传感器技术论文篇1

在氧化物半导体表面上形成一对电极。根据周围气氛的分压，氧化物半导体（如TiO2、Nb2O5、CeO2、CoO2、SnO2、ZnO等）自身进行氧化或还原反应，导致半导体的电阻发生变化。在温度固定时，半导体电阻的对数与氧分压的对数成正比。该型传感器需要加热器使得半导体达到工作温度，不需要参比气，按照结构分为烧结体型（片状）、薄膜型、厚膜型。

3场效应晶体管（FET）型或肖特基势垒二极管型

电极形成在FET的YSZ栅上或半导体表面的氧敏膜上。在气/铂/YSZ或气/铂/TiO2三相界面上，氧被催化为O2-，使得铂/YSZ或铂/TiO2界面的电位发生变化，进而使得FET阈值电压或二极管端电压发生变化，通过测量FET阈值电压或二极管端电压变化获得氧分压。该型传感器适用于室温到高温。

传感器技术论文篇2

机电一体化技术包含机械制造技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术以及人工智能技术等多方面内容，在发展过程中直接导致了自动化技术的产生。而从某种程度上说，传感器技术是机电一体化发展过程中不可缺少的关键技术，影响着机电一体化系统的自动化程度，具有非常重要的应用价值。

2.1传感器技术在机械加工过程中的应用

众所周知，在机械加工的过程中，需要检测的地方有很多，下面将从两个个方面进行简要介绍：第一，将传感器技术应用于机械的切削过程和机床运行过程。现阶段，在切削方面，传感器技术主要是对切削过程中的机械设备切削力的变化状态进行控制，通过分析这个过程当中的相关数据，从而实现对设备运行状态的了解，保证切削过程的顺利进行，提高切削过程的生产效率，以及降低材料的消耗量。将传感器技术应用到机床的运行当中，主要是为了对机床的驱动系统、温度进行检测，从而保证机床运行的安全性，通过分析得到的相应参数，从而不断提高机床的运行效率和精度。第二，将传感器技术应用到工件的生产过程。与切削和机床的运行过程相比，工件的生产过程监视是非常重要，而且研究和应用也是最早、最多的。首先，在加工之前需要对所用的加工设备和坯件进行自动检查，从而保证加工过程的正常进行，比如说自动判断和调整坯件的夹持方位等；其次，在加工过程中，也有严格的要求，对切削的剫、力度、扭矩等参数都需要进行自动检测，以保证加工条件处于最佳状态，除此之外，对于在这个过程中加入传感技术的其他目的还在于提高切削过程的生产效率；最后，在加工完成之后还需要对工件的合格与否进行测量，例如工件的尺寸、粗糙程度、形状等，由于检查的过程比较繁琐和复杂，所以这些检测需要能够自动的进行，并且可以将检测结果直接输入到下一道程序，从而选用合格的产品。

2.2传感器技术在汽车行业中的应用

近年来，随着传感器技术在汽车行业中的广泛应用，现代汽车不断朝着智能化、小型化和电子化发展，进入了全新时期。目前，在汽车的制造过程中，为了实现汽车的机电一体化，需要用自动控制系统来代替传统的机械式控制装置，将先进的监测和控制技术扩大到汽车的全身，从而全面改善汽车的功能，不断增加汽车的人性化服务、减少排气污染和汽油损耗、提高汽车的安全驾驶和舒适性。比如说，在实现汽车的一体化过程中，凡是和电子控制有关的系统或是装置都离不开传感器的应用，尤其是在安全报警装置、信息装置和自动变速器等装置当中，所以这也要求传感器能够适应恶劣的环境，无论是尘土弥漫还是风雨交加的时候，都能够保证具有很好的密封性，与此同时还应该具备一定的抗干扰能力，尤其是安装在汽车发动机内的传感器，需要能够承受得住发动机在工作时的高温和高压环境。

传感器技术论文篇3

2.1破撞攻击。在发包作用处于正常的节点中时，破坏方则会附带的将另一个数据包进行发送，使得破坏的数据由于出现数据的叠加无法有效的被分离开，从而严重的阻碍了正常情况下的网络通信，并且破坏了网络通信的安全性，即为碰撞攻击。建立监听系统则是最好的防卸方法，它是利用纠错系统来查找数据包的叠加状况，并及时的对其进行清除，从而确保数据安全的传输。

2.2拥塞攻击。拥塞攻击指就是破换方对网络通信的频率进行深入的了解之后，通过通信频率附近的区域的得知，来发射相应的无线电波，从而进行一步对干扰予以加大。对于这种状况，则需要采用科学合理的预防方式，来将网络节点装换成另一个频率，才能进行正常的通信。

3加强无线传感器网络安全技术的相关措施分析

3.1密钥管理技术。通常在密钥的管理中，密钥从生成到完毕的这一过程所存在的不同问题在整个加密系统中是极其薄弱的一个环节，信息的泄漏问题尤为频繁。目前我国对密钥管理技术上最根本的管理是对称密钥机制的管理，其中包括非预共享的密钥模式、预共享密钥模式、概率性分配模式以及确定性分配模式。确定性分配模式为一个共享的密码钥匙，处于两个需要进行交换的数据节点间，且为一种非常确定的方式。而概率性分配则是将密码钥匙的共享得以实现，则要根据能够进行计算的合理概率，从而使得分配模式予以提出。

3.2安全路由技术。路由技术的实施就是想节省无线传感器网络中的节点所拥有能量，并最大程度体现无线传感器网络系统。但由于传播的范围较大，因此在传输网络数据信息时常常不同程度的遭受攻击，例如DD路由中最根本的协议，一些恶意的消息通过泛洪攻击方式进行拦截及获取，并利用网络将类似虚拟IP地址、hello时间以及保持时间这样的HSRP信息的HSRP协议数据单元进行寄发的方式，来对正常情况下的传输实行阻碍，使得网络无法进行正常且顺利的通信流程。但通过HSRP协议和TESLA协议进行有效结合所形成的SPINS协议，则可以有效的缓解且减少信息泄露的情况的出现，同时进一步加强了对攻击进行预防的能力，从而保证无线传感器网络整体的系统具有安全性。

3.3安全数据相融合。无线传感器网络就是通过丰富且复杂的数据所形成的一种网络，其中的相关数据会利用融合以及剔除，来对数据信息进行传送，因此在此过程中，必须谨慎仔细的对数据融合的安全性问题予以重视。同时数据融合节点的过程中，必须将数据具体的融合通过安全节点进行开展，并且在融合之后，将一些有效的数据通过供基站予以传送，才能进一步对监测的评价进行开展，从而保证融合的结果具有真实性以及安全性。

3.4密码技术。针对无线传感器网络中的一些极其不安全的特性，可通过密码设置、科学化的密码技术，从而进一步保证网络通信能够安全的进行。同时通过加大密码中相关代码以及数据的长度，来大大降低信息泄露的情况，从而可以有效的保证通信数据的安全性。由于出现的密钥算法无法达到对称性，其中所具备的保护因素较大，并且拥有简单方便的密码设置，从而广泛、普遍的被人们运用到日常生活中。而在应用不同的通信设备时，则需要将相应的密码技术进行使用。

传感器技术论文篇4

传感器可以类比于人的感知器官：通过不同的原理对自然界的光、热、声、磁等信号进行捕捉，由换能器将其转换成电信号，再数字化后经通讯系统传递给计算机进行处理。单传感器系统只能从单个度量维度获得片面的、局部的特征信息，信息量十分有限。同时单个传感器本身的累计误差对系统造成的影响也无法消除。[2]因此，想要获得对事物的一致性准确解释，单一传感器系统力有不足。

多传感器融合技术把多个不同种类的传感器集中于同一个感知系统中，将各个传感器来的数据进行数据融合，形成对[( dylw.NEt) 专业提供专业论文写作和发表教育论文的服务,欢迎光临]被测事物更准确认识。它出现在20世纪70年代初期，最早应用于军事领域，后于20世纪80年展起来。近年来随着计算技术、遥感技术、通讯技术以及微电子制造业的迅猛发展，多传感器信息融合技术成为了一个热门的研究方向，获得了更广泛的应用。例如，在人机交互领域，要实现人机交互所追求的最终目标“自然人机交互”，对于人、环境的解读尤为重要，[3]这正是多传感器融合技术的优势所在。

2 多传感器融合系统的基本组成及技术原理

多传感器融合技术，虽然没有一个严格的定义，但可以基本概括为： （1）充分利用多传感器数据资源（来自不同时/空范围）。 （2）在一定的规则下对多传感器所得检测数据进行综合分析。 （3）获得一致性解释并根据所设算法实现相应的决策或估计，实现整个系统获得比各单传感器更加充分的信息。[4]多传感器融合系统一般由如图1所示的三个部分组成：传感器部分（包括数据获取及预处理）、数据融合部分、结果输出部分。

多传感器融合系统就像一个为了实现“对被测对象的一致性解释或描述”而有机装配而成的整体，可类比于人的身、脑综合信息处理系统。其中多传感器系统是整个系统获取数据的硬件基础和手段，所得多源信息成为数据融合的对象；融合是指对数据的协调优化和综合处理，也是联系整个系统的核心。它无法用单一的技术来解决，而是多种跨学科技术、理论的综合。

多传感器融合系统同单传感器系统相比，其系统的复杂性大大增加的同时从自然界所获得的信息量也成倍增长。多个传感器的存在从时间和空间的角度都扩展了信息获取的覆盖范围，[5]而传感器之间的协同作业则提高了信息获取的概率，对于某个传感器不能顾及的检测对象，可由其他传感器完成工作。在某个传感器出现故障、受干扰或不可用的情况下，系统仍有其他传感器可以提供信息，不易受到破坏。

各传感器在信息融合系统中所得的数据、信息具有不同的特征，可以是实时/非实时，快变/缓变，模糊/确定，相互支持/互补，相互矛盾/竞争等等。在系统中，这些复杂的数据不是孤立而是融合的，所得最终信息并不是各传感器信息的简单加和，需要根据各传感器之间的逻辑关系依据智能算法进行联合、相关、组合推导出更多的信息。利用多个传感器协同作业的多传感器融合相比由它的各个传感器分别构成单独系统再加和而成的系统集更有优势。

3 多传感器融合技术在公共艺术设计中的应用

利用多传感器融合技术进行公共艺术设计，将前沿科技与传统艺术方式集成在一起，是一种全新的尝试。从字面意思的理解来看，公共艺术分为公共和艺术两个独立的定义，可以理解为：具有“公共性”含义的艺术形式。其界定的核心原则就是“公共性”。“公共”就意味着公共艺术作品必须是能与民众产生自由交流的一种艺术形式，要以公众自主、自由参与到公共艺术中为前提，任何缺少与民众之间自由评论和互动的艺术形式都不是公共艺术。[6]因此，公共艺术不能仅仅是“艺术家创作”的艺术，而是一种“公共互动”的艺术。如何让公众自主自由参与到艺术作品中，形成真正的“公共艺术”是艺术家们亟待解决的重要问题。完整的公共艺术作品必须是“表达”与“吸收”经互动过程的完整呈现。“吸收”的是来自公众的思想，由公众的行为进行表达，通过互动产生交流。因此，艺术家们需要考虑的一个重要问题是，如何由公众的行为导向公众思想的表达，形成有效的交互。在日本艺术家草间弥生（Yayoi Kusama）创造的作品The Obliteration Room中，草间弥生构建了一个纯白色的房间，每个参观者都将被发放一张彩色波点贴纸，参观者可以根据喜好将贴纸贴在房间中的任意位置。空间中的每一个彩色波点都是参观者对此次参观经历的一种表达。[7]

