传感器技术论文篇1

2氧化物半导体型

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

2机房监控系统的设计与实现

2.1ZigBee协调器节点硬件设计ZigBee协调器节点主要由六大模块构成，分别为LED指示灯、电源模块、串口模块、晶振模块、射频天线以及无线收发器。LED指示灯主要用于显示系统网络连接状态。串口模块用于传输数据信息，并接收相关指令控制协调器运转。由于射频天线在输入和输出为高阻与差动，故适用(115+180)的差动负载。为了进一步优化ZingBee协调器节点性能，我们采用了不平衡变压器。无线收发器工作电压为3.3V，在运行过程中应采用电压转换模块将5V电压下降至3.3V无线收发器能够同时接收两种频率的晶振电路，以此满足监控系统的不同电路需求。

2.2传感器节点硬件设计传感器节点主要由电源模块、CC2430数据传输模块、数据采集模块以及外部数据存储等模块构成。电源模块使用两节5号干电池，CC2430数据传输模块负责数据的传输与采集，并通过与路由节点进行数据交换来控制命令。数据采集模块主要负责采集系统监控区域的湿度、温度、水浸以及光照强度等信息，并将其转化为数据进程存储。

2.3ZigBee协议栈ZigBee协议栈是分层的，每一层都需要向上一层进行数据的提供和管理功能，其主要包括网络层、应用层、媒体访问控制层以及物理层。其中应用层内又划分为ZDO、APS以及应用对象等。媒体访问控制层与物理层位于协议栈子层的最底，属于硬件系统，其他层则在这两者智商，不属于硬件系统。ZigBee协议栈的分层结构简洁明了，极大的方便了系统的设计和调控。

2.4无线传感网软件平台搭建搭建无线传感网软件平台需要一个良好的操作系统。操作系统能够对各项任务进行调度并使整个系统正常运转。不同；诶型设备的同一项处理可以视为同一任务，新建任务并添加至系统，操作系统即将新任务与ZigBee协议栈进行融合，使系统获得新功能并投入使用，从而搭建出完整的无线传感网软件平台。

传感器技术论文篇3

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）.

传感器技术论文篇4

多传感器融合技术可类比于人类逻辑系统中自然实现的基本功能，是用机器实现人类由感知到认知过程的模仿。在人类对客观事物的认知过程中，首先使用来自人体中的传感器（眼、耳、鼻、皮肤等）通过听、嗅、视、触、味五觉对客观事物信息（景物、声音、气味等）进行多方位、多种类的感知，从中获得大量冗余和互补的信息。然后根据人脑的先验知识去对这些信息进行相关分析与处理，进而估计、理解周围环境和正在发生的事件，获得对客观事物统一与和谐的理解与认识。这就是人的复杂的，同时也是自适应的认知过程。人类的感官由于具有各自不同的度量特征可以在不同空间范围内对各种事件进行反应。人脑把各种信息（图像、声音、气味、形貌、上下文等）转换成对事物有价值的一致性解释，需要大量不同的智能处理，以及适用于解释组合信息含义的知识库。

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：

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[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

[中图分类号]G436 [文献标识码]A [文章编号]1672-0008（2012）05—0050—06

一、引言

随着传感器技术的不断发展，它们在科学教学中的应用也逐渐广泛。传感器技术具有科学数据的实时收集、多种类型的数据呈现方式以及变化过程回放等功能，为传统手段所无法实现的实验设计提供了诸多可能。传感器技术应用于教学。可以使微观现象宏观化、抽象概念和理论具体化，从而为学生科学概念的深度理解提供了有力的支持。近几年来。随着传感器技术的不断推广及其在沿海发达城市的广泛使用，与之相关的教学要素也正悄然地发生了变化，如教学模式、实验内容、教学理念、教材开发等，均给传感器技术的教学应用带来了一定的影响。其中关于基础传感器技术实验内容的开发成为重点，教学应用的探讨也引起了一定的关注。

国内曾有学者对近几年来传感器应用于我国教学的研究现状和特点进行了多方面的讨论，为相关研究提供了参考。而对有关国外传感器应用的教学研究内容及特点的讨论较少。为弥补这方面的缺失，本文在文献研究的基础上，从学生概念学习、教学模式、教师使用情况和教师培训模式等方面进行分析，试图就国外传感器技术的教学研究内容及其特点做些梳理，并结合国内情况加以讨论，提出一些建议，为我国相关领域的研究提供有益的启示和借鉴。

