时间：2022-06-10 00:43:37
现在在各个领域当中都普遍的运用到了传感器技术，集成化方向已经成为机电系统当中的传感器技术的发展趋势，集成化传感器具有较强的稳定性、较轻的重量、较小的体积以及较高的可靠性等特点，同时还具有较低的生产成本，非常容易实现批量生产，因此具有非常广阔的发展前景。
2传感器技术在机电技术当中的应用
由于传感器的电磁兼容性能比较强，因此具有较高的数据存储技术可行性，同时还不容易丢失其中的模块参数。智能滤波算法以及A/D转换技术等先进的技术都在传感器当中得到了应用，就算是满量程的时候，传感器仍然可以使稳定的输出码得到保证。传感器的通讯接口属于标准的接口，其能够与计算机进行直接的连接，同时也可以连接标准的工业控制总线，具有十分灵活的使用方式。
2.1在机器人中传感器技术的应用
作为典型的仿生装置，机器人对传感器技术进行了充分的应用。通过将感知到的物理量向电量进行转化，机器人就可以实现信息输出，在这个过程中对机器人传感技术进行了充分的利用，其中包括两方面的内容，也就是外部传感器以及内部传感器。外部传感器需要通过检测外部信息，从而对工作环境进行判别，为机器人提供必要的信息，使之能够对操作对象进行准确的控制。而实施系统的控制是内部传感器的主要功能，其能够对机器人的状态进行有效的检测，保证机器人在工作的过程中能够按照要求来进行。内部传感器可以将具有价值的信息提供给外部传感器，从而能够使机器人对外部的环境产生有效的感知，并且将相应的动作做出。与此同时，在科技生产的过程中，还可以利用对机器人的操作从而能够对反馈的意见进行获取。
2.2在机械制造行业中传感器技术的应用
由于在机械制造行业当中需要实施包括加工精度等在内的动态特性测量，因此要利用传感器针对机械阻抗以及振动等相关部件当中的参数进行测量，从而对其动态特性进行检验。如果需要在线监测与控制超精加工中的零件尺寸的时候，就要利用传感器将相关的信息提供出来。比如利用传感器针对数控车床中车刀的位置进行检测；由于工件的表面精度以及尺寸在很大程度上都会受到刀尖形状的影响，可以采用在车刀上放置的振动传感器对其锋锐的程度进行检验。还可以利用液面传感器针对液压系统中的油量以及车床中的油进行监测。
2.3在环境当中传感技术的应用
传感器网络在环境监测当中通常具有一系列的优点，其中包括无需专人现场维护、可以长期不用对电池进行更换、具有十分简单的布置等。可以利用对节点进行密集的布置，从而对微观的环境因素进行观察。在环境监测领域当中对传感器网络具有非常广泛的应用，其中包括微观观测生物群落、森林火灾报警、观察气象现象、观测海岛鸟类的生活规律等。
2.4在火灾报警当中传感器技术的应用
防灾报警装置是现代建筑必须要具备的，其中最为关键的就是火灾报警系统。在发生火灾的时候一般都会出现有害气体、高温、火光以及烟雾等。如果将传感器运用到火灾报警系统当中，就可以对异常的信号进行转化，使之变成容易进行传送的形式，然后就可以利用消防网络向指挥中心提供火灾地点的报告。
3结语
关键词：传感器技术；开放性教学；创新型人才培养
中图分类号：TP2 文献标识码：A
文章编号：1009—0118（2012）10—0132—02
随着现代工业和计算机技术的发展，传感器技术经过几十年发展之后，又进入了一个崭新的发展阶段。传感器技术在诸如国防、航空航天、智能仪器、工业测控等方面得到了广泛的应用，也在很大程度上改变了人们的生活方式[1]。此相应，掌握传感器技术的人员在就业市场上颇受欢迎。为适应形势需要，及时跟踪传感器新技术，构建了一种开放性的传感器教学模式。
一、传感器技术的发展现状及其特点
传感器技术是人类获取信息的基本手段之一，是科学研究的基本方法，是现代工业准确获取信息必不可少的环节。传感器是一种能够感受规定信息按照一定规律转换成数字信号装置，传感器技术设计到微电子学，物理化学，材料学生物学等，包括传感器监测原理，以及制作技术是一个多学科，多技术高新技术。传感器技术是现代科技前沿技术，传感器产业也是国内外公认具有发展前途高技术产业，以技术含量高，经济效益好，渗透力强，市场前景广阔为世人瞩目。
由以上传感器发展现状及其特点可以看出，传感器技术涉及到了电子工程，自动化，测控技术，机电一体化等专业，传感器技术无论从技术理论上还是从应用层面上都成为多学科共同交叉的热点领域。对于这样一门综合性较强的技术，按照现行的教学模式很难适应新时代传感器技术发展的要求，有必要开展传感器技术新型教学研究，从传感器技术的特点及课程体系建设出发，开展开放性的传感器教学新方法，培养创新型人才。
二、传感器技术开放型教学体系建设
开放型教学，渊源于科恩（R.C.Cohn）1969年创建的以题目为中心的“课堂讨论模型”和“开放课堂模型”，即人本主义的教学理论模型。开放型教学具有多方面的特征：注重创新精神和实践能力培养；注重学生发展；学习材料来源多样化；实践成为学生参与学习的主要形式；教学活动全程动态发展；朋友型师生关系。开放型教学的这些特征恰恰符合传感器技术自身的发展特点和教学特点。
传感技术是一门跨学科的边缘技术科学，涉及的学科领域很广泛，是一门实践性较强的课程，重视对学生实验动手能力和创造能力的培养。在实际的学习中需要掌握各种传感器的工作原理、性能、基本结构、典型应用；掌握各种传感器的可测物理量及其测量范围；能够根据需要合理选用传感器；了解各种传感器的常用测量电路及其应用中应注意的问题。对于这样一个技术密集、高速发展的领域，知识更新很快，从事传感器技术开发与应用的工作只侧重于普通应用系统的开发是不够的，必须建立一种既有扎实基础，又有宽口径的开放型的知识体系和教学体系。下面简要介绍体系中课程内容。
（一）数字/模拟电路设计基础
要使学生具备扎实的数字电路、模拟电路的设计基础。
（二）传感器技术基础理论
就知识体系而言，使学生建立针对传感器的从原理到应用的系统化认识，即，了解如何获取被测对象信息、掌握传感器的基本原理、掌握各种传感器的特点和使用的一般性原则。
（三）传感器与嵌入式系统
传感器无处不在，随着现在技术的发展和生产生活的需要，不仅需要实现单一信息的获取和处理，更多的时候需要实现多角度，全方位的信息覆盖，即所谓传感器网络。传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等，能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，通过嵌入式系统对信息进行处理，并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知信息传送到用户终端。
（四）传感器技术的应用开发
目前，对传感器从技术途径和人才专业方向来决策，逐步转向应用驱动，如从工业测控，实时监测，智能仪器和消费电子等应用需求出发，真正从应用环境和嵌入的对象出发对待传感器技术。
三、发挥开放实验室优势，构建开放型实践平台
为了构建开放型教学环境，必须要有好的开放型实践平台作为支撑。开放性实验室是很多高校的办学特色，获得诸多高校政策支持，确立了实验室开放工作应贯彻“面向全体，因材施教，形式多样，讲究实效”的原则，重点培养学生的创新意识和动手能力。结合传感器技术实践性、综合性强的特点以及实验室条件，我们提出了“建立两类实验室，四个实践层次”的构想。
（一）两类实验室即基础型实验室和应用驱动型实验室
在基础型实验室主要完成传感器的基本原理、结构和基本测量与转换电路的理解和掌握。传感器技术是一门内容十分丰富的课程，学生们需要掌握常用传感器以及以光学传感器为代表的新型传感器的原理、性能、标定及常用调理电路特性等，在有限学时内，让学生尽可能多了解常用传感器、现代传感器全貌，在传感器的学习上遵循“根在原理，干在测试，枝在应用，
花果各异”的规律，强调掌握和理解各类传感器的基本原理，基本结构等基础理论知识，充分把握相关的测试电路，鼓励学生在原理、应用上发掘创新。
应用驱动型实验室是以传感器理论为基础，面向应用，以应用为驱动的传感器教学。传感器技术与工程实践紧密联系并且应用广泛，所在在教学中应变学生被动接受为引导其主动探究、有效开阔学生的专业知识面。教学方法由传统的“知识教育”模式转变为适应研究应用型大学人才培养要求的“研究性教学”模式；研究方式由“连续型细节式”，转变为“跳跃型平台式”；实践教学形式由“单一的课堂教学”，转化为“多形式的互动交流”；将基础理论、基本技能更多地向深层次延伸，通过多种形式的创新型研究活动，促进学习与研究应用一体化。利用科研资源可以不断丰富传感器教学内容，利用与传感器内容有一定联系的科研成果，开发出设计型、创新性小课题，学生在掌握基础知识的前提下，综合运用所学知识，按照课题要求，完成理论分析和制作实现，从而提升实验教学的水平，并拉近实验和工程实践的联系。进一步，通过开放实验室资源，结合教师申报的高层次项目，提供高水平科研训练，构建立体化、上升式训练的实践平台，通过吸收学生参与与课程教学紧密联系的科研项目有效实现课程学习由课内向课外的延伸，在科研环境中提升创新实践能力。
（二）四个实践层次即为初级实验，中级实验，高级实验以及课题研发四个层次
“初级实验”主要了解和掌握传感器的基本性能试验，通过试验掌握传感器的基本原理、基本结构和基本应用。“中级实验”以开设系列专题实验为突破口，完成综合型、设计性实验，并充分设计了柔性接口以适应不同工业应用的需要。“高级实验”给学生提供了更大的发挥空间，涉及到的问题更加复杂，主要面向培养高技术人才；课题研发层次意在鼓励学生进行创新性课题研究，构建由被测对象、传感器、测试信号处理组成的一体化实验环境和平台，开发一批融入高水平科研成果的创新性实验课题供学生应用开发。
在教学实践实施过程中，可以依托大学大学生研究训练计划项目、开放实验室创新项目、全国大学生电子竞赛以及毕业设计等平台，积极加强学生的传感器技术理论基础，强化学生传感器技术开发应用能力。从这两年的实践过程来看，依据我们构建的传感器理论体系和实践体系进行学习和实践，学生能够熟练掌握传感器技术开发必需的理论知识，能够自主地进行传感器技术应用开发，不仅掌握了传感器基础理论，在很多应用层面也有不少的创新之处，动手能力和分析解决问题的能力得到了极大的增强。从就业情况来看，从事开放性传感器学习和开发的学生也表现出了绝对的就业优势。
四、结语
传感器技术应用和开发很大前途的专业方向，同时又具有技术密集，高速发展，知识更新快的特点。在传感器技术教学和实践上积累了很多成熟的实践经验，通过对相关的教学体系和教学方法还需进一步研究，可以不断促进学生对基础理论的掌握，提高实践能力，增强就业素质。
参考文献：
[1]王化祥，张淑英.传感器原理及应用[M].天津大学出版社，2004，（9）.