从参观者的行为、思想的角度进行考虑，人类对于思想的表达具有多样性，有显 式的主动动作、行为、语言等等，也有隐式的如表情、眼动、甚至气味及生化物质（如唾液、汗液、荷尔蒙等）的分泌。传统的艺术作品（如图2例）[( dylw.NEt) 专业提供专业论文写作和发表教育论文的服务,欢迎光临]主要是从公众显式的主动作为中获得表达形成交互，所受限制较大，参与门槛较高。将多传感器融合系统应用于公共艺术，首先拓宽了公众思想的行为来源，降低了公众参与的门槛。目前，在国内外已出现了一些基于单传感器的公共艺术作品，但单传感器的单一数据来源、不可靠、易受干扰、不稳定等技术局限性使其发展受到限制。随着先进传感技术的飞跃，除了人类的主要信息来源声音、光、力等自然信号之外，甚至在人传感器力所不及的范畴如红外、紫外等非可见光区域，次/超声波区域，非挥发性痕量生化物质等，我们也能够通过先进传感技术获得所需要的信息。通过多传感器融合技术所带来的巨大优势，科技比人类更懂得人类已经不再是梦想。将多传感器融合系统应用于公共艺术，降低了公众参与公共艺术的阈值。多传感器融合系统对于公众行为的捕捉不是被动的，而是主动地感知公众的行为，将公众“拉”入参与公共艺术的行为中，为公共艺术的设计提供了一种崭新的思路。

以城市中某广场为例，在人们进入广场时，形成参观经历。假设给每个人分发一张彩色波点纸，通过张贴彩色波点纸的显示行为进行表达，即形成类似草间弥生洁净之屋的效果。在没有彩色波点纸的情况下，人们对其参观经历产生隐式的表达。例如，不同的面部表情、走路的步长、速度、方向等等。公众的这些隐式表达可以使用多传感器融合系统进行捕捉。使用彩色数字投影代替彩色波点纸，每一种颜色对应多传感器融合系统所得到的一致性结论。例如，红色对应热情、绿色对应平静、不同程度的黑色对应一些负面情绪如沮丧等，形成交互。此例的多传感器融合系统中，使用摄像装置及压力感应装置对人群进行检测，即通过摄像装置对公众面部表情进行捕捉、压力传感器对公众步态进行捕捉。二类传感器所得数据需进行时间、空间二个层面的融合。时间融合主要是将单传感器的数据进行融合，是指对不同时间点的检测数据进行融合。空间融合适用于多传感器所得信息的一次融合处理，是指对不同位置、类型传感器在同一时刻的检测数据进行融合。在融合过程中，需要结合图像识别技术、步态分析对公众的面部表情、步态行为进行特征数据提取、分析，从而得出对该参与个体的一致性结论，并根据设计需求予以分类。此处可分为热情、平静、沮丧等类别，每一个类别对应于一种颜色，由数字投影进行表达。该“波点”设计的简单模型如图3所示。

随着多传感器融合系统中传感器数量、种类的不断增加，可根据归属将公共艺术装置中使用的传感器分为两类：第一类传感器从属于装置艺术本身，由艺术家根据艺术表达的需求进行设计安装。第二类传感器从属于公众，来自公众随身携带的电子设备，艺术装置提供数据接口，从中获取数据。二类传感器协同作业，通过融合中心进行数据融合，得到全方位多角度的“立体信息”。将多传感器融合系统应用于公共艺术装置，是实现公共艺术公共性的有力保障。

从设计目的的层面考虑，根据马斯洛的理论，将人的需求由低级层次到高级层次依次分为5个层次：生理、安全、社会、尊重以及自我实现。公共艺术的实质就是满足人的真正需求，而不是公共艺术装置的物质形态本身。多传感器融合系统对所得多元数据进行多种层次上的融合，实现对人脑综合信息处理的高级模仿，深刻挖掘公众[( dylw.NEt) 专业提供专业论文写作和发表教育论文的服务,欢迎光临]表面行为背后的含义，帮助艺术家们分析、理解、满足公众的真正需求。随着分布式计算、通讯、云计算、物联网等技术与多传感器数据融合技术的共进发展，多传感器数据融合技术所能实现的功能也越来越强大。可以预见，随着数字化进程的进一步深入，多传感器融合技术与公共艺术的结合必将带给我们更多的惊喜。

参考文献：

[1] 付志勇.设计的重构——论计算机对设计的变革[J].装饰，1995（04）：46-47.

[2] 杨万海.多传感器数据融合及其应用[M].西安电子科技大学出版社，2004.

[3] 王熙元.交互设计中的信息传达研究[J].包装工程，2010，31（12）：12-14.

[4] 刘同明，夏祖勋，解洪成.数据融合技术及其应用[M].国防工业出版社，2000.

[5] 王祁，聂伟.分布式多传感器数据融合[J].传感器技术，1997，16（5）：8-10.

传感器技术论文篇5

CBM是随着状态监控和故障诊断技术的不断发展而逐步出现的，通过内置传感器或便携式外部检测设备进行测试，获取装备运行的特征量信息，借助各种智能推理算法（如物理模型、神经网络、数据融合、模糊逻辑、专家系统等）实时评估装备的技术状态，在装备故障发生前对其剩余寿命进行预测，并根据各种可利用的资源信息结合不同的决策目标实施决策的维修过程。

在CBM理论研究方面，主要是以状态监测和故障诊断为主，对维修决策研究不够。特别是对状态模型、维修决策模型的建立、求解以及应用都缺乏深入系统的研究。但仍然取得了一些成绩，如唐红芳对汽轮机转子和汽缸的二维模型进行了分析，建立了有限元模型，并采用C++语言编制了汽轮机以及缸体的温度场实时在线监测程序[1]；张秀斌、王广伟等应用比例风险模型（PHM）建立系统运行状态与故障率之间的关系，并给出了维修状态阈值[2]；袁志坚提出了一种电力变压器状态维修策略的模糊多属性群决策方法，并通过某一变压器状态维修方案的决策过程，采用折衷型群决策方法具体探讨了模糊多属性群决策方法在变压器状态维修决策中的应用[3]；董玉亮提出了多状态特征参数变权模糊综合状态评价方法，利用设备的监测诊断、维修历史数据等信息，使状态评价的结果更贴近设备的实际运行状态，并利用这些结果建立了维修任务决策及优化模型[4]；吕文元、杨远涛等利用滤波理论建立设备预测维修的优化模型[5]；北京航空航天大学曾声奎结合故障预测与健康管理（PHM）的技术发展过程，阐述了PHM的应用价值[6]；邱立鹏在其硕士论文中阐述了基于各种指标的预测分析技术，并使用C++开发了一套完整的基于Microsoft Window9x对设备剩余寿命进行分析和预测的软件[7]。

1先进传感器技术

精确、及时、高效的数据是应用CBM的基础，而传感器作为获取装备状态数据的一种有效工具，在CBM系统中具有重要的作用。传感器技术作为一门专项技术，是以传感器为核心，涉及测量技术、功能材料、微电子技术、精密与微细加工技术、信息处理技术和计算机技术等相互融合的技术密集型综合技术，其发展趋势主要体现在：发现新效应，开发新材料、新功能；向多功能集成化和微型化发展；传感器的数字化、智能化和网络化发展趋势日益明显。

目前有很多先进的传感器技术被应用于CBM系统中，如光纤传感器、压电传感器、碳纳米管、微电子机械系统等，这些新型的传感器具有精度高、使用范围广、工作温度范围大、智能化程度高等特点。在CBM系统中应用传感器主要涉及两个问题：

1.1传感器的选择

传感器的选择是获取装备状态数据的首要环节，这是因为传感器一旦确定，与之相匹配的数据处理、故障诊断及其相关仪器设备也就确定。因此测试结果的好坏，在很大程度上取决于传感器的选取是否恰当。传感器选择的一般步骤如图1所示。

1.2传感器的安装与使用

传感器作为一种精密器件，只有正确的安装与使用才能发挥其应有的工作性能，因而在其安装与使用过程中，除了要遵循精密器件一般安装使用规定外，还需要特别遵守如下注意事项：1）选择合适的测试点并正确安装传感器；2）为确保被测信号的有效、准确传输，传感器的电源电缆、数据传输线要符合规定，正确安装；3）传感器的定期标定与校准是保证数据采集系统正常功能的必要步骤。

2数据传输与预处理技术

2.1数据传输技术

目前主要有两种数据传输方式，即有线传输和无线传输。有线传输是较为成熟的一种传输方式，主要是通过各种有线数据总线和各种网络如Internet、Ethernet LAN（local area network）等进行数据的传输，并且大多都有各种通信标准、网络协议如TCP/IP、UDP/IP等可以遵循。其数据传输的一般过程是，首先通过各种线缆将传感器的数据采集并存储在部件级的监测系统中，然后通过特定的有线网络将部件级的监测数据传输到中央级存储和监测处理系统。图2为两种数据传输方式的简单系统构成。

2.2数据预处理技术

由于不同的状态监测、健康评估和故障预测方法要求不同的数据类型，需要对采集的原始数据信息进行各种预处理，以使数据格式满足后续处理的要求，同时也将便于传输和存储。预处理包括数据的模数转换、去噪声、高通滤波、压缩、信号自相关等。数据处理方式和技术要根据不同的目的进行选择，如特征提取技术是为了进行故障识别和故障隔离；数据简化是为了剔除不必要冗余的原始数据便于进一步处理；循环计数方法则是为了便于将连续的数据信息转化为离散的数据信息等。

3信息融合技术

传统的信息/数据融合是指多传感器的信息/数据在一定准则下加以自动分析、综合以完成所需的决策和评估而进行的信息处理过程。

信息融合系统的结构目前尚无形成统一的分类形式，从信息融合的功能角度，可将信息融合过程分为5层，即：检测级（判决）融合、状态级（跟踪）融合、属性级（目标识别）融合、态势评估和威胁估计，如图3所示，其中状态评估和威胁估计主要用于军事领域。

检测级融合的功能主要是判断目标的有无；状态级融合的功能是估计目标的状态（距离、运动速度等）；属性级融合的目的是确定目标的身份。这3个层次的融合各有特点。在具体的应用中应根据融合的目的和条件选用。

4结论

本文贯穿车辆CBM应用流程的整个环节，利用RCM分析方法确定CBM的实施对象，明确了CBM在车辆维修中的关键技术，分析了关键技术的具体内容，为车辆开展状态维修提供了技术支持。

参考文献：

[1] 唐红芳. 汽轮机寿命在线监测与管理技术研究[D]. 保定：华北电力大学（硕士论文），2004.