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fHandheld Technologyl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。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：Microcomputer Based Labs MBLI，probeware，data logging，data logger，Calculator Based Labs（CBL）。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）。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（Science through Inquiry）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windows CE系统，支持学生上网和查询信息。且配备oMce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Frank Fearn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。

美国威廉斯顿高中教师William Struck和纽约州立大学布法罗分校科学教育专家Randy Yerrick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。圈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Robert Tinker博士和密歇根州立大学著名科学教育专家Joseph Kraicik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。

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Shari Mecalf博士和Robert Tinker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。

美国查塔姆高中著名的研究型教师Missy Holzer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。

希腊萨利大学的Charilaos Tsihouridis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。

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。

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Seah whve Choo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rr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。

Seah Whye Choo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。

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Selma Vonderwell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。

美国克利夫兰州立大学的Issaou Gado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。

荷兰特温特大学Joke Voogt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。

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。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

综上所述，国外教育技术或科学教育领域一些著名学者以及相关大学和教育研究机构，对基于传感器技术的科学教学展开了多方面的讨论，主要集中于基于传感器技术的教学对学生概念转变和能力培养的考察：侧重基于传感器技术的教学模式及其教学效果的探索：关注传感器技术教学应用影响因素的探讨，如。教师使用情况及其问题等：以及注重职前教师传感器技术教学应用培训模式的探讨。通过这些研究，使得基于传感器技术的教学设计及其应用，有了强力的理论支撑。本文结合国内的研究现状。在上述文献分析的基础上。简要提出相应的建议。

（一）我国传感器技术的教学应用研究现状

传感器技术论文篇6

作者简介：张立霞（1978-），女，河北枣强人，正德职业技术学院，讲师。（江苏 南京 211106）

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）22-0100-02

传感器作为信息科学领域的源头技术，用以直接感受被测对象，它所获得的信息正确与否直接关系到整个测量或控制系统的成败。汽车产品、电子通讯等产业的迅猛发展离不开传感器与检测技术。“传感器与检测技术”作为高职院校电子类专业主要职业技能课程之一，强调培养学生的工程素质和工程实践能力。[1]面对课程特点和当前授课对象，要实现高职人才培养目标和市场需求的有效衔接，迫切需要进行课程改革。要实现新一轮课程改革的目标，必须推进课程教学模式的转变。课程教学模式的转变是否合理将直接影响到学生对后续课程学习效果的好坏以及综合职业能力培养质量的高低。

一、“传感器与检测技术”课程特点与授课学生现状

1.“传感器与检测技术”课程特点

“传感器与检测技术”与工程实际结合紧密，集电学、光学、化学、数学、力学、机械、工艺和加工等于一体，主要介绍各种传感器的内部结构、测量电路、应用领域以及敏感元件的工作原理、制作材料和工艺等。传感器种类繁多，原理分析枯燥难懂，测量电路和检测系统繁琐复杂是本课程的最大特点。[2]同时，一系列新型高品质的传感器不断涌现，客观要求教学内容能够与时俱进。传统的课程设置形态重理论轻实践、轻技能培养，同时理论实践分离。这种以课堂教学为主的教学方法和以理论考试为主的评价方式，日益显露其弊端。在以培养创新型人才为核心的素质教育中，如何优化教学模式，改进课程设置，加强课程的内涵建设，是“传感器与检测技术”课程亟待进行教学改革的客观要求。

2.“传感器与检测技术”授课学生现状

在新的招生政策下，高职院校新生生源起点较低，而其中文科生比例又相对上升，这些学生的理论基础较为薄弱。“传感器与检测技术”课程授课对象多为大三学生，部分学生即使有学习的欲望，也会在以教师为中心的灌输式教学模式下将原有的自信心摧毁，逐渐养成不爱问、不想问，甚至不知道问“为什么”的学习习惯。学生在校期间难以练就一身过硬技能，这也就导致大量毕业生不能及时找到理想工作，而与此同时企业又难以聘用到急需技能型人才的对立局面的存在。在新的教育形式下，认真探究“传感器与检测技术”课程的教学改革以改进教学方法和模式，激发学生的好奇心和求知欲，以提高新形势下学生竞争能力，就显得尤为重要。

