学研教协同在传感技术及应用课程中的应用

侯向锋,周兆丰,司佑全,鲁池梅,王凤琴

(湖北师范学院 物理与电子科学学院， 湖北 黄石 435002)

学研教协同在传感技术及应用课程中的应用

侯向锋,周兆丰,司佑全,鲁池梅,王凤琴

(湖北师范学院 物理与电子科学学院， 湖北 黄石 435002)

首先简要介绍学研教协同理念以及传感技术及应用课程的教学现状，然后详细说明学研教协同理念在传感技术及应用课程的理论教学、实验教学和课外活动中的应用，最后实践证明学研教协同理念的贯彻，提高了学生的学习兴趣、创新能力和实践能力，解决了教师教学与科研之间的矛盾。

学研教协同;传感技术及应用;创新能力;实践能力

0 前言

从现代大学的理念来看，高校的教学与科研是统一的。教学和科研是高校培养创新型人才过程的两个方面，教学和科研互相促进，哪一个方面的作用都不可忽视[1]。尽管从理论上讲教学与科研是协调的、相互促进的，但在实践中矛盾多于协调。此外，高等教育教学中还存在教与学主体错位、理论与实践脱节的问题[2]。因此，在教学质量工程和教学改革建设中，如何处理好教与学、教学与科研以及理论与实践的相互关系，便成为高等教育教学改革的一个难题[3]。

传感技术及应用课程是电子信息科学与技术、电子信息工程、光电信息工程、自动化、机电一体化、计算机应用等专业的专业课或专业基础课。通过该课程的学习，培养学生利用传感技术、电子技术和通信技术解决生产实际中信息采集与处理问题的能力，为工业系统的设计与开发奠定基础。传感技术是集光、机、电、磁、热、力等知识于一体的实践性很强的技术，涉及信息获取、信息变换、信息处理等各个过程，且特别重视新材料、新效应的开发。因此，传感技术及应用课程信息量较大，涉及范围较广。该课程各章节教学内容相对独立，缺乏连续性和系统性。总学时比较少，理论课时相对较多，有限的实验课也主要是上些验证性的实验。这让学生感觉知识点多且分散，感觉内容枯燥、难学，没有兴趣。虽然在理论课上，常见传感器的结构、原理、应用、基本测量电路和使用注意事项都讲，但是实际使用时，学生却无从下手，不知道如何选用传感器，或者不知道如何设计测量电路。教师因为科研压力或者因为教学上得不到学生认可，教学积极性难以提高。传感技术及应用的教学也摆脱不了教与学主体错位、理论与实践脱节、教学和科研的矛盾。通过长期对该课程的教学改革与积累，在传感技术及应用的教学中引入学研教协同的教育理念，纠正教与学主体的错位、理论与实践的脱节，为教师寻找解决教学与科研矛盾的方法，为学生找到提高创新能力、实践能力的途径。

1 学研教协同理念

19世纪以前，大学的主要职责是教学即传授知识。19世纪初，德国教育家洪堡在创办柏林大学时鲜明地提出了“教学与科研统一”的重要原则。“教学与科研统一”的理念催生了美国研究型大学的诞生。研究型大学的成功之处就在于它将教学与科研紧密结合，其科研是原创性科研，教学是研究式教学，通过高水平的教学与科研培养高水平的创造型人才。大学承担高层次研究项目，提升了大学自身的学术水平，使人才培养和科学研究很好地结合起来并处于相互促进的良性循环之中。

学研教协同是一种新型的现代大学理念[4]，与“教学与科研统一”原则一脉相承，且又融入了新的内容。学研教协同是指学生的“学”、教师的“研”与“教”协调统一、紧密结合、相互促进。学研教协同，强调大学教育中教学与科研统一以及教与学互动。学生参加科研是教学与科研统一的条件，教师和学生都参与科学研究是教与学互动的纽带。

学研教协同可以有效解决目前高等教育中教师的“教”与学生的“学”之间的矛盾以及教师的“教学”与“科研”之间的矛盾。它适用于高等教育中的各科教学，所以本文把学研教协同理念引入到传感技术及应用课程中。