[2] 张秀斌，王广伟. 应用比例故障率模型进行基于状态的视情维修决策[J]. 电子产品可靠性与环境试验，2002(4):19-22.

[3] 袁志坚，孙才新，袁张渝,等. 变压器健康状态评估的灰色聚类决策方法[J]. 重庆大学学报，2005,28(3):22-25.

[4] 董玉亮. 发电设备运行与维修决策支持系统研究[D]. 北京：华北电力大学（博士论文），2005.

传感器技术论文篇6

近年来,随着微电子技术、新材料技术和电子信息技术的飞速发展,各种新型传感器和检测技术不断涌现,教材内容和形式显得有些陈旧和呆板。在有限的教学时间内,要把经典和现代传感器传授给学生,增加实践性教学内容,充分调动学生学习主动性,提高自学能力,必须进行教学改革与实践探索。针对所存在的这些问题,笔者结合自己的教学及科研经验尝试对课程教学内容、教学方法和考核手段上进行改革和探索,使学生既能了解传感器与检测技术基本原理,又能了解实际对象,将理论与实际紧密结合起来,调动学生的积极性。

1 调整教学内容,突出重点、特色

随着传感器技术的发展,传感器正向着小型化、集成化、智能化方向发展,新技术、新工艺、新产品的引入,原有的教材就难以跟上社会的需求,因此要对原教材进行修订[1]。

随着我国技术的不断进步,开始有越来越多的科研人员投入到生物化学量传感器的研究中,为了适应实际需求,特别是随着交叉学科的发展,在传统的传感器与检测技术中增加新的有应用需求的生物传感器将是以后电类课程专业的一个发展趋势,也使学生能够及时了解当前传感器的发展方向,掌握传感器的发展动态,为今后从事传感器方面的研究奠定基础。

结合笔者的研究经验,在本课程教学过程中增加了生物传感器的内容。生物传感器也由两部分组成:生物分子识别元件和信号转换器。它是以生物活性单元作为生物分子识别元件,通过各种物理、化学型信号转换器检测被测物与生物分子识别元件之间的反应,然后将反应的程度用离散或连续的电信号表达出来,从而得出被测物的浓度,最后将可检测的信号在二次仪器上显示或存储起来。

2 改进教学方法,提高教学效果

2.1 结合生活实际进行理论讲解

理论讲解时,注重联系生产生活实际,不空穴来风,不闭门造车。在理论课讲授时对应常见的传感器都讲解过它们的应用及注意事项,但在真正设计时让学生根据设计要求选择合适的传感器时,往往出现不会选择传感器或根本不知道此类传感器还能用于该场合或选完传感器后不知道下一步如何是好的现象。

因此,在传感器的学习中必须紧密结合生活实际中的传感器来讲授。如结合商场人流量统计的需要,可以学习光电式传感器的原理和应用以及安装事项;结合多媒体教室的布置,引入防盗报警传感器的学习(如人体感应传感器);结合交通管制的需要,引导学生学习多普勒测速传感器、酒精测试仪;结合自动化生产线的研发,掌握应变式传感器在识别同体积同形状但材质不同的物件中的应用。通过这些结合实际应用的教学模式,可以让学生认识到传感器在生活中无所不在,需要他们认真地去学习。

2.2 多媒体教学和传统教学手段相结合,提高学生掌握知识的效率

针对本课程特点,采用多媒体教学和传统教学手段相结合的方式,对于传感器的结构、外形及电路原理图采用多媒体的图片和动画展示,对于传感器的基本原理及由较复杂公式推导的采用传统板书的方式,边写边讲。如对电容式、电感式传感器的各种结构形式采用动画的方式演示,而对于热电偶传感器的基本定律利用板书的形式讲授。这两种手段相结合的教学方法取得了令人满意的教学效果,同时也避免了一些板书时间的浪费[2]。

2.3 实物应用与理论教学相结合,增进学生理解

将传感器与检测技术的内容讲授与生活中的应用联系起来。在介绍一种传感器的时候,列举一些现实生活中用的传感器,比如通过面包板插接好光电开关线路,指出线路板中光电传感器的类型、集成芯片的作用,通过光线明暗调试来理解亮通和暗通的含义;通过红外干手器线路的调试,让学生一方面熟悉了光电传感器的应用;另一方面明确了它们的安装方式和调试过程。在介绍应变式传感器的时候,向学生介绍电子秤重计的工作原理,在介绍半导体传感器的时候,向学生介绍酒后驾车所用的酒精测试仪的工作原理等。此外,在向学生讲解热电偶原理的时候,进行课堂演示,将两根不同材料导体一端接到一起,另一端接万用表,利用酒精灯加热导体连在一起的一端,通过观察万用表的电势变化让学生直观了解利用热电偶测温度的工作原理。在讲解生物传感器部分时,由于和生物技术相关,就向学生展示自己及市场上的各种传感器和测试仪,比如葡萄糖传感器、血糖仪,在此过程中也可以让学生了解葡萄糖传感器的制备工艺,如丝网印刷技术等。通过这种教学模式,让学生认识到,传感器在我们生活和科研中的重要性,提高了其学习的积极性[3]。

3 改革考核形式,注重提高实践动手能力

考核的目的是促进教师的教学和学生的学习,考虑本课程的应用性较强,因此,要重点考察学生对基本内容的掌握,对所学知识的灵活应用。在理论考试之前,先进行实践环节的考试,即组织一次实验考试(所有做的实验全为考试内容,通过抽签方式任抽一道题后单人单机操作考试)和一道设计题考试(识读所选的电路图,运用以前用过的面包板插接好电路后回答问题),实践考试合格后方有资格参加期末理论考试。考核比例分配为:期末理论成绩占50%、平时成绩(上课出勤、作业)占10%、市场调研占20%、实践环节(实验和设计)占20%。这样一方面督促学生按时上课;另一方面能全面地对学生理论和实践进行考核,促使学生将理论讲授与实际应用结合起来,认识到传感器的重要性。

4 结论

笔者认为,教学改革,无统一方式,只要有助于提高学生学习兴趣,提升他们的实践动手能力,都值得我们教学工作者去探索。本文根据《传感器与检测技术》课程的教学实践,对该课程的教学内容、教学方法和考核手段进行了分析探索并做了相应的改革。教学内容的补充丰富了课堂教学的素材,增强了学生的学习积极性。多媒体和实物展示等教学方法增强了学生的学习兴趣,通过学生成绩及对学生调查和网上评教结果来看,所做的改革受到了学生的欢迎和好评,取得了较好的教学效果。

参考文献

[1]梁森.自动检测与转换技术[M].机械工业出版社,2005.

传感器技术论文篇7

二、相关术语及其概念的界定

国内大多数文献提及的手持技术(HandheldTechnology)与传感器技术的概念等同，属于狭义范围，而非广义上的手持技术。广义上的手持技术泛指一些与掌上移动设备（软件或硬件），如掌上电脑、掌上学习软件、数据采集器、图形计算器等有关的学习技术。[4]在国外教育类文献中，与传感器技术直接相关的术语主要有：MicrocomputerBasedLabs(MBL)，probeware，datalogging，datalogger，CalculatorBasedLabs(CBL)。[5]因此，传感器技术和手持技术概念的使用需结合不同情境加以区别。关键术语的界定，有助于基于传感器技术教学应用的文献研究。在教育领域，传感器技术是一种面向科学教育的教学技术，是一种用于实时数据获取、显示和分析的软件和硬件集成系统。基于传感器技术的实验系统如图1所示，该系统主要由用于检测变量的传感器（探头）、用于数据收集和存储的数据采集器（如，图形计算器）以及用于数据管理和分析的配套软件构成（配套软件一般安装于电脑、掌上电脑等）。[6]因此，传感器技术的发展主要体现于对传感器技术的实验系统各要素进行种类的开发和性能的更新等。

三、教育领域中传感器技术的发展

随着技术的更新，数据采集器和软件系统逐渐融合，形成了掌上电脑式数据采集器与传感器的组合，使得传感器技术的使用变得更为灵活，功能更为强大。如图2a为国内常见传统传感器技术系统，主要由传感器、数据采集器和配套的分析软件组成，配套的分析软件中提供了多套实验数据的分析模板。利用不同探头及其组合可以进行大量的实验设计，如，用二氧化碳探头进行二氧化碳引起温室的模拟实验，用氧气探头进行水中溶解氧的探究实验等。此类实验还有很多，常见于小学至高中阶段的探究实验开发和常规实验的改进。图2b为PASCO公司的彩屏触摸式传感器系统，其数据采集器安装有SPARK科学学习系统，以探究式教学模式引导学生开展基于传感器技术的科学实验活动，并且鼓励学生合作学习。利用该系统，PASCO研究团队开发了多种形式的课程，如，包含60多个探究式实验的SPARKlabs，针对化学和生物知识学习的加利福尼亚SPARKlabs，为小学和中学提供科学知识学习的探究式科学（SciencethroughInquiry）等。目前，世界上约有100多个国家在使用该公司开发的各种基于手持技术的学习系统。图2c为NOVA5000数据采集器，该采集器除了提供诸多科学实验模板，具备数据存储、分析和处理的功能外，还安装有windowsCE系统，支持学生上网和查询信息，且配备office办公软件来编辑相关内容等。该系统主要应用于初中和高中生物、化学、物理以及环境科学等学科领域的科学实验。与传统数据采集器相比，最新的数据采集器在硬件改建方面主要体现在对数据采集器和数据显示器的改进。现在传感器技术将数据采集和显示进行了有效的融合，且操作采用触屏式，使得户外科学探究变得更为方便。而在实验模板的开发方面，现在传感器技术摒弃了传统实验模板中实验用品、实验步骤、实验结果等“说明书”式的内容结构，融入了核心教学理念，如，科学探究等教学模式来组织内容的编写，使得学生对于科学实验的探究兴趣大大增强，对于问题的思考更为深入。另外，由于加入了信息查询和辅助教学软件使用等功能，学生的科学探究的导向性也更为加强，学生与学生之间信息共享和交流，为合作学习构筑了平台。

四、国外基于传感器技术的教学研究

在国外传感器技术的教学研究中，研究者已逐步从关注实验技术的改进和实验内容的更新等方面，转向着眼于寻求多种传感器技术与教学有效结合的途径，使得传感器能够更好地为教学服务。如下几个方面的研究尤为繁荣：首先，在学生认知研究方面，主要侧重研究利用传感器技术进行教学对于学生概念的转变和能力的提升方面的影响，并且对探究式教学模式的应用尤为关注，从中发现结合传感器技术的教学活动和不同的教学模式对于学生认知发展的影响；其次，在教师使用方面，主要侧重于考察教师传感器技术的认知及探索教学模式的教学效果等，可以为教师教育及传感器技术教学提供依据；最后，在教师教育方面，国外开始关注基于传感器技术的教师培训模式的开发，为培养此类教学的师资做准备。本文对国外基于传感器技术的教学研究进行了梳理，总结了国外基于传感器技术教学研究的侧重点在于学生概念转变和能力变化、教学模式、教师使用情况、教师培训模式等。总之，国外教学研究特点主要体现在：以基于传感器技术的概念转变和能力考查为核心研究内容，以教学模式的探究为重要内容，以师资培训模式的探索为新动向。