二、学做合一教学模式的设计与实施

1.学做合一教学模式的设计

随着高职教育教学方法的研究逐渐深入，教学方法必须以培养高技能应用型人才为切入点也得到了职教界的共识，广大教学工作者亦在积极探寻教学方法改革。[3]项目式教学是当前职业教育中一种比较有效的教学方法，也是当前职业教育教学改革的基本取向。

“传感器与检测技术”课程教学内容的设计需要根据专业培养方案，同时参照相关的职业资格标准、行业标准，结合课程综合性强、实践性强、更新快的特点，充分利用学生的可塑性，在基于工作过程的教学过程中，精心组织典型项目。立足使学生掌握主要传感器的原理、特性，掌握各种应用条件下传感器的选用原则和应用电路设计的教学目标，合理设计教学情境。学生是整个教学过程的主体，学生在做中学，在学中做，进而将求知、做事和技能有机结合，将学和做有效合一。

2.学做合一教学模式的实施

以工作任务为驱动，在课程教学实施过程中，充分考虑工作过程特点和教学过程特点两者的有机结合，教学过程精心设计4个典型项目和3个教学情境。

（1）典型项目设计。典型项目设计如表1所示。

结合当前学情精心设计和组织项目，项目验收要求采用阶梯方式，使得每位学生都能“做”起来，并在做的过程中有所收获。例如，表1所示项目一以温湿度监控报警器为载体，开始项目设计之前，给学生明确验收要求，包括基本要求和进阶要求。基本要求需要做到：传感器合理选型；感测温、湿度实现超过阈值报警功能。进阶要求依次为：数码管显示温、湿度值，蜂鸣器报警；液晶屏显示温、湿度值，蜂鸣器报警；液晶屏显示温、湿度值，语音模块报警；无线监控。基础较薄弱的学生可以选择完成最基本要求的内容，在有事可做的过程中他们会逐渐体会到成就感，进而建立起学习的自信心；基础相对较强的学生也不会闲着，他们可以选择要求相对较高的内容，甚至发挥自己创造性思维，自主设计和制作产品，借此学会合作，学会交流，掌握技能。在这一过程中，学生自由组合，5人为1小组，小组内再各有分工，通过小组间的设计比赛、焊接比赛、功效比赛、组间评议等方式，学习温度传感器和湿度传感器的相关知识点。

（2）教学情境设计。根据职业技能标准，课程教学过程设计3个教学情境。

1）以压电式手电筒、压电式野营点火器为实例，带动学生思考其功能实现机理，引导学生学习压电式传感器的工作原理，依托多媒体课件丰富的动态效果帮助学生较感性地认识压电效应以及压电式传感器在交通监测、刀具切削监测、触摸键盘等典型电路中的应用。

2）以转速测量仪为实例，调动学生积极参与讨论，引导学生学习霍尔传感器的检测方法、电路设计以及典型应用。

3）以红外自动干手器和条形码扫描笔为实例，引导学生认识莫尔条纹，掌握光电传感器的工作原理，以及光纤传感器对诸如CO等敏感气体的监测作用。

涉及传感器工作原理及其测量电路等理论知识的讲解时，以回溯的方式引导学生结合已经掌握的传感器类型，对“要实现这一功能能否用其他传感器来替代现有传感器”展开讨论，并从中做出各类传感器的优劣对比。在这一过程中，教学内容被转换为个体的学习任务，学生不再是单纯的接受者，借助无限的思考空间，学生自身的创新能力和动手实践能力得到充分的锻炼与提高。

三、结论

高职教育以培养高技能应用型人才为目标，特别强调理论联系实践。“传感器与检测技术”在近几年的课程教学中，立足当前学情，改革教学模式，将知识传授、实践能力培养、综合素质教育融为一体，实现了以学生为主体的“学”与“做”的有效统一。新材料、新效应、新工艺的问世不断促进着传感器市场的发展，“传感器与检测技术”课程教学不仅要适应需求的变化，更要有一定的前瞻性。因此需要不断探索行之有效的教学方法，以实现学生在校所学与就业岗位的无缝对接。