2 学研教协同在传感技术及应用教学中的应用

近几年，我们把学研教协同原则应用到传感技术及应用的教学中。

2.1理论教学

传统的传感技术及应用课程理论教学中，其教学内容侧重各种传感器原理和测量处理电路的讲解，其教学方法主要以讲解为主，同时根据教学内容开设少量验证性实验。这种先抽象后具体的教学方式违背了学生的认知规律，因为学生首先接触到的是传感器测量原理，见不到具体传感器，缺乏直观认识，影响了学生的学习积极性。学生当然也就不认可教师的教学，对教师的评价不好；教师上课情绪也会受到负面影响，再加上科研工作的压力，进而进入恶性循环。

把学研教协同原则运用到传感技术及应用课程的理论教学中，教师尝试把自己的科研项目或科研成果以一种恰当的形式引入课堂。比如在讲热电式传感器这一章时，教师会把热电阻传感器Pt100及Cu50、负温度系数热敏电阻NTC、K型热电偶、集成温度传感器AD590及DS18B20带入理论课堂。首先让学生对热电式传感器有一个直观认识，这样学生的学习兴趣一下就被调动起来。教师趁着学生的学习热情，再引导他们思考这六个传感器是不是每一个都可以用来完成科研项目“数字体温表”。这时候的教室里，教师不需要组织课堂纪律，学生们都正在根据自己的已有知识认真地思考问题。此时，教师只需要带着学生一起分析“数字体温表”这个项目中关于传感器的技术指标——测量范围在35℃～42℃；测量精度±1℃.关于该项目的其它技术指标比如体积、功耗等暂且不考虑。这样，很快学生就会有自己的答案。“需要知道这几个温度传感器的量程。”“应该不行，要考虑精度。”然后，教师带着学生学习以这六个传感器为代表的每一类传感器。学生在教师教授的过程中，自然会注意区分各类传感器的应用场合、各类典型传感器的测量范围、测量精度、测量电路等等。等学完了这一章，教师再带着学生来分析“数字体温计”这个项目，再来选择传感器。此时，再把体积、功耗、成本等技术指标也提出来，以便于让学生把学过的电子技术、单片机等课程的知识和传感技器的知识融合在一起。

这种遵循了学研教协同原则的课堂教学，教师的科研项目补充了课堂教学素材，调动了学生的学习积极性，开阔了学生的视野，有效地提高了教学质量。这样的课堂教学，学生既能掌握传感器的基本原理，又能了解传感技术的实际应用，还深刻体会到课堂理论知识与生活实际的紧密关系。此外，学生对教师的评价很高。这样的课堂教学，教师把自己的教学与科研紧密的结合起来，不再因为科研而冷落了教学。教师也因为学生的认可，教学积极性有了很大的提高。

2.2实验教学

现在各大、中专院校的传感技术及应用课程的实验室多采用CSY2000系列传感器与检测技术实验台。该实验台集成度高，仅适于开设一些验证性实验。做实验时，学生不需要搭电路，因为所有的控制电路、测量电路分别集成在主控箱和测量模板中。

把学研教协同原则运用到传感技术及应用课程的实验教学中，在原有基本实验的基础上，教师逐渐增设了以科研项目、科研成果为背景的综合实验。增开的综合实验有数字体温表、自行车测速仪、粮仓温度监控系统、倒车防撞报警系统的设计、冰箱的无极调温、自动点熄路灯装置、实验室红外报警系统、停车场车位检测系统、家畜自动喂养机器人等等。这样，学生可以根据自己的能力和兴趣，自由组队，选做综合实验。学生在完成综合实验时，从传感器的选取、测量电路的设计一直到电路板的焊接、调试等都需要自己完成。在完成综合实验的过程中，小组成员要分工合作，培养了学生团结协作的精神。虽然花的时间多，但是学生收获也很大，他们不仅意识到传感技术及应用的理论知识的重要性，而且巩固了相应的理论知识。

这种遵循了学研教协同原则的实验教学，教师的科研项目丰富了实验内容，增强了学生做实验的兴趣，有效地提高了学生的实践能力。这样的实验教学，学生既能巩固传感器的基本原理，又能认识到传感技术在日常生活重要性，还培养了学生的合作精神。做了实验后，学生更能意识到传感技术及应用理论知识的重要性，又反过来促进学习理论知识的动力。这样的实验教学，教师不用做重复没有意义的实验器材的管理，而是很有挑战性的指导学生做自己科研项目或其中的一小部分，工作热情高涨。