（一）学生概念转变和能力考查对学生概念转变和能力的研究，是基于传感器技术的科学教学研究的核心内容。目前，对将传感器技术与科学探究相结合、以促进学生相关技能和方法的获得的相关研究，取得了一定的成果。以下选取典型案例进行分析。具有多年科学教学经验的英国学者FrankFearn设计了基于传感器技术的课外探究活动以促进学生的探究能力。探究内容包括：池塘温度（温度探头）、哺乳动物活动（声音和光探头）、肥堆微环境（温度和湿度探头）、植物生长条件（光探头、湿度探头、温度探头、pH探头）。从活动设计来看，主题从简单到复杂，探究活动的综合性逐渐强；与现实环境紧密结合，使得学生在相对开放的探究环境中，学习使用传感器技术并结合数码相机等工具来收集自然环境下的多种数据，以探究相应数据的变化对于动植物生存环境的影响。这样的设计，不但有利于激起学生的探究兴趣，更有利于培养其观察能力、分析能力以及活动探究能力。[7]美国威廉斯顿高中教师WilliamStruck和纽约州立大学布法罗分校科学教育专家RandyYerrick教授，研究了两种数据分析方法对于学生动力学概念学习的影响。研究选取了两组学生，一组先用传感器技术收集和分析数据，然后再使用录像采集并分析数据的方法；另一组学生则先用录像采集并分析数据，然后用传感器技术收集和分析数据的方法。除在个别概念理解方面存在微小的差异外，两种设计下的学生小组在绘图和图形分析能力方面有了明显的提高；学生在利用图像预测和描述物质运动方面的效果也很明显。[8]这说明传感器技术在数据分析和收集方面，能够促进学生学习抽象概念的深度认识。来自康科德教育研究组织的著名传感器技术教学应用教学发起人RobertTinker博士和密歇根州立大学著名科学教育专家JosephKrajcik教授以水质为主题，设计实验组和对照组比较基于手持技术的探究活动和常规实验活动对于学生概念转变和相关能力的影响。研究结果表明，将传感器技术与科学探究相结合，可以使学生的探究活动变得更为灵活，更有益于学生观察技能的培养，且以小组合作的形式对探究结果共享和讨论，促使学生对概念理解得更为持久。相对于控制组，实验组学生在基本概念学习及其深度理解方面有了明显的提高，其数据分析也更为全面，且随着时间的增加，基于传感器技术的科学探究活动对学生探究兴趣、思维和探究技能等的培养均产生了积极的影响。[9]综上可知，学生概念转变及能力变化与基于传感器技术的实验活动设计有着密切的联系。研究者从不同角度对传感器技术的教学应用进行了研究，有从传感器本身的特点出发，侧重实验开发和应用，如Fearn和Struck等人的研究；有侧重传感器技术与建构主义模式和科学探究模式相结合进行有关研究，如Tinker等人的研究。因此，基于传感器技术的实验活动设计，不仅需要重视实验本身的设计，还需要考虑实验的活动方式或教学模式的设计，如，将科学探究教学模式与传感器技术的教学应用相结合，更能激发学生的学习兴趣，挖掘出更多基于传感器技术的科学学习的潜在价值，为实现当前课程标准以科学探究为突破口，达成培养学生探究能力的要求开辟了新途径。

（二）教学模式探索随着传感器技术的逐步发展，如何发挥传感器技术的教学价值，成为值得研究者们思考的问题。因此，在侧重实验开发的基础上，国外对于基于传感器技术的教学模式的开发也极为关注，这成了传感器教学研究的热点内容。康科德教育研究组织ShariMecalf博士和RobertTinker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，旨在能够最大限度地体现出传感器技术对于学生概念理解和能力培养等方面的优势。教学中，利用配套的软件系统帮助学生运行和观察传感器收集的数据，并指导学生按照引导、反思、实践、应用和评价等环节组成的教学模式进行探究。研究小组还为教师配备了相应的活动指导手册，对有关主题的背景知识、相关问题和讨论模式等均进行了说明，为教师的有效教学提供了支持。研究表明，经过一定的培训，教师能够顺利地运用规定的教学模式，传授教材中的教学内容。调查显示，学生在完成教材所要求的探究活动后，对于相关概念的理解有了明显的提高，错误概念明显减少。教师在访谈中也表示，该教学方法以及对传感器的使用对科学教学的成效是显而易见的，尤其是在学生对科学概念的深度理解方面。另外，学生在问题解决、表达与交流、团队合作等方面也得到了相应的提高。[10]美国查塔姆高中著名的研究型教师MissyHolzer设计了基于传感器技术的开放式探究课程，旨在为学生提供一种可持续探究和科学学习的方法。该课程提供了一系列与探究方法和科学本质相关的内容。在教学中，学生先学习各种定量和定性观察方法，总结出一些相关的科学术语，这些方法和技能均会使用到后续的传感器技术探究活动中。比如，在“微环境影响因素探究”活动中，学生需调查自身所在社区环境内的微环境，利用温度传感器来收集不同时段社区中的温度，探究温度对其微气候的影响。数据收集完后，学生分组讨论，探讨温度高低对于微气候分布的影响。通过此类简单的探究活动，使得学生能够在一种自主探究的情况下，选择制定相应的探究计划，查询相关信息，确定所要观察的数据和监控数据变化的进程。在探究过程中，通过查阅资料、讨论和分析，得出相应的结论，学生的科学探究能力在得到提升的同时，对相关科学概念的理解也有了显著的提高。[11]希腊萨利大学的CharilaosTsihouridis博士等人，研究了建构主义理论引导下的基于传感器技术的科学教学模式对学生科学学习的影响。探究内容为不同物质的热传导，研究选取实验组和控制组，实验组学生按照合作设计、实验、修改以及实施的模式来开展基于传感器技术的实验探究活动；控制组学生则是直接使用已有实验来探究不同物质的热传导现象。研究表明，以建构主义教学理论设计的教学模式引导学生的实验探究，可以有力促进学生对于科学概念的理解。后测结果显示，前测中相对模糊的概念变得清晰，学生的理解不再停留于表层，回答问题的准确率也有了明显的提高。另外，实验组学生对实验活动的参与度和兴趣均较高，学生对于实验过程的掌控和步骤的调整能力得到了加强。[12]美国斯坦福大学和瑞典韦舍克大学的合作项目LET’SGO，开发了基于传感器技术的合作式探究学习活动。该学习活动以开放式探究为基础，结合计算机和传感器技术的使用，采用小组合作学习的方式，展开了对生态环境的探究。以水质检测为例，学习主要围绕以下几个环节：（1）同一小组学生联系已有知识对主题涉及的核心问题、探究任务进行讨论，并对问题作出假设；（2）探究或收集数据，小组讨论期间主要用SPARK传感器技术来测量和收集数据，用LiverScribe软件来记录活动内容及其结果，用工作单来记录和描述水周围的环境；（4）收集数据后，学生对不同区域的水质进行比较和分析；（5）学生回到课堂书写结果和报告，反思探究结果。研究结果表明，学生对这种基于传感器技术的教学模式给予了很高的评价，他们认为，这种数据收集的方式更简便，更有趣，活动的参与度也得到了加强，且后测也表明学生对于主题相关概念的理解更为深刻，对于问题的理解更为具体。[13]上述研究表明，基于科学探究的传感器技术教学应用模式，是提高学生对概念的深入认知和相应学习技能、能力（探究技能、分析能力、观察能力、合作学习能力等）的主要途径。且多样化的探究形式，如，对引导式探究、开放式探究以及合作式探究等的应用，为传感器技术的教学应用模式拓宽了思路，使得传感器技术的教学应用不再局限于课堂和个人，传感器的教学价值也不再局限于提升学生的概念认知，而且能够将传感器技术与日常生活与实践相结合，走出课堂，在探究中以合作和讨论的形式来完成一系列学习任务，拓展了传感器技术的教学应用价值。

（三）教师教学使用情况调查在具体的教学中，除了受教学模式影响外，教师自身的能力以及教学环境的影响，致使基于传感器技术的教学在现实应用中陷入了困境。研究这些困境，提出相应的对策，是为今后基于传感器技术的教学能够顺利实施提供了有力保障。新加坡国立教育学院学者SeahWhyeChoo的研究综述表明，在基于传感器技术的教学中，教师的主要任务是设计有效的学习活动及其任务，需注重在教学中给予学生充分的讨论、分析以及解释的时间，且在学生观察数据时给予适当的指导。并分析教师在教学中遇到的主要问题是受到了教学时间的限制，其他还包括资源和设备、技术支持、经费、培训时间、管理技术、教师自信心等因素。另外，传感器的技术问题、课程设计方面等经验的缺乏，也是导致教学使用的障碍所在。他提出，教师应对传感器技术的作用有充分的认识；对IT技术与课程结合的设计思路要有明确的认识；学校应为教师提供更多的时间来实施此类教学活动；通过适当的培训来增强教师的自信；新老教师能够共享优秀课例；改变传统的评价方式，注重过程评价；在教学中对学生的认知、推理以及分析能力、合作等技能进行综合评价。[14]SeahWhyeChoo等人通过网上问卷，调查了新加坡教师在传感器技术的科学教学方面的使用情况。研究表明，在实验类型方面，传感器技术的使用途径主要为教师演示实验、教材实验和学生实验等，在探究性项目中用到的比率较少；教学方式以教师导向为主，主要用于验证性实验，学生在探究式活动中甚少使用；在介绍使用方法时，绝大多数教师着重介绍传感器技术的功能、操作步骤和方法，而忽略学生对于数据的解释和结果的讨论，尤其是面向低年级学生的教学。调查结果显示，教师并未充分挖掘传感器技术对于探究式教学的价值，教师只是用于演示或学生验证性实验，而很少给予学生在探究式活动中使用的机会，教学中也过于强调学生对操作技能的使用，而忽略了其对数据和结果进行讨论和分析能力的培养。[15]上述研究基本上概括了教师在基于传感器的教学使用中遇到的问题和面临的挑战。除了硬件外，教师自身对于传感器技术的认识，成为传感器能否更好地为教学所用的突破口。这种认识包括对技术的认识，对教学模式的认识以及对教学对象和环境的认识。在教师培训中若能注重提升这些认识，将有助于教师在课堂教学中有效地利用传感器技术。