[2]黄继昌，徐巧鱼.传感器原理及应用实例[M].人民邮电出版社，1998.
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：物联网；网络；信息；理论；技术
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 14-0000-01
物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是“The Internet of things”，顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这包含两层意思：（1）物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；（2）其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。
物联网通过智能感知、识别技术与普适计算、泛在网络的融合应用，被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。因此，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新2.0（即Innovation 2.0，是面向知识社会的下一代创新）是物联网发展的灵魂。
物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、环境监测、路灯照明管控、景观照明管控、楼宇照明管控、广场照明管控、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。
从中国物联网的市场来看，至2015年，中国物联网整体市场规模将达到7500亿元，年复合增长率超过30.0%。物联网的发展，已经上升到国家战略的高度，必将有大大小小的科技企业受益于国家政策扶持，进入科技产业化的过程中。从行业的角度来看，物联网主要涉及的行业包括电子、软件和通信，通过电子产品标识感知识别相关信息，通过通信设备和服务传导传输信息，最后通过计算机处理存储信息。而这些产业链的任何环节都会开成相应的市场，加总在一起的市场规模就相当大，可以说，物联网产业链的细化将带来市场进一步细分，造就一个庞大的物联网产业市场。所以，想要更好地应用物联网就需要抓好基础理论和关键技术的研究。
一、物联网的基础理论体系研究
物的属性决定了物联网的特性。感知性、智能性、自组织性对于物联网的拓扑结构和网络测量、网络控制影响较大；生态系统特性对物联网的类型、规模和演化方式影响较大；生命周期特性对物联网的健壮性、安全性与可用性影响较大。
物联网是联系自然界和人类社会的复杂网络，普遍存在小世界现象、无标度特性、健壮性、安全性、动态随机性、统计分布性和进化稳定性。有关复杂网络的综述和研究在2005年后不断涌现。研究内容主要包括非线性动态复杂网络系统（物理系统、互联网和相关社会网络）、网络科学理论框架、复杂性与普适性、动力学同步与控制方法等。物联网具有广泛的学科交叉性，研究其规律必然涉及众多学科的背景知识和基础理论。物联网的自反馈特性、“3C”技术特性可以利用现代控制论、现代通信理论、云计算理论进行研究；其复杂网络特性和复合生态系统特性可以利用网络科学、数学物理、系统工程、复合生态系统等理论进行研究。
二、物联网的关键技术研究
物联网涉及的新技术很多.其中的关键技术主要有RFID标签技术、传感器技术、网络通信技术和嵌入式系统技术等。
（一）RFID标签技术。RFID标签技术是融合了无线射频技术和嵌入式技术为一体的综合技术，RFID在自动识别、物品物流管理有着广阔的应用前景。
完整的RFID系统由电子标签、读写器和数据处理系统组成。当读写器扫描贴有电子标签的物体时，标签被读写器激活通过无线电波将标签中携带的数据传送到读写器再由读写器传送到数据处理系统，完成数据的自动采集工作。数据处理系统根据需求做出相应的数据控制和处理工作。
（二）传感器技术。传感器技术是计算机应用中的关键技术。众所周知，到目前为止绝大部分计算机处理的都是数字信号。自从有计算机以来就需要传感器把模拟信号转换成数字信号计算机才能处理。作为摄取信息的关键器件，传感器是现代信息系统和各种装备不可缺少的信息采集手段。
如果把计算机看作处理和识别信息的大脑，把通信系统看做是传递信息的“神经”系统的话，则传感器就是感觉器官。所渭传感器，是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受（或响应）与检出功能。并使之按照一定规律转换成与之对应的输出信号的元器件或装置。离开了传感器对被测的原始信息进行准确可靠的捕获和转换，一切准确的测试与控制都将无法实现
（三）网络通讯技术。传感器的网络技术分为两类：近距离通信技术和广域网络通信技术。在广域网路通信方面。互联网、2G/3G移动通信、卫星通信技术等实现了信息的远程传输，特别是以IPv6为核心的下一代互联网的发展，将为每个传感器分配IP地址创造可能，也为物联网的发展创造了良好的网络基础条件。
通信网络技术为物联刚数据提供传送通道，如何在现有网络上进行增强，适应物联网业务的需求（低数据率、低移动性等），是该技术研究的重点。物联网的发展离不开通信网络，更宽、更快、更优的下一代宽带网络将为物联网发展提供更有力的支撑，也将为物联网应用带来更多的可能。
（四）嵌入式系统技术。嵌入式系统技术是综合了计算机软硬件、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术为一体的复杂技术。经过几十年的演变，以嵌入式系统为特征的智能终端产品随处可见；小到人们身边的MP3，大到航天航空的卫星系统。嵌入式系统正在改变着人们的生活，推动着工业生产以及国防工业的发展。如果把物联网用人体做一个简单比喻，传感器相当于人的眼睛、鼻子、皮肤等感官，网络就是神经系统用来传递信息，嵌入式系统则是人的大脑，在接收到信息后要进行分类处理。这个例子形象的描述了传感器、嵌入式系统在物联网中的位置与作用。
在信息社会的信息基础之下，物联网为我们国家的信息传播拓展了新的疆界，物联网代表着人们生活方式的转变。根据物联网的内涵可知，要真正实现物联网需要感知、传输、控制及智能等多项技术。物联网的研究将带动整个产业链或者推动产业链的共同发展。RFID标签技术、网络通信技术、传感器技术与嵌入式系统技术的研究与应用，将直接影响物联网的发展与应用，只有综合研究解决了这些关键技术问题，物联网才能得到快速推广，造福于人类社会，实现智慧地球的美好愿望。
参考文献：
[1]王瑞刚.物联网主要特征与基础理论研究[J].计算机科学，2012，S1.
[2]李旭港.物联网的关键技术与应用前景[J].魅力中国，2010，27.