2.3课外教学

鉴于传感技术及应用课程的课时有限，教师还会利用课外时间，指导感兴趣的学生参与到教师的科研项目中，比如冰箱的无极调温、停车场车位检测系统等项目。这样，学生就能真正从完成整个系统的角度去选择传感器及其它器件，把课堂所学理论知识与实际应用结合起来。参与教师的科研项目对学生创新能力和动手能力的培养发挥着重要的作用。同时，教师还指导学生书写科技论文，对自己完成的科研工作做总结，其中“基于热敏电阻的数字体温计”[5]就是学生公开发表的论文。此外，学生有了参与科研项目的经历，再参加大学生电子设计竞赛、大学生物理实验创新设计大赛等就有得天独厚的优势，其中大学生物理实验创新设计的作品“盲人导航眼镜”获得省级三等奖，被多家媒体报道。学生的参与，也给教师完成科研项目带来了新的思路和方法。

教师还鼓励学生申请本科生科研项目、大学生创新创业训练计划项目及实验室开放项目，让学生自己做主，提出新想法和新项目，在充分掌握传感技术及应用课程内容的同时，提升创新能力。这样，传感技术及应用课程的教学就不仅仅是知识的传授，更重要的是对学生的工程实践能力的培养，其中省级大学生创新创业训练计划项目“家畜喂养机器人的设计与实现”获批，“无线温度采集系统”等多项本科生科研项目获批，“自行车测速仪”等多项实验室开放项目获批。申请了项目的学生都深切地感觉到，遵循学研教协同原则的传感技术及应用课程的教学让他们受益匪浅。

此外，教师与社会的科技合作还为学生实习实践开拓了场所，比如我院多名学生到黄石科威自控有限公司实习或工作。

3 结论

在传感技术及应用课程中贯彻学研教协同的原则，实现了培养学生创新能力和实践能力的教学目的，实现了教与学的互动，实现了教学与科研的促进。学生自主学习传感技术及应用课程的热情加强，实践创新能力得到普遍提高，申请各种项目的人数显著增加，部分学生还具备了书写科技论文的能力，并对教师的教学充分认可。通过把学研教协同原则融入传感技术及应用课程，教师找到了教学和科研的结合点，不仅教师圆满的完成了科研项目，在教学上也取得了显著的成绩。总之，通过对在传感技术及应用课程中贯彻学研教协同的原则，有效提高了教学质量，有效增强了学生的创新精神，有效解决了教师教学与科研的矛盾。鉴于学研教协同原则在传感技术及应用课程中的成功应用，本文认为学研教协同原则值得在其他学科的教学中推广。

[1]杨德广,谢安邦.高等教育学[M].北京:高等教育出版社,2009.

[2]张成霞.计算机应用类项目化教学模式的行动研究[D].南京：南京师范大学,2008.

[3]汪 锋.构建研究型大学的教学科研互动机制[J].中国高等教育,2011，(06):61～62.

[4]汪 芳,吴肖丽.学研教协同教学组织方式创新研究[J].现代商贸工业,2013,(09):132～133.

[5]涂艳华,张小满.基于热敏电阻的数字体温计[J].电子测试,2013,(15):63～64.

Applicationoflearning-research-teachingsynergyinsensortechniqueandapplicationcourse

HOU Xiang-feng,ZHOU Zhao-feng,SI You-quan, LU Chi-mei,WANG Feng-qin

(College of Physics and Electronic Science,Hubei Normal University,Huangshi 435002,China)

The concept of learning-research-teaching synergy and the status of sensor technique and application are briefly introduced. And then it is described in detail that the application of learning-research-teaching synergy in the theory teaching, experimental teaching and extracurricular activities of sensor technique and application course. Finally, practice proves that the learning-research-teaching synergy improves the learning interest, innovation and practical ability of students. Furthermore, the contradiction between teaching and research of teachers is solved.

learning-research-teaching synergy; sensor technique and application; innovative ability; practical ability

2013—12—23

侯向锋( 1980— )，女，硕士，讲师，主要从事信号获取与处理、模式识别、虚拟仪器方面的教学与研究工作.

G642.0

A

1009-2714(2014)03- 0092- 04

10.3969/j.issn.1009-2714.2014.03.021

基金支持：湖北师范学院教学研究项目(ZD201220、XJ201324、XJ201305)、湖北省教学研究项目(2010355)的资助。