（四）教师培训模式探索随着对技术教学应用要求的提高，教师培训中基于传感器技术的教学培训也逐渐受到关注。基于传感器技术的教师培训，也为教师的专业发展打开了思路。美国克利夫兰州立大学的课程专家SelmaVonderwell教授等人，开发了基于传感器技术的探究式教学培训模式。该培训模式由五个环节组成：探究式教学相关内容的学习———传感器技术的学习———基于传感器技术的探究式课程设计及实施———共享网站的建立。在培训之前，教师普遍认为自身开发此类课程的能力不足，尤其是针对将传感器技术与科学课程相结合的问题时，认为自身水平较低；经培训后，教师对传感器的使用及其教学等均有了一定的自信，认为探究式教学中融合传感器技术的方法，帮助他们理解技术在教学中的多种途径，认识到技术对于科学教育的价值。通过将教师在培训课程中开发的优秀课案例应用于课堂，使学生能够收集信息、分析信息的数据，且数据生成和分析的过程帮助学生更好地理解科学概念，培养学生观察、分析解决问题的能力，学生的活动动机和兴趣均有所增强。[16]美国克利夫兰州立大学的IssaouGado博士等人，以归纳———概念发展———概念应用为教学模式，用于职前教师的基于传感器技术的探究式教学培训。在归纳阶段，通过播放教学视频，归纳传感器技术在教学中的使用方法，讨论传感器技术对于科学学习的影响；在概念发展阶段，让教师们通过设计探究式教学活动，和基于传感器技术的活动，并对表现进行评价；概念应用阶段则是教师在熟悉一系列活动后，参与到问题解决和自我探究的活动中，如，小组合作设计基于温度、电导率仪、pH探头的探究活动，并对教学表现进行评价、反思和交流。研究表明，这样的培训模式，使得职前教师对于技术的态度大有转变，一系列的教学活动，使得职前教师的探究能力、组织能力以及科学活动的参与度和态度等均有所促进，教师对于技术的使用能力、信心度进一步提高。[17]荷兰特温特大学JokeVoogt博士等人，通过基于传感器技术的课程培训，来促进职前教师的技术教学应用能力。该培训课程开发了针对帮助教师理解基于传感器技术的学生中心课程的教学及其实施步骤的课程材料。课程材料的活动设计以POE（预测—观察—解释）理论为指导，通过预测、实验设计、数据分析、比较预测和结果、反思等环节来组织教学，通过将教师设计的课例应用到实际课堂中。结果表明，绝大多数教师愿意在课堂教学中使用基于传感器技术的学生中心科学课程。他们认为，这样的课程对学生的科学学习很有帮助；小组合作探究方式的教学相对容易，而过程评价相对较难；利用学生前概念以及鼓励学生对预测和发现的讨论较难；需要一段时间来达到对于技术教学的班级管理和掌控；相应的课程材料及其评价方式的开发对于技术传感器技术的教学也是很重要的。[18]可见，国外在基于传感器技术的教师培训方面，侧重借助于一定的教学模式来促进教师对传感器技术的认识和教学应用的能力提高，尤其注重教师基于传感器技术的教学内容设计和实践应用环节，使得教师培训与教学实际相结合，有利于教师从实际出发，从教学实践中体会和收集反馈，从而对原教学设计做出评价和修正，加深他们对于技术应用的现实意义的理解。此外，还有研究者对学生传感器技术的使用及其看法进行了调查，得出结论：学生传感器技术的操作技能、对传感器学习功能的认识、对技术使用的态度等，均对教学产生了一定的影响。[19][20]这些方面的研究和反馈也进一步促使教师在实际使用过程中，以学生的认知水平和基本技能为前提来设计相应的科学活动。

五、思考和建议

传感器技术论文篇8

Experimental Teaching Reform of Sensors Course

ZHANG Huai,Chen Fu-jun,YANG Yong,LIANG Feng

(Huanghuai University,Zhumadian 463000,China)

Abstract:Sensors is a most practical course, the students can verify theories through an experiment, and can strengthen the cultivation of the student’s innovation and practice ability. Aimed at the present situation of the experimental teaching for sensor of our university, we do some beneficial reform and the aim is to improve the practice ability of students and cultivate the innovative talents.

Key words:sensor experiment;teaching reform;cultivation of innovative talents

传感器技术作为现代三大信息技术之一，广泛应用于工农业生产及日常生活中，是测控过程中反映被测对象、保证控制质量的重要一环，也是自动化、测控技术、机械电子等专业的一门实践性和应用性很强的基础课。随着计算机技术，信息技术和网络技术的发展，传感器技术与应用也飞速发展，而传统的传感器教学尤其是实践环节的教学迫切需要改革创新。为此，针对我校传感器实验教学的现状做一些有益的改革，旨在提高学生对传感器原理及特性的理解并进而达到设计和应用的目的，培养高素质技能型人才。

1 我国传感器及实验教学的发展及需求

传感器及智能仪器仪表自上个世纪60年代以来一直作为自动化、测控技术、机械电子等专业的一门专业课程，特别是进入80年代后，国际上出现了“传感器热”：日本把传感器技术列为80年代十大技术之首，美国把传感器技术列为90年代的关键技术，我国把传感器技术列为“八五”、“九五”的重点研究项目之一；并且2003年3月国家教育部紧跟国际科技发展步伐，已将传感器的教学纳入到普通高级中学物理课程的教学体系中。由此可见，传感器在当今科技发展及国民教育体系中所处的重要地位。而对于传感器本身又是一门实践性和应用性很强的学科，而且传感器实验教学是整个教学环节中的一个重要子系统，因此，加强传感器实验教学以适应我国高等教育的任务――培养学生创新精神和实践能力的需求。

2 传感器实验教学的现状

长期以来，理论教学重于实验教学的观念根深蒂固，影响了传感器教学的效果。传统的传感器教学尤其是实践性环节迫切需要改革创新。传统的传感器实验教学的问题主要反映在以下几个方面：

2.1教学中存在不重视实验的倾向

实验教学是理论知识和实验活动、间接经验与直接经验、抽象思维和形象思维、传授知识与训练技能相结合的过程。但是，对传感器实验教学现状的调查结果表明，目前很多高校在教育观念上，仍存在着重理论、轻实践，重理论知识传授、轻动手能力培养的倾向，在课程体系上，实验教学少有独立的教学体系以及相应的学分评价体系，实验课从属于理论课，实验内容含在理论课程中，实验学时与内容的开设随意性强，随意削减实验学时成为普遍现象，实验课时同理论课时比例不太合理等问题，从而大大影响了学生对传感器特性的理解及在传感器应用中解决实际问题能力的培养。

2.2实验项目验证型多于设计型

目前，我系使用的传感器实验装置是由浙江高联科技开发公司提供的CSY2000D型传感器检测技术实验台，它所提供的实验项目大多为验证性实验，虽然各传感器透明式封装比较直观，但缺乏设计性、综合性要求，与工程实践脱节严重。

2.3教学方式单调枯燥

传统的传感器实验教学是注入式的，从实验原理、步骤、实验注意事项，甚至连实验结果都面面俱到地由老师讲解，然后由学生“按方抓药”地操作。这使学生处于消极被动的地位，影响其学习主观能动性的发挥，严重阻碍了学生的全面综合素质的培养。

2.4实验经费投入不足

实验室建设对各高校来说是一项重要的投资，特别是对于一般的普通高校在资金有限的情况下，对实验室的建设投入更少；而传感器又是精密测量仪器，一般单个售价都在50元以上，我系于2003年购置的6台CSY2000D型传感器检测技术试验台就高达1.83万元/台。因此，在资金紧张的情况下，使得高校扩招后由原来的一名学生一台设备，改为2～3人一组，这样在实验过程中往往一个学生做，同组人旁观，教学效果很不理想。

3 改革与探讨

实验教学是高等院校教学的重要组成部分，是对课堂所学理论知识的直观认识和拓展应用，是学生理论联系实际的重要途径，它在培养学生综合素质和创新能力方面有着不可替代的重要作用。因此传感器实验教学必须从理论教学中解脱出来，实验教学应与本课程特点紧密结合，做一次全面的改革：

3.1深化传感器实验教学改革，着力培养学生动手能力

为推进我国全面的素质教育，培养学生创新精神和实践能力，根据传感器实验教学的现状和面临的问题，充分调研，对目前的传感器实验教学进行全面改革：从本科培养计划的约束，到实际实验教学的实施；从教师的教学观念，到学生的实验的目的等各方面都要充分认识到传感器实验在传感器教学中的重要性，在实际实验教学中不断培养学生独立的操作动手能力。

总体上说，注重引导，加强实验考核，使学生普遍对实验重视程度提高，能主动预习准备实验，甚至带着问题进实验室，学生的动手能力明显增强。

3.2切实加强传感器实验室基础建设和科学管理制度

实验器材是开展实验教学活动的基础平台，虽然传感器实验器材价格相对较贵，但也应逐渐增加传感器实验室经费的投入，除了确保正常的教学实验所需各项经费外，还要投入一定经费改进和完善现有仪器设备。同时，还要加强实验室科学管理制度的建设，现在各高校的实验室管理专职人员紧缺，一般由理论课老师来担任实验的教学和实验室管理，其间存在管理漏洞，仪器损坏无法及时维修，严重影响实验教学的开展。因此，传感器实验室要根据本学科的特点和自身条件建立切实可行的实验室管理制度和实验操作规程，逐渐形成较为完整的实验教学管理和保证体系。

3.3加快传感器实验教材的编写

实验教材是提高实验教学质量的重要环节。传感器实验是近几年才在各高校普遍开设，据调查现阶段各高校采用的传感器实验教材都是在厂家提供的仪器使用指南的基础上编写的讲义，缺乏规范性、普适性。根据高校实验教学改革和本学科发展的现状更新充实实验教学内容和教学方法，编写配套的、高水平的传感器实验教材是刻不容缓的。

3.4改革传感器实验教学的内容及方法

3.4.1实验教学内容的改革

为了突出实践教学，培养学生的应用意识、工程实践能力，使学生“消化理论、发展能力”我们对该课程的实验内容进行了较大改革：一方面保留了一些基础验证性实验，如电阻应变、电涡流位移特性、光纤传感器位移特性实验等，使学生通过这些实验，理解传感器的基木原理和特性，消化教学内容；另一方面开设一些设计性实验，如我们利用电阻应变片设计了数字电子秤，以及结合单片机知识设计出自动避障小车和全自动洗衣机控制器等，通过学生自己制作出一些小产品模型，使学生进一步认识到课堂中学过的传感器在其中的限位、距离检测等作用。在教学过程中除了要求学生写出实验报告外还要求撰写设计论文，这样更能够将设计思想、方案论证、技术路线等一些列创造性工作反映出来，同时还可锻炼学生的总结能力，为将来撰写科技论文奠定基础。