参考文献：

传感器技术论文篇7

随着传感器技术的不断发展，它们在科学教学中的应用也逐渐广泛。传感器技术具有科学数据的实时收集、多种类型的数据呈现方式以及变化过程回放等功能，为传统手段所无法实现的实验设计提供了诸多可能。传感器技术应用于教学，可以使微观现象宏观化、抽象概念和理论具体化，从而为学生科学概念的深度理解提供了有力的支持。[1]近几年来，随着传感器技术的不断推广及其在沿海发达城市的广泛使用，与之相关的教学要素也正悄然地发生了变化，如教学模式、实验内容、教学理念、教材开发等，均给传感器技术的教学应用带来了一定的影响。其中关于基础传感器技术实验内容的开发成为重点，教学应用的探讨也引起了一定的关注。[2]国内曾有学者对近几年来传感器应用于我国教学的研究现状和特点进行了多方面的讨论，为相关研究提供了参考。[3]而对有关国外传感器应用的教学研究内容及特点的讨论较少。为弥补这方面的缺失，本文在文献研究的基础上，从学生概念学习、教学模式、教师使用情况和教师培训模式等方面进行分析，试图就国外传感器技术的教学研究内容及其特点做些梳理，并结合国内情况加以讨论，提出一些建议，为我国相关领域的研究提供有益的启示和借鉴。

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

【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：

传感器技术论文篇9

中图分类号:G712.3 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2012) 12-0200-01

一、引言

《传感器技术》课程涉及机械、物理、化学,光学、材料、电子、生物、半导体、信息处理等众多学科领域,属于交叉学科,是一门理论性强、与工程实践紧密结合的课程。它在本专业的职业能力培养中起着承前启后的重要作用。在教学过程中,一方面要求学生具有扎实的基础理论和专业知识,另一方面也要求教师引导学生从各种繁多的被测量和测量仪器中归纳出检测技术的一些基本原理和特性,以便举一反三、灵活应用,培养学生的综合运用能力。

目前传感器技术课程的教学主要有两种方式:一为传统的按测量原理分类介绍传感器知识并基于理论假设项目教学,这种分类方法侧重于传感器的原理性知识掌握和传感器改革,这跟学生走上工作岗位后对传感器技术的应用需求不一致,且跟当前传感器的集成化、智能化等发展趋势相矛盾;二为以项目为载体进行教学,但是传感器本身种类繁多,单纯的以项目为载体进行教学涉及到的传感器太少,不足以涵盖传感器的整体状况,缺乏知识的系统性,不利于学生从整体上理解和掌握传感器技术知识。因此,结合职业院校以行业为先导、以能力为本位以及工学结合等特点,本课程改革结合以上两种方式的优点和当前传感器技术发展趋势来调整课程体系架构和教学方式。

二、课程改革理念

以教育部2006年16号文件精神为基准,根据我院自动化系电气自动化专业职业岗位的能力要求来改革课程,突出电气自动化专业学生的传感器选型与应用的职业能力培养。本课程的课程目标为培养学生传感器选型能力、典型测量转换电路设计制作能力、常见传感器安装、检测和维护能力;根据传感器技术的特点和发展趋势调整课程知识体系架构;根据该专业职业岗位的工作内容改革课程内容和能力达成项目;根据该专业职业岗位的典型工作项目来改革课程教学方法和手段。

三、课程改革思路

根据我院自动化系《电气自动化专业人才培养方案》确定的职业岗位群,面向西部电气电子电器产业,本课程改革采用工学结合的方式,注重学生素质培养,主要作了以下几方面的思考与改变:

(一)课程目标的改变。从传统的着重讲解传感器结构、原理与应用向培养选型、改革和制作具体传感检测电路的能力上转变。

(二)课程体系的改变。从传统的通过按测量原理分类介绍传感器以及前些年的纯粹以项目为导向学习传感器转变为按被测量(即功能)来实施传感器的教学,以使学生在了解传感器工作原理、特性的基础上,容易根据测量对象来选择传感器;引入典型的实际工程应用项目,指导学生应用选择的传感器进行信号处理电路改革和应用。

四、教学模式的设计

采用系统性知识教学与模块化教学相结合的方式,真实产品作引导、任务驱动组织教学工作,以学生为中心,小组合作为基础,在真实的环境下完成传感器技术的学习性工作任务,培养学生适应职业岗位的工作能力,实现与工作岗位零距离接触。

五、多种教学方法的运用

在典型传感器工程应用学习项目中,每个都是一个完整的工作过程,学生都会经历“资讯(信息收集)决策(拟定方案)计划(制定实施细则)实施检查评估总结分析提高)”六个阶段,老师带着学生完成六个阶段的工作任务,手把手教学生怎样做,让学生体会每一阶段具体工作任务,为走向工作岗位、参加工作积累经验。