【关键词】传感器技术；案例教学；启发式教学；实践教学
随着电子计算机、互联网、机器人、自动控制以及单片机技术的迅速发展，传感器的应用也越来越广泛，“传感器技术与应用”就成为了电子技术类、自动控制技术、测量技术及计算机应用等专业的必修课程，它也是一门实践性和应用性都很强的课程。“传感器技术与应用”不仅对模拟电路、数字电路等前修课程有特别高的要求，还涉及光学、力学、声学、化学及计算机技术等多门学科的知识。因此对传感器技术及应用的教学要求就特别高，理论教学和实践教学都是尤为重要的，而很多教师授课的过程中只是生硬地将所要传授的知识灌输给学生，照本宣科，课堂气氛沉闷，教学过程枯燥乏味，严重降低了学生的学习热情。因此，针对这一现象，本着应用型、创新型、设计型人才的培养要求，对“传感器技术与应用”课程进行了以下一些思考。
1.传感器的案例教学
传感器作为一门理论性和实践性都很强的课程，最重要的特点就是学以致用，将书本内容与生活实际联系起来，不仅有益于学生理解和掌握书本知识，更能够很好地提高学生的学习兴趣，兴趣是最好的老师，从而起到事半功倍的效果。因此，在传感器的教学中引入案例教学是十分必要的。
案例教W法是一种以案例为基础的教学法。它必须在学生掌握了必要的理论知识的基础上进行，只有这样学生才能更深刻地领会案例，达到客观分析、准确判断的效果。教师在进行了一定的知识传授之后，再引用一些较为经典的案例进行分析研究，从而解释传感器工作的原理，使学生能够更好更快的吸收传感器的知识，将传感器理论与生活实际联系起来。
案例教学的实施效果好坏还取决于案例的选用，因此就要求教师要在透彻地掌握教学内容的基础上，根据以往教学经验，选取与教学内容密切相关，能够很好地实现教学目的的恰当案例。例如，在进行图像传感器教学的过程中，就可以在讲解了图像传感器的原理之后，对生活中常见的平板电脑、手机及数码相机等进行深入剖析，根据本章的知识向学生阐述这些数码产品的工作原理，为什么拍出来的相片有色差，为什么不同的数码产品拍出的相片清晰度不同，以及在数码产品的选购当中应该考虑的参数，性价比等等。当然，在案例教学过程中，教师也要适当地引导学生进行思考，多与学生互动，激发学生的学习热情，调动起课堂气氛。
2.传感器启发式教学的重要性
传感器不仅是一门实践性和应用性都很强的学科，也是一门设计性很强的学科，随着科技的发展，人们对传感器的要求也越来越高，更高的精确度，更好的线性度，更宽的测量范围等都是我们一直追求的目标，因此，对创新型人才的培养要求也就更高。所以，在对学生的传感器教学当中，不能只满足于学生能够了解传感器的基本工作原理，也要激励学生设计更新型的传感器。这就要求教师在授课过程中尽可能地对学生进行启发式教学。例如在案例教学中，教师不仅应该与学生一起对案例进行分析，还应该引导学生独立思考，独立分析问题，举一反三，将知识活学活用。鼓励学生互相讨论传感器相关案例，可使学生们的不同思维得到碰撞，从而收获更多的知识。
授之于鱼，不如授之于渔，书本中关于传感器的内容还是有限，作为教师不仅要帮助学生掌握书本知识，更要以开阔学生的思维，提高学生的学习能力为教学目标。以温度传感器为例，书本上介绍了热电偶、金属热电阻、热敏电阻、集成温度传感器等，在讲解这些传感器的工作原理之余，可以引导和鼓励学生自己设计一个具有特定量程、精度及灵敏度等的温度传感器，并根据学生的表现纳入最终的成绩考评当中。
3.传感器实践教学的改革
可以将“传感器技术与应用”课程放在实验室进行授课，在实验室配备多媒体授课系统，在授课当中引入多媒体教学，将一些元器件的封装图、参考电路图，应用实例等通过多媒体进行演示，增加理论教学的生动性和直观性。同时在实验室中配备与教学内容相符的传感器实物，将实物对应多媒体课件中的各种应用实例，结合一些简单的实验进行讲解，这样，学生很快就能接受。
此外，可以在本门课程中加入课程设计环节，结合课程内容，由老师给学生下发课程设计题目，或者由学生根据自己的兴趣选择题目。在理论教学中，让学生带着自己的课设去学习，遇到不懂得可以跟老师和同学探讨，也可以自己查阅资料或到实验室进行实验验证，自己焊接电路板并调试，做出自己的作品。这样，使实践充分地融入到理论当中，真正提高学生的学习水平和实践能力。
4.传感器教学中应注意的问题
4.1 要正确处理理论教学和实践教学的关系
“传感器技术与应用”是一门理论性和实践性都很强的学科，在教学过程中不应一味地注重理论教学，也不能一味地注重实践教学，应该把理论和实践放在同等重要的地位，通过互相配合，合理分配达到相辅相成的良好教学效果。
4.2 在教学中应根据学生个体差异进行差异化教学
术业有专攻，对那些基础较好，思维能力较强的及对传感器比较有兴趣的学生可以进行更深入的引导，鼓励他们在学习之余自己设计制作一些简单的传感器；而对于基础较弱，在传感器学科上学习比较吃力的学生可以适当放宽要求，将教学重点放在学习兴趣的培养上。
4.3 应根据传感器课程的特殊性建立创新型考评体系
在以往的考评体系中，通常将卷面成绩作为最终考评的一个重点依据，作为检验学生该门课程学习好坏的标准，这使得学生树立起一个错误的学习观，将更多的精力放在解题甚至背知识点上，而忽略了实践与应用的重要性，因此，今后在对传感器课程的考评中，教师可以将考评重点向实践与应用创新方面适当倾斜，将实验成绩、课程设计，自主创新等纳入考评范畴，增加学生的创新意识，从主观上改善教学效果。
5.结束语
总之，“传感器技术与应用”课程教学还在不断地发展与完善之中，随着广大教师在教学中的不断总结和创新，实现理论和实践的统一，帮助学生发散思维、学以致用、培养创新型、应用型人才的愿望终会达成。
参考文献：
[1]张向文.《传感器原理及应用》课程教学改革的探讨[J].科教资讯，2007（27）：150-151.
关键词：机械工程 测试技术 创新能力 本科教育
中图分类号：G648 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）04（a）-0154-02
机械工程测试技术涉及范围十分广泛，几乎渗透到了各个学科领域，探讨新理论，研究新技术、新材料和新工艺是现代测试技术总的发展方向[1]。机械工程测试技术是一项在不断完善与发展的先进科学技术，相应的教学内容也具有发展性与不定性。任课教师一定要紧跟学科与学术发展动态，积累大量的文献资料，才能保证教学内容的及时更新，构筑扎实的专业基础，促进教学质量的提高。由于《机械工程测试技术》课程是机械类专业一门重要的专业基础课程，历年来该校机械与汽车工程学院的多个专业都将其作为本科专业课程。该课程对于构筑机械类本科生扎实的专业理论基础、拓宽研究思路、提高本科生培养质量，为进一步学习、研究和处理机械工程技术问题打下基础具有重要意义。
1 教学内容
针对我校人才培养定位，我们在教学内容上进行科学安排和合理调整。教学内容安排上首先介绍现代测试技术发展态势，讨论机械工程测试技术发展的现状、特点及趋势；随后介绍机械工程测试技术的共性知识和各种传感器所依据的定律和效应，重点分析基于传感器的各种基础效应，使学生对传感器有全新理解；然后对智能传感器进行了全面介绍，包括智能传感器的结构与系统、智能传感器的功能特点、智能传感器中的软件、设计与制造等；最后重点介绍近年来出现的几种新型传感技术，如磁流体传感器、生物传感器、MEMS系统、机器视觉、无损检测、多传感器融合等。整个课程体系的设置把握了重点、难点和新技术的动态，以机械工程测试技术基本概念和原理为基础，以传感新效应、新原理、新技术为重点，同时将传感与信息处理结合起来，使学生对信息处理这一抽象理论知识能有更好的掌握和理解。由于上课学生涉及多个专业，根据学生背景增加与专业相关的交叉学科的部分内容，如汽车安全状态监测、信息解耦、多信息融合、网络化传感、机器人控制等内容。此外，在教学环节上还设置了实践环节，安排了自学内容和研究热点问题，通过撰写相关的课程论文，培养学生查阅文献资料和总结写作能力，使学生掌握最新发展动向和国际前沿，培养学生的专业学习兴趣、动手能力和创新能力，为今后的论文选题和科研打好基础。总体来说，本课程的教学内容的设计与人才培养目标相结合，具有基础性、研究性、前沿性和行业性。
2 教学方法
开课学生对象主要为大二和大三学生，他们已经奠定了初步的知识结构，具有一定的自学能力。在课程教学中教师的职责已经不在于传递知识，而更注重激励思考，讲授的重点应该放在科学方法论、教学方法、推理方法、搜集资料的方法、如何从事实中做出结论以及如何分析事实和综合事实上。《机械工程测试技术》是一门工程技术类综合性课程，涉及大量基础理论知识及传感技术研究进展的内容[2-3]。针对本科生的特点，我们在教学方法上进行了改革，运用问题启发式、发言讨论式和项目驱动式等多种教学方式，来激发学生的兴趣，引导学生思考，启发他们的学习兴趣和科研思路。