3.4.2实验教学方法的改革

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。在实验指导的方法上,我们进行了一些改革探索，在实验指导过程中,注意因材施教,采用启发式教学方法,提示学生是否有更好的改进方法等等。如电阻应变实验中对电子秤标定时反复调节Rw3、Rw4直至托盘空时电压表显示为0v、200g砝码时显示为0.2v。反复调节最终是可以达到要求，当学生反复调节几次没达到预期要求时可能不耐烦了，这时提示学生根据电阻应变式传感器的测力原理及输入输出特性――线性关系，分析电路中Rw3、Rw4的作用可以看出Rw3起调节放大倍数――即线性关系中的斜率、Rw4起零点参考电压调节――线性关系中的初始值的作用，经过这样比较对应后，很快可以得出这样的快速调节方法：当托盘空时，调节Rw4使电压表显示为零；然后将10个砝码全放入托盘，调节Rw3使电压表显示为0.2v；然后去掉全部砝码记下此时电压表读数v0 (如0.002v)；再将砝码全放入托盘调节Rw4使电压表显示为0.2-v0（如0.198v）；最后再调节Rw3使电压表显示为0.2v即可。通过像这个实验一样的实验教学方法改革,我们认识到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，发展学生的发散思维能力，那么一定能使学生举一反三，达到学以致用的目的，同时还可激发学生的创新兴趣。

3.5建立科学的实验考核方案

成绩评定方式对于实验教学十分重要，它是这次传感器实验教学改革实施的总体指挥棒。学生最关心的就是成绩，我们要充分利用这一法宝设计较为合理的考核方案，既能达到考察的目的，同时使学生通过试验不仅能很好理解理论知识，还可以培养学生的动手、创新能力。为此，将成绩评价定位在是否理解并灵活应用所学知识，以及鼓励创新思想和创新实践过程，而不仅仅是结果正确与否。在总结多年实验课经验的基础上，采用两种结果验收相结合的形式，一种形式是当面验收，通过演示和口头介绍展示实验过程及实验效果，并完成高质量的实验报告（包括利用VC、vb、matlab等软件实现对测量数据的分析及相应的改进措施和仿真），这种方式是学生实践活动结果的直观体现；另一种形式是提交撰写设计论文，相对与前者，这种形式更能够将设计思想、方案论证、技术路线等一些列创造性工作反映出来，同时还可锻炼学生的总结能力，为将来撰写科技论文奠定基础。学生的最终实验成绩是这两部分成绩的综合。

4 结束语

关于传感器实验课教学改革涉及面广，环节多，是个比较复杂的问题。我们只是在这方面做了一些有益的尝试，并取得了一定的成功经验。我们改革的目的很明确，就是要让学生感觉到每一个实验都是一次挑战，要想取得成功必须要有充分的准备、严谨的态度、细致的操作和灵活的思维。每一次实验的完成，不仅要让学生的实验能力得到充分的训练和提高，更重要的是要激发学生的主观能动性和创造性。只有这样才能为国家培养出具有较高的全面素质的一流人才。

参考文献：

传感器技术论文篇9

中图分类号：G642?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）30-0052-02

随着计算机辅助设计技术（CAD）、微机电系统（MEMS）技术、光纤技术和信息技术的发展，获取各种信息的传感器已经成为各个应用领域，特别是在自动检测、自动控制系统中已成为不可缺少的重要技术工具，越来越成为信息社会赖以存在和发展的物质与技术基础。因此，“传感器与检测技术”课程在河南工业大学自动化、电气工程及自动化、应用物理等学科课程体系占据了非常重要的位置。

“传感器与检测技术”是一门集光、机、电于一体，综合物理、化学、生物、材料、电子、电气、计算机、机械等多学科技术于一体的工科电气信息类专业的重要专业基础课程。该课程具有以下特点：涉及内容多，除传感器与检测技术基础知识外，还包括众多电工参量、物理参量、机械参量、成分参量、热工参量的检测原理、方法与技术等内容；各章内容多学科交叉，涉及电学、磁学、光学、化学等学科；各章内容之间的联系并不甚紧密，但都涉及上述多门前修课程的知识及这些知识的综合应用等。[1]

由于该课程的以上特点，学生在学习该课程时，尤其开始时，通常感觉不适应、思维跟不上、枯燥、难以学好。为了更好地适应国民经济建设对自动化、测控技术方面的人才需要，更好地发展学科课程建设，对该课程教学进行改革与实践，提高课程的教学质量已势在必行。

一、主要教学内容和特点

总体上，传感器及检测技术课程分为三部分内容：

第一部分：传感器的基础知识。了解传感器特性指标，传感器输入输出之间的关系，掌握分析传感器静特性和动特性的基本方法，在给定条件下熟悉计算稳定时间和工作频率的方法以及传感器的标定。主要了解传感器及检测技术的基本概念；传感器特性及其标定；掌握检测数据的处理及误差分析的方法。

第二部分：各种常用传感器的介绍。理解并掌握各种类型传感器原理及应用知识，主要有电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、磁电式传感器、压电式传感器、光电式传感器、热电式传感器。

第三部分：检测技术的主要问题。了解检测的感念、测量的方法、测量系统的组成和数据处理的一般方法。掌握传感器的应用基础、如何设计与构成检测系统等内容。

理论教学中的难点主要有以下几个方面：一是内容多，传感器种类多、应用广泛，原理复杂，对物理知识要求高，学生把握重点有困难；二是课程中传感器以结构传感器为主，有大量的传感器结构图形，对平面图形学生理解有难度；三是传感器是一门工程应用背景很强的课程，需要理论结合实际；四是接口电路复杂，对模拟电路等电学知识要求较高。

二、教学中采用的方法与手段

1.将先进的教学方法引入课堂，并以实际工程为背景，重点放在传感器的应用上

根据每次讲授内容，尽量讲解符合内容的工程实际案例，以工程应用背景的案例激发学生的学习兴趣，同时将案例的讲授与相关实验结合，在枯燥的理论教学过程中很好地融入了有趣的实验过程，以提高学习效果；对讲授的内容进行精心选择，突出重点、难点，结合实际进行比较，删除过时的内容，同时对有些内容安排学生自学，提高学生的自学能力。

2.“教、学、做”一体化教学模式

检测技术是实践性很强的课程。西方有一句名言：“听过的我会忘记，看过的我能记得，做过的我才理解。”把大部分课程搬到实验室讲授，理论讲解、动手实验、交流讨论交替进行，使学生将“知识”迅速转化为“能力”，同时保证实践性环节的顺利开展。同时，采用实物实验与理论实验相结合的教学实验方法，以提高实验效果，利用自行研制的一些实际传感器及放大电路辅助教学，在实践中学习，使深奥的理论变得生动易懂，达到理论与实际相互补充、相互对应，调动和激发学生的学习积极性。

3.制作丰富多彩的多媒体课件，将科研成果引入课堂

由于检测技术的发展迅速，再加上教材需要一定的出版周期，使教材内容滞后于学科发展。为弥补这方面的缺陷，在教学内容组织上采用以自行制作的多媒体课件为主、以书本教材为辅的形式。课件制作利用声音、动画、图片等形式帮助学生更好地理解课程内容。在教学内容方面，把握重点、难点的同时积极了解新技术的动态，及时补充反映新的传感技术的内容，力求使学生了解传感器前沿发展。教学中尽可能插入新型传感器产品的介绍以及一些科研经历、科研成果和正在进行的科研项目。把相关科研成果在课堂上展示给学生，大大拓宽了学生视野，同时激发了学生的学习兴趣，达到良好的教学效果。

三、注重实践教学

1.利用现有的实验室，开设相应的开放性设计实验

传感器与检测技术作为一门实践性很强的课程，实验在课程教学中占有起重要作用。以实验室丰富的实验教学条件，配合教学的要求，安排多个学时的实验。

但是毕竟课堂教学时间有限，为了让学生更好地掌握常用传感器的使用和标定方法以及接口电路的设计，同时还开设了相应的开放设计实验。学生通过开放设计实验的训练能够对传感器有全面的认识，能独立进行实验数据读取和实验结果分析，加深对理论知识的理解和认识，也让学生对传感器的选择、使用和接口电路特点有一定的认识。同时能够独立设计简单的传感器和接口电路，具有使用和分析传感器的初步能力。

2.构建了新的实践教学体系

本课程与实际应用联系紧密。实践教学是培养学生动手能力和创新思维能力的重要教学手段，也是积极响应学校应用型人才的培养目标总体办学指导思想的一项重要内容。除了进行理论学习之外必须加强实践环节，学生通过自己动手进行实验操作，有助于牢固掌握传感器与检测技术的基本知识，同时可以加深对一些较为抽象的工作原理的理解，通过实验进一步学习传感器在工业测量控制中的实际应用。

在实验内容的设置上，我们压缩了验证性实验的教学时数，加大了综合性、设计性和创新性实验学时数；同时，开设了与本课程相关的4周创新性实践课程，为本课程的连续性动手能力的培养打下了基础；并设立基于本课程的开放性试验，开放创新实验室，给学生实践动手能力的提高提供良好的环境和硬件平台，同时积极鼓励、支持和指导学生参加各类电子设计大赛。

3.学生科技创新和实践创新与课程相辅相成

在学校各级领导的大力支持下，积极主动地多方争取、创造条件，开展了一系列卓有成效的基于传感器与检测技术的大学生实践与科技创新活动，并取得了良好的效果。通过这一系列的学生竞赛活动，使学生利用传感器来进行项目开发的能力和水平具有了很大的提高，具有了一定的设计开发能力，大大激发了学生对本课程学习的热情，营造了本课程学习的良好氛围。同时定期举办专题讲座，了解学生学习及应用中存在的问题，并加以指导。鼓励学生在日常生活中寻找课程设计题目，用传感器与检测技术解决实际问题，开阔了学生眼界，丰富了学生的知识，提高了学生的创新能力，形成了良好的师生互动的课外学习环境，得到了广大师生的肯定。

4.科研项目与教学内容相结合

不断的将科研成果、科研项目和教学成果引入教学，及时跟踪传感器与检测技术的最新进展，把科研成果或项目中的具体问题与课程相关章节结合。例如，结合粮库粮情监测系统讲授温度传感器、湿度传感器的原理；根据避障机器人的原理讲授CCD图像传感器或超声波传感器原理；结合智能小车讲授光电传感器以及光电编码盘等，如此不断丰富教学内容，形成了独特的教改发展之路。

积极将科研成果转化为教学内容，引入课堂教学，让学生了解科技发展前沿，帮助学生端正专业思想，激发学生的学习兴趣。更重要的是促进了学生成人、成才，即教书又育人。并及时将科研成果转化为教学内容，出版新的高校教材，发表相应的教改科技论文。

同时积极承担部级和省部级、校级科研基金项目，并将科研项目的一部分作为学生科技活动或毕业设计（论文）的实践性课题，指导他们开展科学研究，提高学生的实践能力、创新能力。

针对传感器与检测技术课程具有理论丰富、实践性强等特点，河南工业大学电气学院传感器课程组广大教师团结协作，近年来结合自动化技术发展的趋势、根据不同授课对象的专业培养计划广泛吸收先进的教学经验，积极整合优秀教改成果，成功地整合了该门课的课程体系，改革了教学内容和方法，形成了具有鲜明特色的教学体系，在课程建设上取得了一定成效。

参考文献：

[1]蒋全胜，吕家云."传感器与检测技术“课程教学改革初探[J].巢湖学院学报，2009，（3）：144-146.