在具体的理论、实训教学中,引入多媒体教学手段,讨论法、演讲法和反思法等微观教学法的交替使用,使教学过程丰富多彩,并且充分运用引导文等行动导向教学法,使得学生学习主动性、进取心大大增强。

六、结论

本课程改革秉承“以行业为先导、以能力为本位、以学生为中心、根据实际工作所需确定教学内容”的理念,以服务为宗旨,以就业为导向,走产学结合发展道路,融“教、学、做”为一体,强化学生职业岗位能力的培养开发。整个课程以传感器的典型技术、典型应用为主线,建立了按被测量(即功能)介绍传感器技术知识和以具体工程应用项目为单元、以典型控制项目为载体的课程内容相结合的结构。理论教学方法与实训锻炼相结合激发了学生学习的兴趣,提高了教学效果,使学生掌握了传感器技术的基本理论同时,学习锻炼了根据要求实施传感器选型、典型测量转换电路设计制作、常见传感器安装、检测和维护等能力。

参考文献:

[1]苑惠娟,秦勇,王洋,吴海滨,周真.检测技术课程的教学改革研究[C].Proceedings of 2010 Third International Conference on Education Technology and Training,2010(4):91-92

传感器技术论文篇10

1、前言

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

作者简介：张鹏（1980-），男，黑龙江哈尔滨人，黑龙江工程学院电气与信息工程学院，讲师；吴东艳（1975-），女，黑龙江哈尔滨人，黑龙江工程学院电气与信息工程学院，讲师。（黑龙江 哈尔滨 150050）

基金项目：本文系2012年黑龙江工程学院教学改革项目（项目编号：JG2012046）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）19-0068-02

现代信息技术的三大支柱是传感器技术、通信技术和计算机技术，它们分别构成信息系统的“感官”、“神经”和“大脑”。因此，传感器技术是信息社会的重要基础技术，传感器是信息获取系统的首要部件。目前，传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程甚至文物保护等领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目都离不开各种各样的传感器。由此可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用是十分明显的。

“卓越计划”是教育部“卓越工程师教育培养计划”的简称，是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020年）》的重大改革项目。我国“卓越工程师教育培养计划”于2010年6月开始实施，旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务。[1]

“卓越计划”具有三个特点：一是行业企业深度参与培养过程；二是学校按通用标准和行业标准培养工程人才；三是强化培养学生的工程能力和创新能力。这就要求高校培养的学生在拥有坚实的理论基础的同时，又要有过硬的工程应用技能，同时也对高校的课程教学提出了新的要求。针对上述情况，本文探讨了当前传感器教学过程中存在的问题，针对“卓越计划”的实施要求提出了一些改革措施，在教学实践活动中取得了较好的教学效果。

一、当前教学状况

传感器课程是电类专业，如测控、自动化、电子信息等专业的一门重要课程，具有很强的实践性。它是讲述传感器与自动检测技术的实用科学，在现代检测与控制系统中有着举足轻重的作用。该课程主要介绍常用传感器的基本原理、结构、特性和应用以及相关的信息处理技术，是一门内容繁杂的交叉学科，涉及物理学、电学、磁学、力学、光学、声学、化学、计算机技术等多门学科，知识密集性强，内容离散性大，应用性较强。

长期以来，传感器及检测技术课程在教学内容上侧重于各种传感器原理的讲解；在教学方法上主要以课堂讲解为主，同时根据教学内容开设少量验证性及综合性教学实验。这种教学方式存在明显不足，主要表现在以下几点：

（1）学生在学习过程中接触最多的是传感器工作原理，无法见到实物，从而对传感器缺乏感性认识。一些相似的原理介绍会让学生觉得教学内容枯燥，从而对学习失去兴趣。教师在讲解传感器及应用电路的分析方法时，同实际应用结合较少，影响了学生的学习兴趣。

（2）传感器技术和微电子技术发展的速度很快，各种新型的传感器不断涌现，但当前大部分教材中没有或很少提及新型传感器技术的理论知识及其应用，不利于学生知识面的拓展。

（3）传感器课程的内容主要包括传感器原理和检测技术两部分，主要内容是传感器原理部分，检测技术内容较少。教材中，传感器原理部分主要介绍传感器的工作原理、内部结构、转换电路，甚至是敏感元件的制作材料和工作原理等，内容繁杂，不仅涉及电学、磁学等多门学科，还涉及工业现场的一些实际情况及制作工艺学等。其中很多内容对学生来说过于陌生，过多篇幅阐述这部分内容会增加学生的畏难情绪，影响学生学习的积极性。