（1）问题启发式。不能把问题启发式教学简单、片面地看成就是在课堂中多提问，而是多让学生练习。教师的教学指向思考过程而不是答案，让学生受到思维过程上的启发。首先向学生介绍某一类研究专题或方向大致的研究内容与进展，然后根据具体内容提出一些启发性的问题，引导学生进行思考，让学生自己进行相关的资料收集、调查研究，构思研究方案，教师指导学生的研究方法，最后由学生设法解决问题。在教学过程中，适时、适度地启迪、诱导学生的学习活动，锻炼学生的理解判断能力，调动学生学习的主动性和积极性。比如在介绍光电绝对编码器时，首先让学生了解它是一种角度编码器，可以将角位移转换成二进制编码，方便与计算机连接，具有非接触性、体积小、分辨率高、可靠性好、使用方便等特点。然后分别介绍绝对编码器的二进制码盘和循环码盘，启发学生对以下几个问题进行研讨：为什么要设计这两种编码方案？各自的优点与不足是什么？如何设计一种新的编码方案？ 该编码方案可解决哪些实际问题？
（2）发言讨论式。这种教学方法让学生发表自己的见解，并针对这些问题展开小组或集体讨论，再由教师作总结分析。这是一种教师和学生之间、学生和学生之间的互相交流、互相评价、互相完善的教学方法，让学生发言讨论的形式，可以培养学生思考、语言表达与归纳总结的能力，引导学生在课程教学中由被动接受转化为主动参与，在此过程调动了学生的注意和兴趣，大大提高了教学效果[4]。同时也促使教师不断学习，了解最新的技术发展趋势和学科前沿，教师的学术水平也会得到提高。我们在讲授传感器特性时，布置的一次讨论题目是研究传感器温度补偿方法。在讨论过程中，同学们根据不同传感器的特性谈到了多种传感器温度补偿方法。同学们也发现实际传感特性往往与多种环境因素（如温度、湿度、压力等）有关，因此可以进一步引导学生思考如何进行传感器的多维因素补偿。采用这种教学方式之后， 学生在学习过程中真正的从“要我学”变成了“我要学”。
（3）项目驱动式。从培养学生科研能力入手，通过结合实际课题项目来实现教学目标。教师根据讲授内容，安排一些实际课题项目让学生完成，或者直接让学生参加到自己的科研项目中去，给学生创造科研实践的机会，在科研实践中培养学生的科研情感和提升科研素质。教师在必要时对学生进行指导和帮助，同时授课时把自己的研究成果纳入教学之中，课程教学内容可以及时更新[5]。在《机械工程测试技术》教学中，我们十分注重将课程内容与教师具体科研项目结合。一部分学生参与了相关课题项目的具体研究工作，在完成任务的过程中，学生发挥了主动性、创造性，使枯燥的公式推导和解题变成有趣的试验过程，培养了研究能力，提高学习效果，起到了以科研项目提高教学质量的作用。将科研项目和《机械工程测试技术》课程的教学过程结合，在这几年的教学实践中收到了明显的教学效果，有一些学生已经申报了专利、发表了学术论文[6-8]。作为一种行之有效的教学方法，项目驱动教学法对于解决教学中理论与实践脱节的问题有着良好的补偿作用，能够充分发挥学生个体的学习主动性，大大提高了学生的综合素质，有效地培养了学生自主学习、分析问题、解决问题、科研创新的能力。
3 教学手段
教材是本科生课程教学的一个重要组成部分，教材的质量直接影响课程教学的有效性。目前，《机械工程测试技术》课程的国内可用教材众多，教学基本上都以知识体系为顺序。先讲传感器的基本概念和基本特性，然后依据不同传感原理介绍几类传感器和相关应用，如电阻式、压电式、电容式、电磁式、光电式传感器等，一般还配有几个简单的传感原理演示和验证试验，过多地强调了理论知识的传授，忽视了知识应用能力的培养，因此带来了一些负面影响。我们精心选择口碑较好的教材进行教学，并要求学生查阅相关文献。此外，结合多年的教学经验和科研成果，我们还编写了补充讲义，新增了近几年机械工程测试技术新发展。力争使学生能系统地学习该课程，掌握机械工程测试技术的基础知识，了解最新研究动态。根据讲授内容，教师带有关实物在课堂上展示，使枯燥的理论与实际有机结合；根据讲授内容，教师提出有关工程实际案例。以工程应用背景的案例激发学生的学习兴趣，强化学习效果；通过例题、习题和思考题的内容选编和精心设计反映传感器技术在当代科技和工程实际与现实生活中的应用。为了增加课程信息量，我们还采用Flash、Powerpoint等多媒体应用软件，设计开发了电子教案和网络课件进行教学，借助Matlab、Proteus、Labview等计算机仿真软件进行模拟演示和实验验证，使教学内容更加丰富，表现形式更为多样，变粉笔黑板式教学为现代电子教学，使过去因没有实物对象而抽象难学的内容变得具体、生动、形象。
4 实践环节
近两年，我们购置了一批功能更为齐全和先进的教学实验设备，精心安排了一批实验项目，将原来单纯传感器原理验证性实验改变为与现代检测技术相结合的研究性实验。鼓励学生参加教师或企业的科研项目，培养学生的实际动手能力和工程应用能力。对一些想学习兴趣浓厚、学有余力的学生，可利用毕业设计的形式进行深入研究，结合课程知识的学习，完成一个测试系统的设计和实现。同时，开放教学实验室和科研实验室，鼓励学生结合课程知识申报校级大学生创新项目、参加社会实践和各类学科竞赛，开展DIY电子设计制作等，并将这些活动的成果作为课程成绩的考核，建立起以全面发展为导向，以能力考核为重点，多元化的学业评价体系[9]。此外，利用假期学校组织教师开展“千名教师进农村、进社区、进企业”活动的契机，由任课老师带领学生进入企业实地考察、现场学习，与企业开展合作，解决一些实际问题。同学们在活动中能很快发现课堂知识在企业中的实际运用，而且一些老师回来以后有了很多的好想法、好点子，也会融入到课堂教学中。这样的实践形式，不仅为师生们提供了服务社会的机会，也更好地培养了学生理论联系实践的能力，提高了课程教学的质量和效果。
5 结语
《机械工程测试技术》在机械类相关专业的课程体系中有着重要的地位和作用，这几年的教学实践探索表明，要教好这门课，必须及时地补充更新教学内容，采取与教学内容相适应的教学方法，加快教材和课件建设，充分利用各种资源，重视实践环节的组织与实施，才能让学生在学习过程中掌握基本理论，培养创新能力，为今后的专业工作打下坚实的基础。
参考文献
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[5] 刘韵璇.项目驱动式教学模式浅析[J].长江大学学报：自科版，2013，10（22）：155-156.
[6] 王翠，王中任，张振华，等.车削工件表面粗糙度在机视觉测量装置的设计[J].装备制造技术，2012（7）：46-47.
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【关键词】典型传感器;教学改革;课程内容
1.《典型传感器应用技术》课程的特点
《典型传感器应用技术》是一门综合性较强的应用型课程，也是应用电子技术、电子与信息技术等专业的专业基础课程，必修课程。通过本课程的学习，培养学生合理选择和应用各类典型传感器，有一定的组建各种典型检测系统以及设计、调试和检修各种信号的转换和处理电路的能力。
传感器是检测系统最核心最前端的部分，其功能是将各种被测参数如力、压力、温度、湿度、速度、位移量等信息转换成可用电信号，被测参数的种类多，涉及的传感器的种类也多，而不同类型的传感器的工作原理也是不同的，因此本课程信息量大，涉及的范围广[1]，且各章节教学内容相对独立，缺乏连续性和系统性。
2.在课程教学改革中面临的问题
典型传感器应用技术与物理学、电子技术、信息技术、工业测控技术、仪器仪表等领域联系紧密，具有较强的理论性和实践性，是众多专业工程技术人员必须掌握的技术之一。我校应用电子技术、电子信息技术、机电一体化、电气自动化、机械、汽车等专业均开设有这门基础课。
（1）学习时间的限制
长期以来，在我校应用电子技术专业《典型传感器应用技术》课程的教学时间为60学时（包含实操练习时间），本课程学习内容多而时间短。根据专业课程标准（大纲）的要求，结合高职学生的学习状况，为了本课程的优化教学，结合职业岗位群的职业能力改进课程体系，在教学内容上由浅入深循序渐进地介绍应变式、电容式、电感式、压电式、热电式、光电式等基础类型传感器的工作原理、特性、测量电路和应用[2]。随着微电子技术、新材料技术和传感器技术的飞速发展，各种新型传感器不断涌现，为避免学校教学内容过于陈旧，课程内容上还必要的增加和拓展了部分新型传感器的介绍。因此，教学时间更为紧张。
（2）教学方式改进后学生学习现状
为提高学生的动手能力，曾经尝试在教学过程中尽量少讲理论多实践，然而，在实践操作时大多数高职学生由于知识基础不够，造成理论不能支撑实践，反而影响学习兴趣。
