理、基本组成、转换机理、信号处理电路以及应用方式等做成动画形式，形象直观，便于学生理解和掌握。如在讲电容式传感器时，把变距离式、变面积式和变介电常数式传感器结构分别作成电容器极板相对运动的动画形式，并可以显示运动时电容值的变化，这样学生就能很快理解三种形式的电容式传感器的结构组成、工作原理及工作方式。另外，为了调动学生主动性，教师也可以布置任务，让学生参与多媒体课件制作，在课堂上播放学生作品，并请部分学生上台宣讲，教师对学生的作品进行点评、指导，这样学生就由聆听者变成了参与者，课堂效果必然可以得到提升。
3.配合课堂教学，加强实验教学
结合“传感技术”课堂教学，合理设计实验教学内容，并把实验教学与课堂教学结合成一个有机整体。针对光信息专业学生设计的实验教学内容有：电阻式传感器指标测量和热电耦式传感器电路设计。在实验中要求学生养成认真细致的工作作风，训练敏锐入微的观察能力，结合理论基础分析实验现象能力以及锻炼实际操作能力。在课堂授课时要求学生充分发挥想象力，把实验场景与理论内容在脑子里结合在一起，从感性上接受理论知识。
4.以科研项目促教学
以科研项目示教并带动学生参与科研课题的教学方法：（1）教师带领学生参观学院科研实验室，介绍科研工作中用到的各类传感器，并对各类传感器的使用方法做简单演示。（2）让学生参与到教师的科研项目中来，如我们学院教师有“基于光谱共焦原理的微位移传感器”以及“白光微位移测头”项目，部分学生参与到项目中来，在提升科研能力同时，对传感器知识的理解能力大幅度提高，并能举一反三，提出很多新型传感器应用方法。（3）充分利用学校和学院资源，鼓励学生申请大学生科技创新项目及实验室开放项目，让学生自己做主，提出新想法和新项目，在充分掌握“传感技术”课程内容的同时，提升创新能力，这样就不仅把课堂教学作为知识传授方法，更重要的是变成一种能力的培养方式。
5.鼓励学生自主式学习
为了进一步提高学生学习积极性，我们采用让学生自主式学习的方法。如让学生分组并针对一种工程实际应用（如接近开关）设计各种类型传感器，给出设计方案，并制作课件对其工作原理、结构、使用方法及性能指标作出说明。在课堂上抽出一定时间让不同组的学生上讲台把设计方案对全体学生进行讲解，并让全体学生对每一组打分。这样，每个学生就会有目的性的去查课文和相关资料，通过与本组同学交流、讨论，形成设计方案，并结合仿真软件等工具对设计方案指标进行验证和评估，最终组织文字和图像形成课件。在这一系列工作中，学生能充分调动主观能动性，对课堂所学知识充分吸收、消化并运用，比单纯的课堂教学效果要好很多。
四 结束语
针对光信息专业学生特点，我们采用多种方法提高“传感技术”课程教学效果，通过几年的试行，效果很显著。学生对传感器的基础知识掌握更加巩固，对于传感器的应用能力也大幅度提高，而且能自己设计新型传感器，积极参与到科技创新活动中来。“深化教育教学改革，全面加强大学生素质和能力培养”是21世纪人才培养的要求，也是教育系统适应我国入世后的形势必须采用的方针战略。我们希望不断探索出更好的教学方法来提高教学效果，锻炼学生能力，提升学生素质。
参考文献
[1]梁福平等主编.传感器原理及检测技术[M].武汉：华中科技大学出版社，2010
[2]施湧潮、梁福平、牛春晖编著.传感器检测技术[M].北京：国防工业出版社，2007
[3]王开发等.“传感器原理与技术”课程教学的探索与实践[J].国际检验医学杂志，2011（19）
关键词： 高职 《检测技术与应用》课程 教学改革
《检测技术与应用》是高职应用电子技术、电子测量技术与仪器、自动控制等专业的专业课程。它是研究检测与控制系统中信息的提取、信息的转换及处理的理论和技术为主要内容的一门应用技术学科［1］。它主要涉及传感器的基本原理、特性和应用，以及传感器的接口与测量电路和相关的信息处理技术等。通过学习，学生具有一定的检测技术基本理论知识和实验操作技能，掌握工业生产过程中常见物理量的检测方法，并对常用的检测系统具有一定的分析和维护能力。近年来，我国在检测技术领域有了较快的发展，新型的传感器和先进的检测技术不断涌现，为了适应这种发展，满足社会对工科学生实际操作和动手应用能力越来越高的要求，我们根据该课程的特点，进行了教学改革探索，取得了较好的效果。
