传感器与检测技术课程项目开发探索

韦  鸿    

（广西机电职业技术学院，广西 南宁 530007）

摘要：传感器与检测技术课程内容涉及电学、磁学、光学、材料、化学等学科领域， 应用领域十分广泛，传感器与检测技术作为一门电气类专业的主干课程，在整个课程体系中承担着承上启下的作用。文章介绍了以学生为主的项目教学法的内涵，筛选典型的工程载体，优化载体的内容，课程设置有6个项目，以“霍尔传感器转速表”项目为例分析课程项目如何组织实施。

关键词：传感器；检测技术；课程项目

中图分类号：G712                             文献标志码：A

传感器与检测技术课程是工科自动化、电子类等专业课程。传感器与检测技术是一门内容复杂的交叉学科，涉及到电学、磁学、光学、材料、化学等学科领域，知识密集性强、 内容离散性大，与理论性较强的课程相比，本课程的应用性和实践性较强。就任一个传感器的原理及应用场合来说，内容又相对独立。

目前不少的高职学生缺乏自主学习能力，有的学生被动学习和盲目学习。传统的传感器与检测技术的教学模式是以传授理论知识、培养基本技能为目标，学生围绕教师授课学习、教师围绕教材的授课。显然这种状况下的“教”与“学”的搭配，可能会出现以下几个现象：①教师讲透教材，学生仍听不懂，学不会；②课程教学内容中陈述物理原理过多，可操作的职业技能训练过少；③学习目标不突出，课程教学内容没有彰显职业特征； ④课程教学的实验装置与设备可提供的验证性的实验过多，真实或仿真职业实操的实训过少；⑤课程教学内容涉及职业素养培养过少。

一、以学生为主的项目教学法

项目教学法集中关注某一学科(或技 术)的中心概 念和原则。旨在把学习者融入有意 义的任务完成的过程中,让学生更积极、有目标地自主学习；要求学习过程必须通过学习者自己的实践,并在此过程中进行知识建构与技巧训练。[1]通过一个个具体的事件或工程案例，设计出一个个项目的教学方案，把教学的理论知识、实践技能和教学目标结合起来并融入项目教学中，按行动路线设计教学思路，把理论知识与实际技能有机地结合起来，企业生产与商业经营活动有机地结合起来，全面培养学生分析问题、解决问题的能力，运用知识能力，学习能力以及与团队合作能力、社会交往能力等。[2]

项目教学法操作顺序是①建立典型案例；②把整个案例分解为一个个具体的工程或事件项目（由教师对项目进行分解），集中讲解、教师演示；③学生分组训练，对各自的项目讨论合作学习，教师现场指导； ④总结讲评、成果展示。在该方法中，教师只承担指导作用， 学生在这个过程中学会思考，学会发现问题和解决问题，增强实践能力，提高学习积极性和锻炼能力。采用项目式课程教学，更有利于学生学习职业岗位的所具备基本知识、使学生亲历企业生产和工作过程、培养学生独立完成工作任务的能力、增强学生的职业意识和职业素养、拓展学生与工作任务或岗位相关的知识。

二、传感器与检测技术课程项目内容

传感器与检测技术课程教材涉及内容多，有自动检测技术基本知识、电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、光电式传感器、磁电式传感器……这给教师备课、学生自学带来了丰富的知识营养，但是按照章节顺序教学，学生会因为“如此宽泛的内容、如此多种多样传感器” 感到困难重重。而“ 仪器 + 实验报告 + 简单数据分析 = 实验” 的实验教学方式不能很好地培养学生的实践能力[3]。因此传感器与检测技术课程采用项目教学法，项目设计时应考虑以下几点：①项目教学任务的选取来自有一定工程意义的典型载体；②项目内容的量在“合适的度”，不宜过多，项目内容是在教师和学生所花费的时间和工作量能把控的范围；③项目教学目标要结合课程目标来确定，突出学生在“做中学，学中做”，培养学生的劳动工作态度，促进学生综合职业素质的养成；④项目教学体现学生的自主性；⑤多元化的评价体系。

传感器与检测技术课程设置有6个项目，具体项目如下 ：①电子秤的设计与制作；②电涡流接近开关及计数器；③红外电子狗；④霍尔传感器转速表；⑤数字温度计；⑥酒精浓度检测器。

三、 项目教学法的实施-以“霍尔传感器转速表”项目为例

以“霍尔传感器转速表”项目为例，下面是组织实施项目教学的主要步骤。

1.任务驱动

课堂教学：介绍霍尔效应、霍尔传感器及其应用和选用。

首先，理解霍尔效应，霍尔传感器的结构原理；其次，了解霍尔传感器的类型及应用； 最后，认识常见霍尔传感器，学习选用霍尔传感器，学会组件霍尔传感器测量电路，掌握霍尔传感器的使用方法。

2.分组。学生可三至五人一组自由组合。

3.各小组的项目推进。

讨论：引导学生思考霍尔传感器转速表的设计，然后进行系统设计。讨论得出如图1所示的系统图。

   

图1 “霍尔传感器转速表”系统图         图2霍尔传感器测量转速

接下来进行传感器选型和具体信号处理电路设计。例如选取CS3144作为传感器，查阅器件CS3144，搞清楚这款霍尔开关集成电路的引脚排列及相关参数，其输入为磁感应强度，输出是一个数字电压信号。

将磁钢固定在齿轮上，霍尔传感器与轴连接，齿轮每转一周会与磁钢近距离相遇一次，霍尔传感器CS3144产生一个低电平，信号送给单片机IO口，单片机检测到下降沿触发中断，控制计数时间，通过计数值就可得到转速n。

提问一些问题来启发学生处理细节问题，如CS3144的输出3端能否直接送给单片机，若传感器输出波形有畸变或明显的边沿效应，应如何处理信号？指导学生设计信号进入单片机后到显示相关的软件和硬件电路，有单片机基础的同学还能完成了转速的显示和报警功能， 效果良好。

软硬件设计完成，小组讨论元件要求，根据设计图进行电路焊接、制作、调试。

项目推进是的主要工作过程，小组共同讨论并确定工作的程序，学生自主查找资料-电路设计-电路仿真-检测器件-电路焊接-装配及调试，而教师只是做指导现和辅导。

4.总结与评价。

每组选出一个组员向全体成员介绍本组项目的实施情况，包括本组成果展示，小组成员间互评，教师对每个小组及每名同学的表现进行点评。

通过霍尔传感器转速表项目教学法的实施，学生对霍尔传感器的结构、原理的理解更为深刻，对传感器的技术应用兴趣愈发浓厚，并能把传感器检测技术、电子电路和单片机知识融为一体、同学自主合作，主动参与，教师引导，探索创新是项目教学法的显著特点。

四、总结

传感器与检测技术课程建设采用与工程实际结合模式的项目教学法，教学效果显著，大大地提高了学生的学习积极性，唤醒学生的创新意识，实施项目教学便于养成良好的职业素养。 但要注意学生的学习能力培养，还要注意教师的指导必须到位，包括项目驱动时的讲授、实施方案的引导、制作调试过程的指导。

参考文献：

[1]贺平. 项目教学法的实践探索 [J]．中国职业技术教育，2006（22）： 43-44．

[2]韦鸿．基于工学结合模式的传感器与检测技术课程建设探讨[J]．教育教学论坛， 2012（10）:145-146.

[3] 邬华芝．“ 传感器原理及应用” 课程建设的研究与实践[J]．高教论坛 ， 2014 ( 2)： 76-79.

[4]梁森，欧阳三泰，王侃夫．自动检测技术及应用[M ]．北京 ：机械工业出版社. 2008．