教学中，在理-实一体室采用多媒体与板书相结合的教学方式，为加深学生直观了解各种传感器结构及模拟安装环境，多媒体图片展示的同时，让学生观察实物，所以老师在课堂中会要求学生的注意力在板书、屏幕、实物之间进行切换，但在实际教学过程中发现，学生要么注意力集中于看多媒体上的信息，忽略了老师口头表达，要么因好奇心驱使摆弄实验仪，甚至拆卸面前的设备器具，往往做不到跟随老师的要求，反而影响教学效果。
这些年尝试把行动导向的教学方法应用与本课程的教学，选用适合本课程的教学方法，结合讲授法、图片展示、文本引导、小组讨论、案例教学的方法，遵循“资讯、计划、决策、实施、检查、评估”这一完整的行动过程序列组织教学[3]，这在培养学生的学习兴趣、学习主动性和解决实际问题上的确取得了良好的效果。为了培养学生团队协作意识，在实践操作任务实施中要求学生分工合作，但在实际上，学生往往各自完成各自的工作，为了督促学生了解本小组其他同学的工作任务，教师不得不花费大量的时间和精力来加强引导和疲于考核。
3.课程改革的进一步探讨
高等职业教育的任务是实行产教结合，为本地区经济建设服务，与企业密切联系，培养高级技术员、高级技术工人等实用人才和熟练劳动者。这就要求在教学上将基本理论与应用技能相结合，并以职业技能为主。《典型传感器应用技术》是一门应用性、实践性较强的课程，是应用电子技术专业的专业基础课，通过课程改革，切实达到学科教学目标。
（1）修订课程标准
高职教育的专业教育需符合学生将来工作岗位的需求，我国职业标准有等级之分，其技能要求也不同。例如精密仪器仪表修理工，本职业共设四个等级，分别为中级（国家职业资格四级）、高级（国家职业资格三级）、技师（国家职业资格二级）、高级技师（国家职业资格一级）。因此，结合本专业的职业岗位群的职业标准修订课程标准，课程标准应符合高职业教育目标，有别与中职教育和普通高等教育。
（2）调整课程内容体系
介于《典型传感器应用技术》课程内容多，知识涉及面广，在有限的教学时间里，既不能大信息量地向学生灌输，又要具备完整的学科体系，使得教学内容切实符合本专业需求，这就需要我们深入而广泛地分析本专业的岗位和行业特点，做到教学内容符合学生将来的工作需求和符合行业在一定时期内发展的需求。
（3）优选教学载体
《典型传感器应用技术》高职阶段主要培养学生选择和应用各类常见的典型的传感器。在教学载体的选择上，不但要选择看得见，摸得着，明确用途的载体，还要在本专业岗位工作中应用广泛的，在知识深度上是高职学生能接受的。
（4）优化考核评价体系
《典型传感器应用技术》是一门集理论与实践为一体的课程，需更全面地考核学生对该课程基础理论知识和实操技能的掌握情况，同时考察学生职业素养。合理分配期末理论考核、应用能力考核和平时操作过程考核的成绩比分，突出动手能力考核;课程各项目相对独立，理论考核的知识尽量覆盖到各个章节，拟定出各任务项目的占分比例;平时实操过程的考核采用分组考核方式，教师采用随机提问、观看操作过程、学生叙述分工情况等方式进行实时考核。
（5）建立更多实践操作场地
在《典型传感器应用技术》课程的实践教学和实践练习中，一方面在学校课程实验室利用教学实验平台给学生提供实践场地，另一方面通过各种协会和兴趣小组的如科技下乡活动、家电维修服务、市场调查、电子产品设计等活动展开更为广阔的实践场地，以及加强校企合作，工学结合。
参考文献
[1]姚齐国，胡即明，李林.传感器原理及应用课程教与学的思考.高等教育研究. 2009.
[2]冯柏群，祁和义.检测与传感技术.人民邮电出版社，2008.05.
关键词 多学科 跨大学科平台 研究生培养
中图分类号：G643.0 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2016）03-0001-02
在我国研究生规模化教育的背景下，提高研究生教育质量，培养高层次创新人才是深化研究生教育改革的核心问题。当今，不同学科的交叉融合成为优势学科的发展点、新兴学科的生长点、重大创新的突破点，同时也是人才培养的制高点。构建跨大学科的科研平台，探索跨学科研究生培养新模式成为解决高层次创新型人才培养核心问题的重要途径。
1.跨大学科的科研平台构建的必要性
随着研究生招生规模持续增长和研究生培养的多样化发展，跨学科、跨专业研究生的培养质量和创新能力成为高校关注的重要问题，而科研平台是支撑学科建设、布局研究领域、整合科技资源、聚集科研人才、争取重大项目、培育重大成果、促进合作交流的基础，也是高层次人才培养的关键，科研平台水平是高校教学、科学研究、人才培养、学科建设和管理水平的重要标志。围绕着创新能力提升、高层次人才培养的核心任务，进行科研平台的整体谋划和布局调整，以跨学科大平台的概念进行平台构建成为必要。重庆邮电大学适时进行了科研大平台的谋篇布局和规划发展，其中光电科研大平台是跨学科大平台中的典型实例。
2.工理结合的光电科研大平台
光电科研大平台包括中央与地方共建光电器件及系统科研和能力提升平台、微电子工程重点实验室、中地共建光信息材料实验室、中地共建射频技术平台，其整体统一在光电信息感测与传输技术重庆市科委重点实验室下，是整合光电工程学院、数理学院等多个学院的科研能力，共同构成的覆盖光电产业链上中下游的光电科研大平台，平台示意图如图1所示。平台支撑电子科学技术、光学工程、理论物理、生物医学工程等多学科的发展，并对信息与通信工程、控制科学与工程等学科的形成有力辐射。大平台学科涉及面广，学科交叉明显，为跨学科的应用型、复合型、创新型高层次人才提供了支撑。
3.光电科研大平台的研究生培养方向与内容
本跨学科科研平台主要在光电感测材料、光电感测器件与技术、光电信息传输体制与系统三个方向进行研究和高层次人才培养。三个方向彼此关系密切，有机结合，支撑了电子科学技术、光学工程、理论物理、生物医学工程等多学科的发展和高层次人才培养。
①光电信息材料的理论与技术
光电信息理论与技术体系的形成是光电感测技术应用的重要支撑，是发展新兴战略性产业的物质基础和技术关键。关于光电信息材料的理论与技术的研究近年来在国际国内都十分活跃。本研究方向以信息技术领域的新型功能材料为主要研究对象，以材料的计算机模拟、设计和仿真为主要研究方法，为新型光电信息材料，特别是新型光电传感材料的研发和改进提供理论指导，并在光电功能转化、光纤放大器、生物荧光探针等技术方面进行探索。本方向的研究能够有力支持理论物理专业、电子科学与技术中物理电子学专业的研究生培养。
②光电感测技术与器件
本方向主要对光电感测机理与技术、光电感测器件的设计与工艺技术进行研发。在光电感测机理方面，在光电信息材料理论与技术研究的基础上，针对位移、振动、角速率、光谱、光热、气体痕量分析、生命体征信息等感测对象，对其感测机理进行探索，对惯性传感、光纤传感、温度传感、光敏传感、气敏传感以及MEMS传感等单元感测技术进行探讨，对感知器件及系统的设计提出新的方案。在光电感测器件的设计与工艺技术方面，根据光电器件的基础理论及关键工艺技术，结合感测信息对象的需求，开展MOEMS传感器、角速率传感器、振动传感器、温度传感器、气敏传感器等器件及系统的设计与加工工艺技术研究，以此为基础，研究感测片上微系统、光电混合微系统集成等工艺，为光电信息的传输与系统设计提供依托。本方向是电子科学与技术、光学工程研究生培养的重要方面。
③光电信息传输体制与系统
光电信息传输的目的是将光电器件感知检测到的信息传送至上层应用，是感知层与应用层之间的连接纽带，负责总体数据传输和数据控制，提供传输连接服务和数据传输服务。在研究方向一光电材料理论探索和研究方向二光电感测器件设计的支撑下，结合国内外的技术发展和技术趋势，本研究方向重点面向智慧医疗应用，主要攻克体征信号处理、信息传输体制与标准、微系统结构与应用集成等方面的技术难题，形成智慧医疗与健康信息服务领域完整的自主知识产权，形成基于光电感测与传输的共性技术体系，为光电技术的工程化应用提供支撑。本方向是电子科学与技术、生物医学工程、通信与信息工程研究生培养重要依托。
4.基于跨学科科研大平台的研究生培养导师团队建设
学校在研究生培养过程中长期坚持导师团队的管理方式。基于跨学科科研大平台的研究生培养首先必须构建具备多学科学术背景、学术经历和研究领域的教学科研团队。在光电大平台基础上，所涉学院密切合作，形成了一支高素质的学缘结构、学历结构、学科结构合理的导师团队。团队拥有研究生导师30余名，重庆市学术技术带头人1名，重庆市巴渝学者1名，拥有智慧医疗系统与核心技术重庆高校创新团队，同时集成电路设计团队获得中国侨界创新团队贡献奖。团队具有指导电子科学与技术、光学工程、理论物理、生物信息工程、信息与通信工程等多学科研究生的多年经验，为跨学科研究生师生团队培养模式的具体实施提供了人才保障。
5.人才培养成效