一、教学改革的指导思想
《检测技术与应用》课程具有原理性内容多、涉及面广、理论难度大等特点。而高职类院校学生理论基础相对薄弱，并且在学校的理论学习时间相对较短，同时工作岗位对知识的深度要求低，而对实际动手操作能力要求较高。这就对本课程的教学改革提出了“淡化理论，强化应用”的基本指导思想。在教学过程中，教师要精选内容，摒弃过时的内容和繁琐的理论分析及公式推导，加强实训方面的内容，从实用角度出发介绍检测技术，重点放在传感器的选型及检测电路的设计，以实践促理论，使学生获得实用的知识和较强的应用能力。
二、教学改革的探索
1.课堂教学改革――淡化理论
考虑到高职高专毕业生很少从事理论研究工作，在教学过程中对本课程所涉及的传感器原理、特性，可只需学生宏观地掌握常用传感器的工作原理，并能依据有关手册和产品信息选用相应的传感器以满足后续课程或未来工作的要求即可。因此，课堂上我们只概括性地介绍传感器的基本原理、结构特点。比如应变效应使电阻应变片的几何尺寸发生变化，进而引起应变片阻值的改变；半导体的压阻效应导致半导体材料的电阻率发生变化，最终引起阻值的改变。又如，对压电式传感器只提压电效应是一定方向的外力作用导致压电材料几何尺寸发生变化，内部产生极化现象的同时，在其相应两表面呈现相反符号的电荷，而不去深究压电材料的内部结构。对于细节性的理论知识不必深入讲解，采取以学生自学为主，师生共同讨论为辅的教学形式。除讲授教材的基本内容外，还应适当补充介绍新型传感器、新型检测方法等内容，使学生能够了解检测技术新的应用成果及发展方向。
另外，在教学过程中，我们注重启发式教学，引导学生转变角色。例如，在讲授“压力检测”这一章节时，先举我们身边随处可见的电子秤的例子，突出电阻应变式压力传感器在该系统中的作用，即把压力（重量）转换成系统能处理的电信号――电阻。提醒学生注意，能将压力转换成电信号的不仅只有应变式压力传感器，还有其他的传感器，接着提出：“这些传感器是将压力转换成什么样的电信号？”“在实际测压力时应如何选用这些传感器？”然后引出这一章节所要介绍的几种压力传感器，使学生带着解决问题的愿望，主动地参与教学过程，从而大大提高课堂效率。
2.实验教学改革――强化应用
（1）注重实验课指导。实验课是验证理论、应用理论、锻炼学生动手能力的重要环节。目前我们实验室采用的是CSY-2000型传感器与检测技术实验台，该实验台配有二十种较高精度的常用传感器，采用模块式结构，利用传感器和相应的实验模块可以开展多种实验。实验指导过程中，我们要注意因材施教，采用启发式教学方法，提示学生注意观察实验现象，不断发现问题、分析问题、解决问题。如在做“电容式传感器特性”实验时，基本内容是：通过调节测微头的位置带动振动台位移来改变差动电容传感器两极间电容器重叠的面积，构成差动变面积式电容传感器。测微头每移动0.5mm记录输出电压值，最后根据记录的数据画出位移与输出电压的关系曲线。通过对关系曲线的分析，学生能加深对差动式电容传感器测量位移的原理及其输入输出特性的理解。部分学生根据测量结果描出的特性曲线不是呈线性的，这时可以提示学生思考是什么原因造成这样的结果，实验重复做几次看测得的结果是否一样，重复性如何？当输出特性不是线性时，线性度怎样？灵敏度如何计算？学生通过观察思考、解决问题，巩固了所学的理论知识。如果在每次实验指导中都能够采用启发式的方法启迪学生，定能使学生举一反三，学以致用。
（2）引入虚拟仪器实验室。实验过程中需要复杂的接线，各种硬件接口经多次插拔以后接触不良，造成实验数据的不准确。为此，我们引入了虚拟仪器实验室。虚拟仪器技术是目前智能测试仪器发展的一种新技术，是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。计算机显示器模拟传统仪器的控制面板，以多种形式输出检测结果；计算机软件实现信号数据的运算、分析和处理；I/O接口设备完成信号的采集、测量和调理［2］。将虚拟仪器技术引入检测技术与应用实验课程，使学生了解了虚拟仪器的原理和设计，开拓和丰富了学生的知识面，不但使学生了解了新技术及发展方向，还能够促进该课程实验教学质量的提高。