[2]廖京盛.检测技术课程教学改革探索.第七届全国高等学校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会，2010，7.

传感器技术论文篇10

改革是发展的动力，随着我国课程改革在教育领域的不断发展，对中职技术教学提出了更高的要求，教育改革倡导创新灵活的教育教学方式对传统教学形成了一个巨大的挑战。中职职业教育不应只是局限于对理论知识的学习，还应注重发展学生的职业技术实践能力，全面提高学生职业技术应用的能力与职业综合素质，面对这样的时代要求，教师加强中职技术课程教学任重而道远。对传感器基本原理与应用知识、技术的掌握是当今社会技术人员的岗位基础要求，也是职业教育的基础课程。本文将通过引入“任务型教学”和“探究性教学”的教学模式，加强中职《传感器原理与应用》课程教学效果。

2.《传感器原理与应用》课程内容和特点分析

2.1《传感器原理与应用》课程内容

《传感器原理与应用》课程教材是将理论与实践融合在一起的“知行融通”型教材。课程要求学生掌握光电传感器、热释电红外传感器、声传感器、温度传感器等传感器的原理及应用方法和对传感器仪表安装工程技术、无损检测技术和超声波检测技术等技术方法的掌握与应用以及实践必备的基础知识[1]。

2.2《传感器原理与应用》课程特点

该课程与一般课程不一样，理论知识和实践内容涉及的领域较为广泛，相对于其它课程而言具有以下几个特点。1）多元性强。传感器从问世到普及应用以来，经历了多次的变革、完善与创新，在众多的实践探索中不断被更新和升级，应用效果得到普遍提升。在进行技术更新和升级的过程中需要强有力的多元化传感器原理与应用知识有力的支撑，正是该课程的设置和学习满足了人们对传感器原理与应用综合知识的需求。2）操作性强。职业教育不仅要求学生对知识能够熟悉理解，更重要的是要培养学生运用理论知识指导实践的能力。传感器在社会的应用广泛注定这门课程不是局限在书本内容的课程，它要求学生在实践的过程中掌握传感器的使用方法、调试与安装等实践性强的方法，是一门操作性十分强的课程。3） 与时俱进。时代在不断变化和发展，人类的研究成果也在不断丰富和变化。伴随着科学技术的应用与发展，传感器的产品不断进行技术升级和更新换代，新的传感器产品的出现意味着中职教育的《传感器原理与应用》课程教材也不断与时俱进，进行教材内容的更新和整合，新的传感器的操作方法和工作原理也会在教材上得以更新，这方面体现了该课程的“与时俱进”。

3、实施任务型教学

自20世纪80年代以来，大量外语学者通过研究和分析总结出的在教学中具有非常大影响的语言类的教学模式，即我们所称的“任务型”教学模式（Task-based learning简称TBL）[2]。任务型教学模式自引进以来在教育界得到了足够的重视，教师依据相关的理论研究和先进的教学思想，创新性地为学生设置出贴近学生生活化的教学内容，有助于提高学生参与教学活动的积极性。

在《传感器原理及应用》这门课程的教学活动中，通过运用任务型的教学模式，在课程的教学合理设置课程实践任务。例如：在进行关于“电阻应变片式传感器”的课程内容教学时，进行电子秤的案例的授讲，合理设置任务问题“观察和分析电子秤是如何工作的”并要求学生在活动过程过程中进行思考和分析。任务问题的设置不仅可以激发学生的兴趣，还可引导学生在观察和实践的过程中激发对课程的求知欲望，促进教学效果的提高。

4、实施探究性教学

探究教学模式是通过设置科学的小范围的课题内容或项目的为课程教学的切入点，并积极创建课堂情境，对课程问题进行合作讨论，将课程教学内容、课程任务、课程特点和社会实践要求相结合[3]。例如在针对《传感器原理及应用》课程“电容式传感器”内容教学过程中，根据课程的教学要求向学生传授电容式传感器的概念、组成、结构、特性等方面的理论知识，然后针对学生的认知情况进行实践活动设置，让学生在实践的过程中掌握对电容式传感器分类、电容式传感器工作原理的掌握，从而达到让学生在探究实践的过程中熟悉和掌握关于传感器知识课程。

5、实施不同教学模式的注意事项

在《传感器原理及应用》这门课程的教学过程实施任务型教学和探究性教学模式时要注意以下几个方面：1）理论与实践相结合。虽然《传感器原理及应用》课程更多注重的是学生走上社会岗位之后对职业核心技术的掌握和应用，但是也不能忽视传统教学方法的运用。结合传统教学的方法加强学生对新知识和理论的学习与掌握，所以在教学的过程中要根据课程的具体要求实施不同的教学模式。2）以市场需求为导向[4]。在教学的过程中，教师要结合市场对岗位的需求进行课程目标设置，加强学生与社会接轨的步伐。3）合理设置课程学习。俗话说教师领进门，修行在自身。教师在教学的过程中除了向学生传输理论知识和实践技巧之外，还要引导学生如何进行自主性学习，根据自己兴趣和特长在实践中进行课程实践。

6、结束语

中职教育是为了能够根据社会的需求培养技术为导向的人才，《传感器原理与应用》课程是以培养更多的与传感器知识和技术相关的人才为课程目的。因此，教师进行课程教学活动时，不仅要注重学生掌握课程理论知识的能力，还要运用任务型教学和探究性教学的模式和方法加强学生对传感器技术的实践应用，促进课程教学效果的提高和促进学生职业核心技术和综合能力的全面发展，确保中职学生在毕业后能够在社会胜任相关的工作岗位。

参考文献

[1]黄晓，风向风速传感器的校准方法[J].计量与测试技术，2012，4（01）：98--99.

传感器技术论文篇11

《传感器技术及应用》课程机械工程专业学生必修的专业基础课，该课程内容涉及大学物理、电工电子、电磁学、计算机技术等多门基础课程的专业知识，具有课程知识面广、综合性强、学时少等特点[1]。特别是机械专业学生对电工电子、电磁学及计算机等知识相对欠缺，初次接触系统静、动态特性、直流/交流电桥等抽象概念，学生一致反映《传感器技术及应用》课程存在学习难度大、课程内容松散、缺乏感官认识等问题。随着现代工业自动化技术的发展，传感器已经成为自动检测控制系统不可或缺的重要环节，例如新机械产品制造及装配、下线检测及设备状态诊断等均以传感器为基础[2]。因此，《传感器技术及应用》课程在机械工程专业课程体系中具有越来越突出的地位。为了保证机械工程专业学生更好地理解和掌握传感器工作原理、最新技术及典型工程应用，适应学校培养创新型工程应用人才的需求，必须对《传感器技术及应用》课程的教学过程进行改革，以提高课程教学质量。

1 传统教学及改革探索

1.1 传统教学

《传感器技术及应用》课程的传统教学是以教师为主体，采用灌输式讲授教学模式，并辅以少量传感器视频与动画，整个教学过程教师作为主体灌输知识，学生作为被动角色，被动吸收知识，传统教学无法激发学生的学习积极性，更不利于培养学生创新型思维模式。此外，由于《传感器技术及应用》课程涉及知识面宽，学生无法在课堂学习时有效将已有知识灵活运用于新知识的理解和学习，使学生感觉《传感器技术及应用》课程知识学习难度大，从而学生容易丧失学习该课程的兴趣和积极性，甚至产生厌学心理[3]，这将使该课程的教学过程变得异常艰难，课程教学质量更无从保证。

1.2 教学改革探索

1.2.1 教学内容的优化与整合

《传感器技术及应用》课程包括以下内容：传感器一般特性、电阻应变式传感器、电感式传感器、电容式传感器、压电式传感器、磁电式传感器、热电式传感器、光电式传感器及计算机测试系统等。

通过对课程主要内容的细致分析和研究，将每类传感器的学习内容分为基础知识、基本原理、实物及影像资料观摩、典型应用等四方面内容。其中基础知识首先为学生讲解该类传感器所用到的前期知识体系，便于学生与自身已有知识有效融合起来，消除学生对后续原理学习的畏惧心理；通过基础知识讲解，运用剖析法将该类传感器基本原理拆解，指出该类传感器工作特点和工作方式；在学生掌握传感器基本工作原理基础上，任课教师利用自己科研资源和学院的科研资源，尽可能将传感器实物至少是影像资料为学生展示；同时结合该类传感器的典型应用场合和安装工作方式给予详细讲解。优化整合后的教学内容不仅兼顾由浅及深的教学思路，使学生在学习初期接受起来相对容易，引起学生的学习兴趣和积极性；而且使教学内容的每部分具有统一的模式，使学生学习起来思路清晰，同时便于学生课后复习和自学。另外，在教学过程中，将科研项目中用到的传感器应用实例融合到课堂的教学内容，保证了教学内容的实时性和前沿性。

1.2.2 教学方法探索

随着传感器技术的发展，本课程的教学内容快速膨胀，传统的教学思想和教学模式已经无法适应课程教学任务。然而，以“学生主体+教师主导”的新教学模式能够最大化发挥教师的导引作用和学生的主观能动作用，从而新教学模式更适应《传感器技术及应用》课程的快速发展。

在新教学模式体系下，课程教学采用任课教师启发式引导、案例解析及课堂小组讨论等相结合的教学方法。在教学过程中，注重以日常生活实例和工程案例启发学生，引导学生对实例和案例中所涉及的传感器基本原理和知识展开讨论，充分发挥学生的教学主体作用，借此调动学生积极性和激发学生独立思考、分析和解决问题的能力，逐步培养其理论知识的工程运用能力。同时，为了方便学生课后预习课程涉及到的基础知识，在每节内容讲授完毕后，教师列出下节内容涉及的基础知识，以便学生课后可以及时温习，从而保证下节课内容的学习。

1.2.3 教学手段的丰富

在教学手段方面，采用多元化教学手段，将多媒体教学、黑板教学及实物教学等多种手段有机结合起来。课程充分利用多媒体教学能够很好地把概念、图形、动画、视频及声音等信息载体有机结合的特点[4]，将一些传统黑板教学手段难以表达的教学内容和无法观察的现象采用图文并茂、灵活多样的多媒体方式生动形象地展示给学生，确保学生能够从认知的角度建立传感器技术的相关概念，力求教学过程与教学效果达到最优化。对于理论抽象的教学内容（例如传感器动态特性章节）则采用黑板式教学与仿真演示相结合手段，通过对公式的详细推导和仿真，加深学生对公式掌握和理解。对于应用性强的教学内容（如传感器原理、信号调理等）则采用多媒体教学、黑板教学及实物教学相结合手段进行讲授，提高学生对教学内容的工程应用能力。

1.2.4 考评体系的创新

在课程考核方面，传统“闭卷考试”的考核模式具有诸多弊端：一是学生临时突击，放松平时学习；二是难以考查学生的知识综合运用能力。为了改善传统考核模式的不足，提出“平时作业20%+课堂讨论表现30%+期末考试50%”，避免了传统依据考试结果定水平的不足，新考评体系重在促进学生的学习主动性，考核学生的知识综合应用能力。平时作业以大作业为主，重点培养学生的探索意识和知识综合运用能力；课堂讨论以工程案例为对象，通过考评学生参与分析讨论的积极性和主动性，培养其运用知识分析解决问题的能力；同时，为了考评学生对课程基本知识的掌握程度，在期末辅以闭卷考试，以确保学生对基础知识的理解和掌握。

2 结语

《传感器技术及应用》课程教学的改革探索，使我们充分认识到教学改革是一个与时俱进的过程，在未来的教学过程中还有待进一步优化和完善课程教学内容、教学方法、教学手段及考评体系。

参考文献

[1] 夏银桥.传感器技术及应用[M].武汉：华中科技大学出版社，2011.