近5年来，本平台在其他高校挂靠招收博士研究生3人，授予博士学位人数2人。累计招收硕士研究生已达到600余人，授予硕士学位人数超过400人，有20余名硕士生获得重庆市优秀硕士学位论文。在“挑战杯”等科技竞赛中上百人次获奖。同时，注重研究生创新实践能力的培养和提高，健全了研究生培养保障体系和质量监控制度，保障了人才培养的质量。
参考文献：
【关键词】高职 传感器 立体教学
【中图分类号】 G 【文献标识码】 A
【文章编号】0450-9889（2015）06C-0191-02
一、背景分析
（一）传感器技术发展现状
传感器技术是信息时代信息获取的重要手段之一，它相当于系统的感觉器官，将各种各样形态各异的信息量转换成能够被直接检测的信号。“没有传感器就没有现代科学技术”，因此传感器与检测技术是机电一体化、电子产品的设计与制造、物联网、城市轨道交通控制等领域技术更新和发展的关键。
近几年来，传感器正处于传统型向微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化和网络化等新型传感器转型的发展阶段，多传感器数据融合技术也正在形成热点。各种新型传感器的不断涌现和广泛应用对传感器及检测技术课程的教学和实验，如教学模式、实验内容、教学理念、教材开发、能力培养等提出了更新的要求。
（二）传感器教学现状
任何一种传感器在制造和装配完毕后都必须进行一系列的测试和实验，以确定传感器的基本特性，而目前传感器教学往往侧重讲授传感器的测量原理等基础知识，但未能联系实际，割裂了科学技术与社会的密切联系。课时安排中增加了实验的比重，锻炼学生的动手能力，但实验内容主要涉及测量原理，对实物缺乏感性认识，使得学生在学习了传感器与检测技术课程后却不认识实际使用的传感器、不会根据具体的检测任务选择合适类型、精度的传感器等。强调传感器的专业性强和应用性广，忽略了“标准”“规范”等德育教育；课堂教学的效率和质量大打折扣。
（三）国内外研究现状
针对目前的教学情况，国内外的专家学者展开了大量的研究。国内的研究课题主要集中于教学内容和教学方法的改革，如南京工业大学“传感器实验与理论教学改革的探讨和实践”，无锡机电高等职业技术学校“传感器教学信息化资源开发研究”都取得了一定的研究成果；而国外很多研究机构则主要针对学生在学习传感器时概念转变和能力考察展开研究：康科德教育研究组织Sharimecalf博士开发了一套基于传感器技术的教材，该教材以探究教学模式为理论基础，以基于标准的主题为活动内容，旨在能够最大程度的体现出传感器技术对于学生概念理解和能力培养方面的优势；美国斯坦福大学和著名的研究性教师MissyHolzer设计了基于传感器技术的开放式探究课程及学习活动，旨在为学生提供一种可持续探究和科学学习的方法。
二、立体教学软件包的构建与实施
本课题旨在立足于高职层次，精简传感器教学内容，以应用为导向，探索“建模―模块化”的教学模式，整合各类教学资源，开发课程的立体教学软件包，提高教与学的时效性和实效性。
（一）教学内容项目化
针对高职层次，针对专业方向，选取实际应用中涉及到的检测案例，例如生活中最常用的电子体重秤、轨道交通中的列车时速测量、列车运行定位，工业控制中的加热炉物料检测、压力监测，家用电子产品的温度测量等内容，细化为工作小项目，突出实践，强调测量与分析；再对现有的课程内容加以精简、优化和重组，使理论为实践服务，同时也可以引入科技新成果，以应用为导向，构建适应于高职层次的、不同专业需求的教学内容。
（二）教学方式立体化
走出教室，探索“建模（知识储备）―设计（检测电路的设计、仿真与制作）―试验（数据检测与分析）”的教学模式，将多媒体、教科书与视频、录像、实验设备等结合起来，将对传感器理论的学习立体化，提高教学质量与效率，进行创新型人才教育。
1.建模
通过展示实物、观看视频等方式提出检测任务，指导学生根据提出的项目任务分析检测要求，包括测量内容、测量精度、检测器件与工具等。对任务的分析需要学生去了解详尽的传感器资料，查阅一些专业文献，获得有价值的应用模型，再根据需要建立自己的电路模型，查找IC手册，选择合理的元件及型号等，这就是一个学生知识储备的过程。
2.设计
检测电路初步模型建立后，指导学生借助Protues、Matlab、EWB等仿真软件来设计传感器信号处理电路，通过仿真模拟运行，不仅可以使学生检查电路的工作点、校准测量，还可以直观地观察输出效果；也可以通过实验室中的传感器实验箱完成电路方案的论证，通过不断的仿真、查看、调整、优化，最终确定本项目需要的检测电路并制作。
3.试验
检测电路制作完成后，指导学生构建尽量贴合实际的测量情境，在实验室或者户外完成测量数据的采集，并对比仿真调试和实际调试的结果，分析并形成书面报告。
在整个从提出任务到得到数据的过程中，教师只是个“桥梁”，在学生从“建模”到“设计”之间搭建一个知识平台，提供参考资源、解答理论疑问等；在学生从“设计”到“试验”过程中提供仪器与工具、提供参考方案等。学生的主体地位得到充分发挥。
（三）教学资源多元化
在以上的教学过程中，资源的配备和使用是进行有效设计的前提。利用网络百科，特别是专题网站资源，将多媒体、仿真软件、虚拟实验室与实验仪器相结合，建立传感器与检测技术教学资源库，提高课程教学、课后辅学、学生自学的效率和效果。
1.课堂教学与微课相结合
制作传感器课程教学与实验的微课，以视频为主要载体，针对课程内容的某个重点或者难点，记录教师在课堂之外的教学指导或演示过程，弥补课堂教学时间和空间的不足。
2.专题网站资源与网络百科平台相结合
“传感器之家”“中国传感器网”等专题网站中有详细的传感器种类、型号、新动态、传感知识、传感论坛等模块。应用专题网站进行在线学习不仅可以减轻教师的教学压力，还能扩展学生的知识面，大大提高学习效率，训练学生信息检索、资料筛选的能力。
“百度百科”“维基百科”等网络百科平台是内容开放、自由的、涵盖各领域知识的信息收集与平台，应用这些网络百科作为传感器学习的知识平台，不仅可以通过网络获得知识来补充教学的不足，还可以参与到百科词条的建立、修改、交流和分享。
3.多媒体教学课件与视频录像结合
由于传感器的敏感元件检测比较细微，肉眼是很难看到诸如应变片的变形、磁电式磁场的变化等现象的，因此可以通过多媒体或者flash软件制作相应的动画，再配合视频录像，便于教学后学生对传感现象的理解。
4.虚拟实验室与真实仪器仪表结合
可以用于传感器仿真的软件主要有protues、matlab、EWB、Labview等，教学中可以通过仿真软件进行电路设计与模拟，再通过实验器材观察真实的实验现象，验证仿真结果，优化设计结论。
（四）课程评价实时化
研究建立一个知识、技能、素质综合考量的评价体系，评价过程贯穿于整个“建模”“设计”与“实验”过程，考核学生查阅资料，分析问题的能力，仪器仪表和仿真软件的操作使用能力，电路的设计与制作能力，设计文档的组织与撰写能力，对知识点的消化与吸收情况，自学与创新能力，以及团队合作能力。
三、教学案例
下面以测力的电子秤为例（图示1）说明立体教学软件包的使用与效果。
图1 传感器课程“电子称”学习与实践流程
以上过程可见，传感器立体教学软件包既能够指导学生进行知识学习，又能够指导学生进行实践设计，若在传感器的课堂学习过程中使用该教学软件包，那么教师的意义在于贯穿指导，锻炼学生的自学能力，引导学生进行创造性劳动。
传感器的教学涵盖了城市轨道交通控制、铁道车辆、电气自动化技术、机电一体化技术、应用电子技术、电子信息技术等诸多电子电气类和轨道交通类专业，如何针对不同专业、不同层次、不同需求进行传感器教学设计，提高课程教学的实效性和时效性，是本课题研究的重点。立足于高职层次，以应用为导向，利用各种教学资源，研究高职传感器与检测技术的教学内容、教学模式、能力培养，设计并开发的该课程的立体教学软件包，应用为教学、辅学和自学工具，最大程度地提高传感器学习的效率和效果，实现创新人才教育和德育培养。
【参考文献】
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关键词： ZigBee技术；无线传感器网络；电力系统
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0310032－01
现代的监控和监测系统主要由传感器网络组成，所谓的传感器网络又包括有线传感器网和无线传感器网。由于有线传感器网布线繁琐，不易检修，所以无线传感器网将会在一定程度上取代有线传感器网。现在专业的无线传感器网是IEEE 802.15.4技术标准和ZigBee无线网络传输协议设计而成的。由于ZigBee技术对无线传感器网络的针对性，将来在电力系统监控中ZigBee技术必定会充分发挥出它的优势。
