传感器多层次实验教学与创新人才培养的探索

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中图分类号 ：TH86；G424 文献标识码 ：A doi：10.3969/j.issn.1672-4305.2013.02.027Exploration of multi-levelexperiment teaching insensor and innovative talent trainingWANG Meng-lu，REN Feng-zhu(School of Physics and Electronics，Henan University，Kaifeng 475004，China)Abstract：Experiment teaching in college is an important way for the innovative talents training.Inthis paper，the projects on experiment teaching method，contents and system are proposed based on theanalysis of traditional experiment teaching.The multi-level experiment teaching composed of the dem-onstration experiment，basic experiment，comprehensive experiment，designed experiment is imple-mented to train the innovative spirit and practical ability of student. The new ways for experimentteaching in coleges are explored。

Key words：sensor；experiment teaching；reform exploration；innovative talent training我国颁布的高等教育法明确规定，高等教育的任务是培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才，发展科学技术文化，促进社会主义现代化建设”。由此可见人才培养是高等学校的根本任务，教学是高等学校的中心工作，而实验教学是教学实践的重要组成部分，是创新人才培养的重要途径。

传统实验教学模式不利于创新人才的培养，为了适应人才培养的需要，近几年来，我院对传感器实验的教学体系、内容和方法进行了积极地改革与探索，采用多层次实验教学模式，在培养学生创新精神和实践能力方面取得了良好的效果。

1 实验教学是创新人才培养的重要途径创新人才是指具有创新意识、创新精神、创新思维、创新能力并取得创新成果的人才。创新人才培养应从以下几个方面着手：创新意识的培养，即培养基金项目：教育部高等学校物理基次程教学指导分委员会教改项 目(项 目编号：WJZW-2010-43-zn)。

推崇创新、追求创新、求新求变、积极探索的精神；创新精神的培养，即培养树立创新意识，诱发创新欲望，激励创新热忱，指导创新实践及实现创新 目标；创新思维的培养，既培养学生冲破思维定势的束缚 ，提出与众不同的设想，有新意；创新能力的培养，-是要为学生奠定坚实的理论基础，二是要加强培养学生独立获取知识和运用知识的能力，信息的搜集和处理能力，发现、分析和解决问题的能力，动手操作能力，掌握和运用创新方法的能力，发明新成果；创新情感和创新人格的培养，即培养学生树立远大的理想、坚定的信念、务实的作风、无畏的胆识、坚强的意志、丰富的情感和浓厚的兴趣等。

实验教学，就是在教师的指导下，学生通过实验的方法进行学习的-种教学形式，在培养创新精神及实践能力方面有着不可替代的作用。实验教学天然具备培养学生创造力的教学因素，例如，在综合性、设计性实验中，教师只给出实验题目、实验目的、性能指标要求和实验条件，由学生 自主完成实验任务。学生怀着满腔的热情和求知进全神，到图书馆、网络查找资料，对遇到的新知识需要学习讨论，80 窦 验 室 科 学对获取的信息资料需要进行分析和处理，需要综合运用所学的知识进行设计或改进电路。实验小组各成员分工协作，经反复讨论后，共同确定实验方案，完成电路设计。在实验过程中会遇到各种问题和困难，会经历失败和挫折的考验，甚至出现相反的实验结果，这都需要学生逐-进行分析思考和解决。学生需要完成包括实验方案的制定、仪器的调试操作、性能指标测试、结果分析与讨论以及实验报告的编写等实验环节，整个实验过程体现了创新人才培养的各个方面。

2 实验教学存在的问题与改进措施2.1 实验教学存在的问题如前所述，实验教学是创新人才培养的重要途径，但普遍存在着实验教学效果较差、实践能力培养收效不大的状况，其原因可概括为以下几个方面。