（4）传统教学手段是理论教学加实验，而且以理论教学为主。以黑龙江工程学院为例，大纲规定总课时为48学时。其中，理论教学40学时、实验8学时。在理论教学过程中，教师讲解较费力，而学生听起来较困难，学习积极性不高。实验也基本是对着理论进行验证性实验，缺乏创新性，收效甚微。

（5）课程考核方法一般是以考试为主，辅以作业、考勤评价学生的学习状况。这种考核方法无法激发学生学习的积极性和主动性，不能真实反映学生的学习能力、对知识的掌握程度及其专业应用能力，在某种程度上不利于学生提高自身的综合能力。

为了改变这种教学状况，对传感器课程的教学内容、方法和手段、实验教学方法以及考核机制进行全面改革，使学生既能了解基本原理又能了解实际对象，将理论与实际紧密结合起来，从而提高学生的创新能力、动手能力和工程实践能力，进而满足“卓越计划”提出的要求。

二、教学改革措施

结合黑龙江工程学院电气与信息工程学院的实际情况和“卓越计划”的要求，对传感器及检测技术课程从课堂教学、实践教学和课程考核三个方面进行了全方位的改革和探索。

1.课堂教学的改革

针对“卓越计划”和学校应用型人才的培养要求，依据相关行业的标准制定新的教学大纲，调整传感器原理授课比例，彻底改变传统的重理论、轻实践的教学思路。在讲解完传感器的相关理论之后，从应用的角度将重点放在传感器的工程使用方面。将传感器的应用要点全面展现给学生，努力做到学生在完成理论课程的学习后可以使用实际传感器进行工程测量等应用。为了利用有限的学时来解决主要的问题，避免时间不必要的浪费，在制定大纲时认真分析前后续课程的交叉知识，尽量避免知识的重复讲授。

引入项目教学法，将大纲中的教学内容按照工程相似性进行分类，以生产实践中的具体项目为基础，实现教学内容与工程项目的有机结合，将知识点融入到具体的工程项目中，在教师的指导下学生以小组为单位，自己参与传感器应用项目的设计、仿真、制作、调试和改进的全过程，最终得到结果并进行展示和自我评价。

在结合传统的教学方式和方法的同时，引入展示法、启发法、课堂讨论法等教学方法。购买一些具有代表性的传感器实物，并在教学中将实物展示给学生，使学生能够在第一时间获得较充分的感性知识；采用启发式教学，通过生动地讲述使学生产生联想，给学生留下深刻印象；充分发挥学生的学习主动性，针对学生感兴趣的问题，在学生进行独立思考之后留出一定时间共同讨论，让学生积极参与到课堂教学中，使课堂上的学生变被动为主动，从而提高学生的学习兴趣；为学生提供传感器参考资料和相关科技文献，鼓励其课下阅读，从而领会、消化、巩固和扩大知识面，提高学生的自学能力，养成良好的读书习惯；以调研报告的形式，鼓励学生通过一些渠道去了解广大工厂企业中的传感器应用情况，使学生具有进一步与企业接触的经历。

在授课过程中，结合“卓越计划”的要求，以教师自编的教案和讲稿为主，不断更新新型传感器的部分内容，逐步形成以项目教学法为主线的传感器教材，从而满足应用型人才的培养要求。

2.实验教学的改革

突破传统的实验教学方法，将产品实例分析引入实验课堂。为学生准备实际的传感器实物，让学生在拆开并分析其内部工作原理的基础上绘出内部电路，并搭建外部输出电路进行实验，让学生在动手的同时锻炼思维能力。

引入基于Proteus的虚拟实验方法，使学生摆脱对实验室的依赖，降低实验成本，激发学生的学习兴趣，提高学生的学习效率。让学生在脱离实验室的情况下进行自助实验。通过使用Proteus电路仿真功能，让学生在课下进行传感器驱动电路和测量电路的仿真实验，加深对实验电路的理解，并尽可能地对实验电路进行优化。在使用Proteus电路仿真的基础上，通过实验设备对电路仿真结果进行验证，找到仿真结果和实验结果的区别所在，并对电路进行进一步改进，真正达到通过实验锻炼学生应用能力的目的。