1 ZigBee技术概述
ZigBee技术是一种具有短距离、低速率特点的无线网络技术。ZigBee无线网络技术与蓝牙技术和无线射频识别技术不同，它有自己独特的无线电标准，而且通信效率非常高。ZigBee技术可以依据IEEE 802.15.4标准在上千个传感器之间建立通信，由这些传感器可以组成网络并利用无线电波再将数据传送到计算机或者被GPRS、CDMA等这些无线技术手机。在众多的传感器中每一个传感器需要的能量都很少，他们将数据由一个传感器不断地传于下一个传感器，组成了一个大型的无线传感器网络。ZigBee技术具有以下的特点：
1）ZigBee技术的传输速率较慢，为250kbps，非常适合在报文吞吐量比较小的场合使用。2）ZigBee技术最具有竞争力的优势就是它具有低功耗的特点，通常两节五号干电池就可以为其供电六个月到两年。3）ZigBee技术对无线通信有着很强的防范技术。4）ZigBee技术的加密算法采用AES.128，可以检查数据的完整性，具有安全性高的特点。5）ZigBee技术的网络容量大，一个ZigBee网络最多支持节点个数可达65000个，可以胜任于一些结构复杂、设备众多、监测信息数量大的无线网络系统。
2 ZigBee技术应用于电厂的可行性论证
ZigBee技术如果要在电厂中使用必须要保证在ZigBee设备的使用的过程中不会对电力系统电能的质量产生不利的影响，还要保证ZigBee技术在有干扰的情况下通信质量安全可靠。下面就对ZigBee技术应用于电厂的可行性进行论证。
2.1 ZigBee技术可行性论证
ZigBee技术的射频信号，即设备工作时发出的高频谐波会影响电力系统电能的质量。所以要求ZigBee设备在正常运行时发出的高频谐波必须在容许的范围之内。ZigBee技术的射频信号在移动通信网的射频范围之内，但是通过检测后的有效数据表明ZigBee技术射频信号在侵入电厂的一次设备时不会对电能的质量产生恶化。
2.2 ZigBee技术的通信可靠性论证
由于ZigBee技术在无线通信过程中具有以下特点：
1）具有通信可靠机制；2）网络的自组织、自愈能力强；3）在低信噪比的环境下ZigBee技术具有很强的抗干扰性能；4）在低信噪比的环境下ZigBee技术的性能超群。
所以ZigBee技术在无线通信时可以确保通信的可靠。
2.3 ZigBee技术通信的安全性论证
ZigBee技术有自己的网络协议，在进行无线通信时具有以下特点：
1）ZigBee技术协议具有安全的结构；2）通信过程需要安全密钥；3）通信的时候可以对传输的数据进行加密和解密。
总体说来，正是ZigBee技术的这种安全策略阻止了不法分子对信息的窃取，保证了数据的安全性。
3 ZigBee技术在电力系统中的研究应用
3.1 基于ZigBee技术的无线抄表系统
在电力系统运行过程中抄表工作往往要浪费巨大的人力资源。为了解决这个问题，可以研究开发一个基于ZigBee技术的无线抄表系统，如右图所示。
这个无线抄表系统的最上层为用电管理中心主站。然后主站下来通过GPRS网络接入各个小区的集中器，采用一对多的连接形式。这样用户管理中心主站就可以通过GPRS无线网络对各个小区的用电进行控制并采集数据。通信系统的下层由电表，ZigBee无线抄表终端，ZigBee无线网络组成，共同完成对电表数据的采集，保存和转发。同时执行管理中心总站传来的命令，实现对电表的控制。
3.2 ZigBee技术在电力系统无线远程监测系统中的应用
现在电厂的检测系统的方式大部分利用传感器检测，再通过RS485串行通信将数据上传到上位机，通过上位机对数据的分析判断，做出应答。现在这种基于ZigBee技术的电厂设备无线远程监测系统，目的在于实现无线远程监控。系统的底层部分负责用基于ZigBee的无线传感器对电厂设备的参数进行采集。系统的中层即ZigBee无线网络的中心节点，负责对传输来的数据进行分析处理，然后再通过ZigBee无线网络传送到检控中心控制台。系统的最上层就是监控中心控制台，负责对下层的设备发送命令指令。整个系统的三层之间互相交换数据，最终实现电力系统的无线远程监测控制。
4 小结
ZigBee技术是具有低成本、低功耗和低速率的无线通信技术。在电力系统中，尤其是在难以架设通信线路和监控设备比较集中的地方，基于ZigBee技术的无线抄表系统和无线远程监测系统将会有广阔的应用前景。
参考文献：
论文关键词：科学素养，计算机模拟，数据采集系统
1、引言
随着现代科技日益广泛应用于现代生活，提高公众的科学技素养已成为教育的重要摘要分为三方面内容：①科学技术的基本术语和概念；②科学技术活动的性质；③科学技术在社会和文化中的角色。根据对科学素养内涵的理解，科学素养包括科学精神、态度和价值观；科学知识、技能、方法和能力；科学行为与习惯。
2、财经类院校学生的科学素养培养
现代科技的发展与物理学的发展密不可分，物理学的进步为新技术的出现和改进提供了理论基础。物理学定律揭示了物质运动的规律，使人们在科技上运用这些定律成为可能，热力学与机械学的发展，推动了蒸汽机时代的工业革命；电磁学理论的建立与应用，推动了电力技术的发展等等。因此物理学与现代科技应成为财经类院校学生科学素养培养的重要内容。物理学与现代科技的学习应包括理论学习和实验教育两方面。
（1）理论学习。开设《物理学与现代科技》校际选修课程，编写适合财经类院校学生的《物理学与现代科技》教材，内容应包括物理学中的力学、热学、电磁学、光学等基础性、基本性的原理，并结合现代科学技术的应用，学习科学理论知识。
（2）实验教育。物理实验是推动科学技术发展的有力工具数据采集系统，很多科学技术的重大发明和发展，如无线电、现代核技术、超导技术等都是建立在实验基础之上的中国学术期刊网。通过对实验现象的观察、分析和对物理量的测量，学习物理实验知识，加深对物理学原理的理解，以及现代科技中的应用；培养与提高学生的科学实验能力、科学实验素养、理论联系实际和实事求是的科学作风、严肃认真的工作态度、主动研究的探索精神。
通过物理学与现代科技的理论与实验教育，引导学生掌握科学知识与物理原理，培养科学精神、科学态度，树立科学实验的思想，培养科学行为与习惯，提高科学素养。
3、物理学与现代科技的培养方法
《物理学与现代科技》可做为财经类院校学生提高科学素养培养的重要课程，本文将《物理学与现代科技》的培养分为三部分，如图1所示。
⑴结合现代科技应用讲解物理原理。根据现代科技的应用，阐述现代科技的物理学原理，做到理论联系实际。
⑵基于传感器的数据采集系统的实验方法。通过实验，学习传感器技术与数据采集技术，注重科学的实验过程，掌握科学的实验方法、学会数据分析等。
⑶基于Matlab的计算机模拟。在《物理学与现代科技》的理论与实践学习中，通过Matlab仿真物理现象、物理实验过程、物理概念，便于知识传授和理解。同时财经类院校学生在专业知识学习过程中，数学模型在社会科学的应用已相当普遍，通过物理学与现代科技的计算机模拟，了解自然科学方面数学模型的应用，结合专业知识，运用于社会科学的研究与应用，提高专业技能。
图1 物理学与现代科技培养方法
4、基于传感器的数据采集器系统的实验方法
传感器技术2是新技术革命和信息社会的重要技术基础数据采集系统，是一门多学科交叉的现代科学技术，被公认为现代信息技术的源头。它已广泛应用于现代农业、工业和军事领域，以现代农业温室栽培技术为例，借助温度传感器、湿度传感器、PH值传感器、光传感器等传感器控制温室内的温度、湿度、光照、喷灌量、通风等，保证农作物良好的生长条件。
数据采集器系统3又被称为数字化实验系统，是运用不同的传感器(如力，位移，声，电，磁等传感器)，采集实验所涉及到的物理量(模拟量或数字量)，然后通过接口将其转换为计算机可识别的数字量输入计算机，通过相应的软件对数据进行处理的一套系统。
4.1基于传感器的数据采集器系统介绍
本文基于传感器的数据采集系统的实验方法采用美国PASCO物理实验系统，它由以下三部分组成：
1、计算机接口：将传感器采集的物理量输入计算机；
2、传感器：利用先进的传感技术,采集物理实验中各种变化物理量数据；
3、配套软件：Datastudio软件是基于PC计算机的PASCO数据采集与处理系统的应用软件，主要有数据采集控制和数据处理两方面的应用。
4.2基于传感器的数据采集器系统的实验方法
以碰撞——冲量和动量实验为例，运动传感器采集碰撞过程中小车速度的改变量，进而算出碰撞前后动量的变化；力传感器采集碰撞过程中力的变化，并由DataStudio软件建立力对时间的积分，求出冲量。传感器的采样速率可根据实际情况设置，在碰撞过程中，因碰撞时间较短，需采集在碰撞过程中力的变化，可设置较高的采样率。在实验过程中，计算机接口采集外部传感器传送过来的物理量，由DataStudio软件显示碰撞过程中力与时间的变化、碰撞前后小车速度与时间的变化数据采集系统，并且DataStudio软件可完成基本的算术、统计运算，以及对实验数据做线性拟合、多项式拟合等。