(1)传统教育观念及实验教学规范的共性阻碍了学生个性的发展，影响了学生新思维的形成，不利于创新人才的培养。传统教育观念是以传授知识为中心的继承性教育，重视课堂理论及知识点的教学和考试，轻视实验教学和实验能力的培养，未能将实验教学和理论教学平等对待，实验课大多依附于理论教学，课时少，学分低，使学生对实验教学不够重视，培养出来的学生缺乏观察、分析和解决问题的能力，更缺乏创新的潜力 。传统的实验教学程序是教师先讲解实验原理、实验步骤，学生按部就班地连接线路，操作实验仪器，记录实验数据 ，得出实验结论，完成实验报告。在实验实施过程中，实验仪器教师已检查调试好，实验连接方法在实验讲义中有详细说明或在黑板上板书，操作程序已经制定，学生只是按照操作步骤进行机械的重复，学生被束缚在教师制定的框架中，按照设计好的模式、步骤做实验，这样的实验教学方法虽然使学生获得了预期的实验结果，但限制了学生发现和分析问题的能力，更限制学生求知的激情和创造性思维 J。(2)实验项 目主要是基础性、验证性实验，缺乏有助于培养学生创新能力和实践能力的综合性和设计性实验，使学生不能深入实验的探究和设计过程，阻碍了学生积极性的激发和个性发展。(3)我校测控技术与仪器专业原来的教学计划中，在第六学期开设传感器技术课程54学时，其中实验 18学时。由于实验时数少，限制了综合性、设计性实验的开设，学生对传感器技术的掌握仅是停留在传感器工作原理的层面上，不能上升到综合应用的层面，缺乏对传感器选择、应用以及信号处理综合能力的训练 J。

2.2 传感器实验教学的改进措施传感器技术是高等学校测控技术与仪器、自动化等专业的-门技术基次，它既是对已学课程知识的综合应用，也是单片机、PLC等很多后续专业课程的基矗作为信息获取的关键环节，传感器技术与现代技术密切相关，在现代化生产和现代科技进步方面发挥着重要作用 J。根据传感器技术课程的特点，针对实验教学中存在的问题，近几年来我们对传感器技术实验教学进行了改革与实践。(1)充分认识实验教学对学生创新能力培养的重要性，真正把实验教学和理论教学放在平等的位置上，从传统的传道、授业、解惑”的教育观念转变到以创新人才培养为主要目标的教育思想上来，自觉地将创新教育寓于实验教学的各个环节之中。在实验教学中突出学生的主体作用，建立以学生为中心，实行自我训练为主的实验教学方法，激发学生求知的激情和创造性思维，培养学生的创新能力。(2)改革实验教学内容，增加综合性、设计性实验项 目，特别是选择贴近于工程实际的实验项目可为学生提供工程实践环节 ，提高其工程实践能力，形成演示实验--基础性实验--综合性实验--设计性实验的多层次实验教学模式。通过基础性实验促使学生掌握本专业的基本知识和基本理论，培养学生从事实验操作的基本能力，通过综合性、设计性实验培养学生分析问题、解决问题及综合知识的运用能力，培养学生的创新精神和实践能力 j。(3)调整教学计划，独立开设实验课。我们对原来的实验教学体系进行了调整，第六学期的传感器实验课课时不变，用于开设传感器基础性实验，在第七学期增设了传感器与检测技术综合实验”实验课 ，实验时数 54学时，用于开设传感器、光电检测等综合性设计实验，同时在理论课教学中，增加了演示实验。新的教学计划中独立设置传感器技术实验课，为传感器分层次实验教学提供了保障，强化了实验教学在培养学生创新精神和实践能力方面的地位和作用。

3 传感器多层次实验教学的实施3.1 演示实验的实施演示实验在第六学期的理论课中进行。传感器种类繁多，教学内容既包括原理、测量方法、测量电路，又包括应用实例，内容繁杂且知识量大。为了加深理论学习及实践认识，我们把传感器技术理论课的部分内容安排在实验室上课，让学生观察接触传感器实物，了解传感器器件在实际应用中的使用方法，通过演示实验加深学生对理论知识的理解 ，激发学生的学习兴趣，提高课堂教学质量。例如在讲解温度传感器时，让学生直观观察热电阻、热电偶、热敏电阻、集成温度传感器实物，了解它们的规格、型号和选用方法，然后通过温度传感器的测量和控制王孟禄，等：传感器多层次实验教学与创新人才培养的探索 81实验演示，使学生轻松学会了温度传感器的原理及使用方法，取得了良好的教学效果。