传感器技术论文篇12

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.

传感器技术论文篇13

无线传感器网络作为物联网的关键技术之一[2]，无论是从物联网工程专业的角度出发，还是从无线传感器网络技术自身角度出发，在相关本科院校开设无线传感器网络课程都是相当必要的。国内许多院校大多将此课程作为只针对研究生开设的研究性课程，我校在2012年就为信息工程专业的本科学生开设了该课程。本文结合我校的物流特色，提出了面向物流应用、基于项目驱动的教学模式，并对该课程的教学模式进行了实践与探索。

1.课程教学难点

无线传感器网络的巨大应用价值已经引起了世界许多国家的军事部门、工业界和学术界的极大关注。美国自然科学基金委员会、美国国防部和各军事部门、美国英特尔公司等信息产业界巨头纷纷开始了无线传感器网络方面的工作，设立或启动了相应的行动计划。日本英国、意大利、巴西等国家均对无线传感器网络表现出了极大的兴趣，纷纷展开了研究工作。我国的无线传感器网络研究启动于世纪之交。1999年，无线传感器网络首次正式出现于中国科学院《知识创新工程试点领域方向研究》的信息与自动化领域研究报告中，是该领域提出的五个重大项目之一。目前，国内一些研究机构与高等院校已积极开展无线传感器网络的相关研究工作，主要有中科院软件所、中科院计算机研究所、清华大学、电子科技大学、哈尔滨工业大学、浙江大学、南京大学。从2002年开始，国家自然科学基金委员会就审批了和WSN相关的多个课题，在国家发展改革委员会的下一代互联网示范工程中，也部署了与WSN相关的课题。

无线传感器网络技术具有多学科高度交叉的特点，属于前沿课题，涉及知识面广、难度大、发展快，所以在本科生中开设无线传感器网络课程存在一定的困难，主要包括：

（1）课程属交叉学科，教学内容跨度大、难度高。

无线传感器网络作为当今信息领域新的研究热点，涉及多学科的研究领域，有非常多的关键技术有待发现和研究，因此课程教授的内容跨度非常大，主要包括传感器技术、硬件设计、网络协议、网络拓扑控制、网络安全、时间同步、数据融合、数据管理、无线通信技术、嵌入式操作系统、仿真开发技术和应用层技术等。如何在有限的课时内让学生掌握课程内容成为该课程的最大难点。同时，在普通本科院校开设无线传感器网络课程，不仅要求学生有相关的前期基础，而且要求学生具有较好的学习主动性与钻研能力。

（2）课程属前沿课程，教学内容不断更新变化。

与传统网络相比，无线传感器网络技术本身属于前沿技术，其相关技术、相关标准等仍不统一。国内外研究机构和产业机构仍对其展开研究，陆续有新硬件、新协议、新算法、新系统的提出。在教学过程中，教师要根据技术发展不断更新教学内容，让学生始终紧跟技术发展的步伐。

（3）无线传感器网络与应用密切相关。

不同的应用背景对传感器网络的要求不同，其硬件平台、软件系统和网络协议必然有很大差异。所以传感器网络不像传统网络一样有统一的通信协议平台。需要针对每一个具体应用来研究传感器网络技术并设计其软硬件平台及通信协议，这是无线传感器网络设计不同于传统网络的显著特征。在教学过程中，如何在不用应用背景下提取出共性问题，使学生在掌握共性问题的基础上针对具体应用找出差异，是教学的难点。

（4）实验教学难以开展。

无线传感器网络实验仿真平台、开发环境的多样化，给无线传感器网络课程的实验教学带来一定难度。如何选择实验平台，屏蔽平台的差异性，让学生在实验中同分理解消化理论教学的内容，不给学生造成思维的混乱，是教师实验教学的难点。

2.面向应用、基于项目驱动的教学模式

建构主义最早由著名的瑞士心理学家皮亚杰（J.Piaget）提出[3]。基于建构主义的教学法要求，在学习过程中以学生为中心，教师扮演帮助者角色，利用情景、协作、会话等学习环境要素，充分发挥学生的主体性和创新精神，使学生有效实现对当前所学知识的意义建构。项目教学法就是在建构主义的指导下，以实际的工程项目为对象，先由教师对项目进行分解，并做适当的示范，然后让学生分组围绕各自的工程项目进行讨论、协作学习，最后以共同完成项目的情况评价学生是否达到教学目的的一种新的教学方法。

传统教学中，老师占主导，学生在老师的指导下被动地学习和接受知识，且不加思考。要改变这种教学模式，学生可以在教师的帮助和引导下，围绕一个项目，在兴趣的驱动下，通过自主探索和互动协作学习，实现既定知识的学习。在本课程的教学过程中，项目教学法是教师设置物流应用的大背景，学生以物流应用中某一个具体环节作为一个完整项目而进行工作。学生以小组为单位，不同小组选择物流应用中的不同环节，将课程所授知识融入项目完成过程，通过小组间的互相合作，共同构成一个完整的大系统。每个学生根据自己选择的环节，将整个综合性大项目拆解成不同的功能模块，每个不同的功能模块均可对应教师所教授的课程内容。如在讲解时间同步技术时，教师可以针对不同项目背景提出相应的同步需求，使学生带着真实的任务探索学习。该项目过程不仅可以学习部分教学内容，具有一定的综合性，而且可以将教学内容的理论与实践结合在一起，激发学生的学习兴趣。

在项目教学法的模式中，为了提高学生的学习兴趣[4][5]，要加强教学双方的互动，本文提出了具有层次性的阶段教学，将该课程的教学分成六个阶段，如下图所示。

图 层次性的阶段教学模式

（1）感知阶段。

由于该课程的理论知识涉及广泛，许多学生对该课程产生畏难情绪。为了激发学生的学习兴趣，教师在开课之初应以学生较为熟悉的家庭环境作为应用场景，通过智能家居系统，让学生通过感知无线传感器网络应用的魅力，激发学习兴趣，适当地缓解对这门课的畏难心理，树立学好这门课程的信心。

（2）启发阶段。

通过感知阶段的应用，教师更换无线传感器网络的应用场景，让学生从不同的应用场景中提取共性问题，引出本课程的教学内容。在课程内容的教授过程中，教师始终坚持面向应用、基于项目驱动的理念，让学生带着问题有目的地听课，深入浅出地在有限的课时内将知识点教给学生。学生可根据教师所授的内容，将需要完成的项目系统进行拆解分析，为项目的完成打下理论基础。

（3）调研阶段。

为加深学生对该课程的理解，发挥学生学习的主观能动性，要求学生课后查阅资料，对项目背景及项目完成涉及的知识难点进行调研，撰写调研报告并交流。此外，教师也可以根据课程和项目内容，增加学生互动交流的时间，并让学生走上讲台，选择相应的专题进行交流，如项目需求专题、硬件设计专题、网络协议专题、应用开发平台专题等。

（4）验证阶段。

为了加深学生对无线传感器网络理论知识的理解，教师应选择相应的实验平台进行简单的讲解，并安排相关的应用实验。教师不仅可以在教学过程中通过仿真实验验证理论教学的内容（比如通过定位仿真技术验证定位算法的效果），还可以以单列学分的形式安排无线传感器网络的实验课。由于教学对象为本科学生，因此实验教学的重点应放在系统功能的验证、应用层的开发体会上，而不是底层开发。这样可以使学生在有限的教学时间内了解无线传感器网络的工作机制和原理，加深对抽象问题的理解，掌握无线传感器网络的基础知识。

（5）提升阶段。

提升阶段是为了发挥学生的主观能动性，突出学生的主体地位，激发学生的研究兴趣，对自己小组完成的项目进行展示说明，并将各个小组的项目进行整合，构建的物流应用系统。同时，让学生在已有的学习基础上，结合无线传感器网络技术的新发展，以讨论交流的方式针对自己或其他小组完成的项目提出相应的改进和完善意见及设计方案，培养学生的创新思维。

3.教学安排和考核

在教学过程中，教师要始终坚持面向应用、基于项目驱动的理念，循序渐进、深入浅出，力求全面且突出重点地合理分配课时。根据实际授课经验，精心设计无线传感器网络的课时，安排，同时考虑到理论课程的学时限制，对具体授课内容及学时的安排如下：无线传感器网络的概述，3学时；传感器的基本知识，3学时；传感器网络的通信与组网技术，8学时；传感器网络的支撑技术，8学时；传感器网络的应用开发基础，8学时；传感器网络的技术标准，8学时；传感器网络技术的应用，8学时；无线传感器网络实验，12学时；项目专题交流，6学时。

由于教育体系的原因，很大一部分学生仍以成绩提高为动力，因此，课程教学全过程中的考核评分环节依旧是很重要的。教师在课程的各个环节对学生成绩进行评估，如课堂的表现、课下作业完成情况、实验情况、小组项目完成情况和期末考试等。这种方式可以保证学生在教学过程中维持较高的学习热情。例如可以采用以下的评分方式：总成绩的20%是平时成绩，20%是实验成绩，20%是项目成绩，40%是期末考试的成绩。

4.结语

无线传感器网络技术作为当今科研领域的前沿课题颇具发展潜力，随着我国高校物联网工程专业的设立它逐步进入教学课堂。本文根据我校在本科阶段开设无线传感器网络课程的教学实践，分析了该课程的教学难点，研究与探讨了无线传感器网络的教学模式、教学安排和考核评分等问题，提出了面向应用的项目驱动教学模式，将教学过程划分为6个层次，并将上述理论用于教学实践。从教学实践效果看，该模式充分考虑了本科学生的知识水平，能够有效调动学生学习的积极性和主动性，深入浅出地将课程理论教学与实践相结合，注重学生的团队合作学习和探究学习，有助于培养学生的实践操作能力及科学研究、团结互助的品质，取得较好的教学效果。

参考文献：

[1]李晓维，徐勇军，任丰原.无线传感器网络技术[M].北京： 北京理工大学出版社，2007.

[2]朱晓荣，孙君，齐丽娜，等.物联网与泛在通信技术[M].北京： 人民邮电出版社，2010.

[3]张建伟，陈琦.从认知主义到建构主义[J].北京师范大学学报（社会科学版），1996，（4）：21-28.