通过上述实践环节的改革，学生的实际动手能力和设计能力有了很大的提高，为学生创新能力和工程能力的培养打下坚实基础。

3.课程考核方法改革

在传统考核方式的基础上，结合课堂教学改革措施，引入新的考核机制，实行多元化、全方位的考核方式，综合考查学生的学习能力和工程实践能力，激发学生学习的积极性，提高学生的综合能力。

降低卷面成绩在课程考核成绩中的比重，将原来的试卷成绩占60%更改为30%。试卷中去掉原有传感器应用方面的考核内容，把重点放在传感器相关原理的考核上，着重考查学生的理论掌握情况。对传感器应用能力的考核占课程考核成绩的70%，主要由课堂表现（15%）、项目完成情况（10%）、实验考核成绩（40%）和传感器应用设计报告（5%）组成。其中，课堂表现成绩依据出勤、作业、课堂讨论、调研报告等情况给出；传感器应用设计报告成绩依据学生提交的设计报告情况给出。

在项目教学法中，授课教师监控学生完成工程项目的每一个步骤，依据项目的完成情况给出学生的项目完成成绩。实验考核成绩包含虚拟实验完成情况、实验准备、实验操作、实验报告、实验创新和实验考试共六个方面的全方位实验考核体系。从实验整体出发，培养学生各项实验能力，提高学生综合素质，提倡自主实验，提高学生的学习自主性，通过定性定量的实验操作考核来提高学生的实际动手能力，以实验创新考核来推动学生的创新能力，真正提高实验教学效果。对于实验考核不合格的采用一票否决制，即取消其理论课考试资格，进而督促学生提高实际的动手能力。

三、结束语

“卓越计划”对于培养一批创新性强、能够适应经济和社会发展需求的各类工程科技人才、着力解决高等工程教育中的实践性和创新性问题、提高科技创新能力、加快经济发展方式的转变、实现未来我国经济社会的持续发展具有重要意义。这无论对学校、教师还是学生都提出了新的要求，更需要参与人不断地更新理念，特别是教师这一重要环节。[5]

本文针对在传感器课程教学过程中所出现的问题，从课堂教学、实践教学和实践考核三个方面对传感器课程进行了全方位的改革与尝试，其主旨在于探索一套符合卓越工程师计划和应用型本科教学要求的传感器课程教学方法。实践表明，通过上述改革增强了学生学习的兴趣和热情，提高了学生学习的效果，使学生在掌握传感器技术的同时提高了学习能力、工程实践能力和创新能力。

参考文献：

[1]林健.“卓越工程师教育培养计划”通用标准研制[J].高等工程教育研究，2010，（4）：21-29.

[2]刘丽.传感器与检测技术虚拟实验教学研究和实践[J].中国电力教育，2011，（13）：118-119.

传感器技术论文篇12

中图分类号 TU85 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）06-0072-01

传感器技术的应用很广，其在机电技术中具有不可或缺的作用，是实现机电设备的自动化的关键。传感器的技术水平越高，所能实现的机电设备的自动化水平也就越高。随着我国社会对科学技术的大力倡导和支持，我国的各行各业都在开始朝着自动化方向发展，大大提高了社会生产效率和人民的生活质量水平，同时在现阶段，以传感器为关键技术核心的现代化自动化技术已经渗透到和应用到社会的各个行业，从机械制造领域、医疗卫生领域、化工等到环境监测系统以及航空航天领域等，到处都离不开传感器技术，传感器技术的快速发展是未来的人工智能技术的福音，为其发展提供了有利的条件。如果在社会各行业中没有传感器技术的存在，那么机电系统的许多必要功能将无法快速准确的实现。本文就传感器技术在机电一体化技术中的应用展开简单的分析和介绍。

1 国内传感器技术的不足

我国的研究院所是我国研究先进技术的集中场所，因此也是我国传感器技术研究集中的场所，我国的传感器技术与国外先进的技术在模拟和设计方法上有一定的差距，另外，在高端的制造设备以及微细精微加工技术上同样也存在差距。这两方面不足严重阻碍了我国高端传感器的研究和生产，因此，我们需要认清楚我们与外国存在的差距，了解到我们存在的不足，坚持不懈攻克难题，突破高精尖技术，促进我国的传感器技术更进一步的发展，为将来的人工智能技术打下深厚的基础。