3.结语
在课堂教学中淡化理论，在实验教学中强化应用，并充分利用新设备，引入新技术，不但可以促进学生对理论知识的学习，而且可以大大提高学生的实际动手操作能力。《检测技术与应用》是一门信息量大、发展迅速、涉及面广的重要课程，要使学生既能掌握基本的理论知识，又能学会使用、维护常用检测电路，需要我们不断地探索，不断地调整教学内容，改进教学方法，加强实践环节，采取多种途径，提高教学质量，培养学生的创新能力，实现教与学的最佳统一。
参考文献：
关键词：污水处理；多传感器融合；过程控制；
中图法分类号：TP216 文献标识码：A
Abstract Instrumentation， control and automation （ICA） technology after all these years of development， now it has been approved， and determined it in waste-water treatment field of important position， it has obvious effect on reducing waste-water treatment plant operating costs，and improving processing efficiency. And ICA technology has the close relation to the sensor technology， especially multisensory fusion technology in the application and development of sewage treatment field. This paper briefly introduced the multisensory data fusion and its method， then introduces some waste-water treatment process control system which based on those methods， and finally the cooperation development trend of the process control technologies with multisensory fusion technologies in the future were discussed.
Key words waste-water treatment； multisensory fusion； process-control system
0引言
仪表、控制和自动化（Instrumentation、control and automation ICA）并不是污水处理的一个新领域[ 1 ]，虽然这项技术在国际水协会（IWA）获得认可将近30年，但仍不是传统市政工程和环境工程课程的一部分。随着科学技术的发展，现以证明，应用ICA技术，使具有营养物质去除功能的污水处理厂其能力可以提高10%—30%。因此随着对污水处理系统内部的不断认识和理解，对降低污水处理成本的迫切要求，未来10—20年应用ICA技术的投资将占整个污水处理系统投资的20%—50%。
污水处理厂的典型特点就是水质，水量随时间变化较大，水质，水量的扰动是污水厂面临的主要困难。在传感器技术应用于污水厂之前，污水处理厂不采用任何形式的过程控制，以牺牲池容和动力费用为代价得到较好的出水水质。而随着污水排放标准的进一步提高，为了保证出水水质和降低能耗，必须较为准确的了解进水水质和出水水质的情况，为污水处理的过程控制提供原始数据。这就需要传感器技术特别是多传感器融合技术的支持。
笔者以污水处理系统为基础，对基于多传感器融合技术的污水处理过程控制进行介绍，并展望未来发展趋势，旨在为后来者提供微些参考。
1多传感器融合及其方法
多传感器融合就是充分利用多传感器的资源，将多个传感器在时间和空间上的互补或冗余按照某种算法或准则进行综合，提高了判断和估计的精确性，可靠性以及在对抗环境下得生存性[2]。其数据融合示意图如图1所示。