通过直观的图形显示，以及高效的物理量采集，提高了学生完成科学实验的兴趣，加深学生对物理规律的理解，进而验证动量定理，实现了定性观察向定量分析的提升。
4.3基于传感器的数据采集器系统实验方法的特点
通过数据采集器系统的物理实验熟悉各种传感器在声、光、电等方面的应用,了解传感器技术与数据采集技术相结合在现代科技方面的应用，尤其是实时测量技术中的广泛应用。通过数据采集器的实验数据和图形，加深对科学原理的理解，激发科学原理的探究，有利于培养学生运用现代科技知识解决实际问题的能力。
5、基于MATLAB的计算机模拟
计算机模拟4是利用计算机建模和仿真技术来表现某些系统的结构和动态变化,提供一种可供体验和观测的状态中国学术期刊网。建立模拟的关键工作是建立被模拟对象的模型,然后用计算机程序描述此模型,通过运算产生输出。这些输出能够在一定程度上反映真实世界的行为。Matlab是一套高性能的数值计算和可视化软件，集数值运算、信号处理和图形显示于一体，已应用于信号分析、语音处理、控制工程、电子信息等领域。基于Matlab的计算机模拟，是运用Matlab获得模拟图形，对物理现象、物理过程、物理概念的计算机模拟，将物理学中定性的语言描述和抽象的数学表示为生动直观的界面。
刘群英5利用其可视化功能对电磁学实验现象进行计算机模拟，介绍了Matlab在静电场中的应用、Matlab在恒定电场中的应用——电阻法勘测矿藏时大地中的电流、Matlab在电磁场中的应用——两根截流长直导线的磁场。宋清6根据多普勒效应、磁场中电子的运动，弹跳球和多光束干涉等四个物理问题开发出计算机模拟实验。可见，基于MATLAB的计算机模拟已经在物理学的力学、电磁学、光学中得到了一定的应用。
以等量异号点电荷电场中电势分布为例，静电场中各点的电势是逐点变化的，但是场中有许多点的电势值是相等的，把这些电势值相等的各点连接起来所构成的曲面叫做等势面。电场中某点的电势梯度矢量，在方向上与电势在该点处空间变化率为最大的方面相同，在量值上等于沿该方向上的空间变化率，可采用Matlab进行计算机模拟可视化等视面、电场的方向和大小。
图2等量异号点电荷电场中电势分布
程序如下：
[x,y]=meshgrid(-2:0.1:2,-2:0.1:2); %以0.1为步长建立平面数据网格
z=1./sqrt((x-0.5).^2+y.^2+0.01)-1./sqrt((x+0.5).^2+y.^2+0.01);%写出电势表达式数据采集系统，电荷位置在[-0.5,0]和[0.5,0]处.
[px,py]=gradient(z); %求电势在x,y方向的梯度即电场强度
contour(x,y,z,[-12,-8,-5,-3,-1,-0.5,-0.1,0.1,0.5,1,3,5,8,12]) %画出等势线
hold on %作图控制
quiver(x,y,px,py,'k')%是quiver是绘制点[x,y]处的矢量[px,py]，即画出各点上电场的大小和方向
利用计算机技术模拟物理学的现象和过程，实现抽象物理原理的可视化，尤其是将物理模型计算机模拟的方法应用于社会科学，建立数学模型，采用Matlab仿真, 有助于加深对物理基本概念和基本原理的理解，激发学生对物理的兴趣，提高科学素养。。
6、结论
通过物理学与现代科技的学习，了解光学、力学、电磁学等物理学知识在现代科技中的应用，结合计算机模拟和数据采集技术，熟悉物理模型的建构和传感器的应用，提高物理学为基础的科学知识的理解程度，培养科学精神、科学行为，提高科学素养。
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【关键词】传感器分类应用差距发展前景
传感检测技术是自动化及相关研究领域的技术基础，不管是在工程技术还是在基础科学中都同样具有独特而重要的作用和地位，应明确传感器技术在机电一体化系统中应用主要面临的问题以及其发展方向。这对传感器技术在机电一体化系统中的应用有一定的指导作用。
一、传感器的分类
传感技术的发展离不开传感器的巨大贡献。传感器可以感受规定范围内的器件和装置。它的主要作用是检测机电一体化系统本身，以及操作的对象和操作的环境状态等，可以有效控制机电一体化的有效运行。传感器根据不同的规则有不同的分类方法，首先，传感器根据能量转换可以分为能量控制型传感器和能量转换型传感器两种，能量转化型传感器则利用能量变化产生的物理效应产生信息，不需外加电源；其次，根据传感器的被测参量可以分成三类，即物性参量、机械量参量、热工参量；根据传感器的使用材料分类，有按照晶体结构、物理性质等材料进行区分的。由于其所应用的材料不同，传感器也会呈现对应性以及其独特性的反应；最后，根据传感器工作原理可以分为，生物传感器、物理传感器以及化学传感器。应根据不同的用途，结合传感器的特性，进行合理的选择。
二、传感器在机电一体化系统中的应用
（一）传感器在机器人产业中的应用
工业机器人能够通过各种传感器来精确感知自身、操作对象和作业环境的状态，所以比较准确。这个过程特别重要，是专门为机器人控制提供反馈信息的。
（二）传感技术在汽车工业中的应用
随着科学技术的飞速发展，汽车工业中也大量应用传感技术。因为使用了这项技术，现代化汽车工业逐步进入一个全新的高速发展时期。用自动控制系统取代纯机械式控制部件，这是汽车的机电一体化要求的具体体现。特别是在其所有重点控制系统中重点使用了曲轴位置传感器、吸气及冷却水温度传感器、压力传感器、氧气传感器等各种传感器。
（三）传感检测技术在机械加工过程中的应用
与刀具和机床的过程监视技术相比，工件的过程监视是研究和应用最早、最多的。简单地讲，工序识别是为辨识所执行的加工工序是否是工件加工要求的工序。工件识别是辨识送入机床待加工的工件或者毛坯是否是要求加工的工件或毛坯，另外还要求辨识工件安装的位置是否是工艺规程的要求。还可以监视传感待加工毛坯或工件的加工质量和表面缺陷。切削过程传感检测的目的主要是把切削过程的生产率、制造成本或（金属）材料的切除率进行优化等；最后，无论是尖端的科学技术，还是庞大的自动化系统，一般都需要各种材料，以及各种特性的传感技术和检测技术。因此，在信息高速发达的现代社会，传感技术已经成为信息获取、处理问题等的重要方法。
三、传感器技术应用中出现的问题及发展方向
我国对传感器技术的研究任然处于比较初级和保守的阶段，相比于国外的技术，我国仍有很大的欠缺和差距。我国目前很多企业都是引进外国元件进行加工合成，自主研发的产品很少，自主创新能力特别差。传感器技术涉及物理、化学、生物和电子，以及计算机等多种相关学科，虽然传感器行业的发展前景很美好，但是由于人才的欠缺，导致我国传感器技术仍然发展不起来。
（一）国内外传感技术的差距
由于国外较早的投入对传感技术的研究，所以相比于我国，他们拥有先进的微机械加工技术与设备，先进的计算、模拟和设计方法，并且有先进的封装技术与设备，加上可靠性技术研究等方面，导致我国在这方面有很大的落后，我们要保证传感技术的发展，就必须加强技术研究和引进先进设备，以提高整体水平。
（二）传感器的发展前景
目前我国的传感器技术正在加速由传统型向新型传感器转型的发展阶段。传感器正向着低耗能，高精度和可靠性，以及智能化和数字化。传感器行业的发展，可以带动一系列相关产业的发展，可以作为国家新的经济增长点。
首先，可以向微型化发展，因为各种控制设备的功能越来越强大，则各个部件的体积应该越小越好，传感器也应该越小越好，这就要求在材料方面有所创新，利用硅材料制成的，无论在进度还是灵敏度上效果都很好；其次，可以向高精度方向改进，随着自动化生产程度的提高，对传感器的要求在不断提高，所以应该在精度的研究方面投入财力、物力，进行研究，争取研制出灵敏度高、精确性好、响应的速度快，而且便于自动化生产的传感器；还可以向微耗能和无源化的方向发展，传感器一般都是由非电量向电量的转化，工作时离不开电源，在野外或者远离电网的时候，一般是利用供电电池和太阳能供电，开发微功耗的传感器以及无源传感器是必然的发展方向。这样可以节省电源，又可以提高系统的使用寿命。
四、结语
传感器在机电一体化系统中，占据着非常关键的低位和作用。传感器技术直接关系着几点一体化系统的水准。如缺少这些传感器对系统状态和对信息精确而可靠的自动检测，系统的信息处理、控制决策等功能就无法谈及和实现，所以我们更加要提高和加强对技术的探讨以及深入的研究，以便促进我国传感器技术的进一步发展。
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