2 机电设备中传感器技术的应用

传感器技术的出现和发展并且运用到机电技术中，使得机电技术的发展迈进一个新的台阶，促进了机电自动化和一体化的快速发展。一方面提高了机电技术的可靠性，还很大程度上提升了机电技术的灵敏度和精确度，从而使得光学技术、通信技术能够渗入到机电技术中去，促进机电一体化和自动化的实现。在精细加工技术中，由于传感器技术具有很高的可靠性，使得加工^程中的抗干扰能力得到了较大的提升；另一方面，传感器技术应用在机电技术中能让非接触型检测在一定程度上得以实现，由于传感器技术能够将人工智能、神经网络技术以及光学技术这3种先进的技术融合到传感器原件中，直接促进了微电子技术的进步和信息化设备的快速出现。传感器技术为现代化的机电技术注入了新的活力，为机电技术的发展开拓了视野，因此，为实现人工智能化和机械设备的使用自动化，我们需要坚持提升传感器技术的可靠性和准确真实性，从而在最大程度上保证信息的接收和输出稳定可靠，并通过相关科研单位深入研究解决在实际运用过程中出现的干扰等问题。

3 传感器技术在机电技术中的应用

3.1 传感器技术在机器人中的应用

机器人之所以能够实现准确无误的操作，就是因为机器人的内部充满了各种系统的传感器原件，这些传感器原件保证了机器人能够感知自身动作、感知操作对象以及感知工作环境等，这些都需要有机器人内部的传感器来获取相应的位置、移动、速度等，从而实现对自身动作、操作对象以及工作环境的感知从而反馈出来，指导机器人做出正确、准确无误的动作。

3.2 传感器技术在机械加工过程中的应用

1）在机械加工的切削过程和机床运行过程中传感器技术占据着非常重要的地位，在机械加工的切削过程中因为加入传感器技术使得其能够实现加工生产效率和工业制造成本的最大优化，从而帮助我们来选择最为合适的材料去除率，同时，传感器技术还能够帮助机械加工的切削力度、状态以及厚度等，从而方便我们进行机器控制。在机械加工的机床运行过程中，传感器技术为轴承回转体系、动力系统、工作环境以及安全的运行过程提供信息监测，从而保障机床运行的停留时间、被加工材料的表面光洁程度、加工精密度在合理科学的标准范围之内。

2）在机械加工的工件过程中传感器依然发挥着不可或缺的作用。在机械加工的实际操作工作当中，工件所需要做的传感器监测工作是最多的，因为机械加工的切削和机床运行中传感器监测相比，机械加工过程的工件传感器监测的主要是要通过传感器监测来保证工件加工过程的质量可靠，确保加工出来的工件符合使用标准。传感器技术在工件监测中的运用使得加工工序和零件加工标准更加配套，监测和分辨工件是否是将要加工的工件。同时传感器技术在机械加工的工件监测过程中还能够是被处工件的安装和加工完成之后的工件的表面是否和规定以及是否还有加工余地。这些传感器技术发挥出来的作用是在机械加工的工件加工过程中不可或缺的，能够帮助我们实现更为准确、科学合理的加工程序。

3）传感器技术在机电自动化中的应用。传感器技术的出现极大地促进了机电自动化的实现，是机电自动化进程中一项不可或缺的技术。众所周知，汽车已经步入我们千家万户，汽车的驾驶过程也越来越安全，这些都是传感器技术在发挥着重要作用。汽车内部的机电自动化和一体化需要智能控制系统来实现，而不是传统的机械控制，汽车性能的不断增强、汽车的人机工程和人性化的不断进步、汽车的燃油消耗控制系统、汽车的尾气排放控制系统、安全驾驶系统、汽车安全驾驶辅助系统等系统都需要传感器技术的支持。正是因为传感器技术的支持，才使得这些我们对汽车最为关注的几个方面不断的进步，不断的人性化、智能化、自动化。

4 结论

传感器技术在机电技术中的应用大大促进了机电的一体化和自动化，为我们的生产生活提供了巨大的便利。同时，传感器技术一定会成为一项火热的研究项目，其发展的方向和趋势会向着先进的计算方法、高端精微加工技术、先进封装技术以及可靠性研究等方面发展，传感器技术一定会成为机械、机电加工过程、人工智能过程以及社会各个生产过程的一项不可或缺的技术。我们的研究院所的不断研究和探索，一定会使其向着我们人民生活更加便利的方向发展。

参考文献