在污水处理过程控制中多传感器融合就是把多个传感器的检测量进行综合，提取出准确有用的信息，为实现后续的控制提供依据，提高系统的性能。数据融合的过程如如图2所示。
多传感器融合方法有很多，大致可分为两大类：经典融合算法和现代融合算法。经典融合算法包括卡尔曼滤波，贝叶斯估计法，级大似然估计法和D-S证据理论法等。现代融合算法常用的有聚类分析法，模糊逻辑法，神经网络法等。
传感器技术的发展是过程控制技术在污水处理领域得以广泛应用的决定因素，多传感器融合（Multisensor Data fusion，MSDF）技术又为污水处理注入新的活力。目前模糊控制的数据融合，神经网络的数据融合正在引入污水处理过程控制中并取得了一定的效果。未来越来越多的数据融合技术将会引入污水的过程控制中促进其发展。
2基于多传感器的BP神经网络在污水处理中的应用
如图3所示为利用神经网络的多传感器融合把多个传感器的检测量进行综合，提取出准确有用的信息，为实现PID控制提供依据，提高系统的性能[ 3 ]。
BP神经网络具有逼进任意非线性函数的能力，且结构和学习的算法简单明确[ 4 ]。通过神经网络自身的学习，可以找到某一最优控制律下得P、I、D参数。基于BP神经网络的PID控制系统结构如图4所示。
输出层神经元的输出状态对应于PID控制器的三个可调参数KP、KI、KD，通过神经网络的自学习和加权系数的跳蚤，可使其稳定状态对应于某种最优控制律下得PID控制参数。
3基于多传感器的模糊神经网络在污水处理的应用
模糊控制（ Fuzzy Control）能将操作者或专家的控制经验和知识表示成语言变量描述的控制规则，然后用这些规则去控制系统[ 5]。因此，模糊控制特别适用于污水处理这种数学模型未知的、复杂的非线性系统的控制。正是由于模糊控制可以克服预测动态变化的混沌时间系列，近年来它己成为污水处理系统的研究热点[ 6-8]。如下图所示为一个基于多传感器的模糊神经网络污水处理过程示意图，它利用模糊神经网络建模工具，对多传感器的过程动态模型进行分析，提出通过神经多软传感器等对系统进行优化，建立基于多传感器的模糊神经网络污水处理系统模型。
4结束语
除了以上介绍的在几种多传感器融合方法与污水处理过程控制相结合的系统以外，还有基于D-S证据理论的多传感器融合等[9] [10]在此就不一一介绍了。总之未来污水处理走向自动化，智能化是势不可挡的趋势，而基于多传感器融合技术的过程控制更是具有广阔的发展前景！
参考文献：
[1]Truett GarrettM.Instrumentation，control and automation process in the United States in the last 24 years [J]. Water Sci Techno 1998 ， 37（12）： 21- 25 .
【2】王耀南， 李树涛. 多传感器信息融合及其应用综述 [ J ]. 控制与决策， 2001 ， 16 （ 5） ： 518- 521
【3】黎果， 李志蜀， 李奇， 等. 基于神经网络的多传感器融合技术研究 [ J] . 微计算机信息， 2009 ， 25（ 16 ）： 145- 147.
【4】阎平凡， 张长水. 人工神经网络与模拟进化计算 [M ] . 北京： 清华大学出版社， 2000： 10- 32
【5】诸静. 模糊控制理论与系统原理 [M ]. 北京：机械工业出版社， 2005 . 8 .
【6】高大文， 彭永臻，王淑萤， 等. 污水处理智能控制的研究、 应用与发展 [ J]. 中国给水排水， 2002 ， 18 ： 35- 39
【7】芮新芳， 卫 国. 自适应模糊神经网络在污水处理中的应用 [ J] .现代电子技术， 2002 ， 143（ 12）： 58 -61
【8】翁建华， 陈艳，张立国， 等. 基于模糊神经网络的多传感器信息融合技术及应用 [ J]. 传感技术学报2003 ， 12（ 4）： 501- 503
【9】倪国强，梁好臣，基于Dempster-Shafer证据理论的数据融合技术研究，北京理工大学学报，2001，21（5）：603-609，