3.2 基础性实验的实施基础性实验是已知结果的验证性实验，其 目的是加深学生对常用传感器及相应处理电路的工作原理的理解，掌握传感器的基本测量方法。注重培养基本的实验技能，使学生学会实验仪器的操作使用，正确的实验数据记录及分析处理，实验结果的准确描述，撰写规范实验报告，同时培养学生严肃认真、实事求是的科学态度8 J。该类实验在第六学期的传感器技术课内实验课中进行，实验学时 18学时。

精选了 10个实验项目，实验前要求学生进行实验预习并填写实验预习报告，实验过程由学生 自主完成，教师巡视指导并解答学生提出的问题。

3.3 综合性实验的实施综合性实验是运用某-课程或多门课程的综合知识，对学生实验技能和实验方法进行综合训练的- 种复合性实验。其 目的在于锻炼学生对知识综合应用的能力，培养学生分析和解决复杂问题的能力及查阅中外文资料的能力 J。该类实验在第七学期传感器与检测技术综合实验”实验课中进行，共有 3个实验，每个实验4学时。综合实验题 目有：热电偶、热电阻及集成温度传感器的热电特性测定及比较；测定悬臂梁的振动特性；霍尔传感器在交、直流信号激励下的特性研究。实验教师提前布置实验题 目，明确实验目的和要求，学生根据下达的实验任务，预习相关的理论知识，通过学校提供的资源如网络、图书馆查阅资料，写出初步的实验方案、选择实验设备√师对学生实验方案的合理I生及现有的实验仪器情况提出指导建议，经学生修改后确定实验方案 。实验室提供相应的实验设备和器材，由学生自主完成实验并写出有分析、有结论、有体会的实验报告。

3.4 设计性实验的实施设计性实验是指给定实验 目的、要求和实验条件，由学生 自行设计实验方案并加以实现的实验。

设计性实验能激发学生的主动性、创造性，提高学生的认识能力、组织能力和开拓创新意识，培养学生的实践能力和创新精神，设计性实验在实验内容上要突出实践性和创新性 。该类实验也在第七学期传感器与检测技术综合实验”实验课中进行，目前有 5个设计实验，每个实验6学时，在实施过程中除了正常安排的实验课时外，根据需要增加了实验室的开放时间，以满足学生 自主实验的需求。设计性实验的题目是电子称设计、数字温度计设计、光纤位移测量系统设计、光电转速计设计、热释电报警器设计，学生也可以自拟感兴趣的实验项 目√师提前向学生下达设计题 目、技术指标和性能要求，实验分组进行，实验小组长将任务分解给组内每个学生，学生先完成 自己承担部分的设计，再进行讨论协作，共同拟定设计方案，选定实验设备和器材√师在实验前-周完成学生设计方案的审核。学生领取所需的设备和器材，进行实验和调试，最后写出完整的实验设计报告。对于新颖的实验设计，由实验教师推荐到学院的创新实训实验室，在教师的指导下进行线路板设计、焊接、安装，制作成有实际应用价值的电子产品。

4 结语传感器多层次实验教学的开展，在培养学生创新精神和实践能力方面取得了显著的效果。学生将综合性、设计性实验的的创新过程进行归纳总结及提升，为毕业论文的撰写提供了有力支持，完成了高质量的毕业论文；设计制作的电子产品在各类电子大赛中取得了多项奖励；在毕业生招聘中，受到了用人单位的青睐。实验教学改革是-项长期任务，需要不断地进行探索与实践，挖掘更多的实验项目，以适应创新人才培养的需要。