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摘 要 介绍思维导图在传感器与检测技术课程教学中的应用，介绍科研与教学结合的研究与实践；分析课堂教学改革的重要性，并说明怎样将思维导图、科研成果应用于传感器与检测技术课程的教学，方法和结论对于提高传感器与检测技术课程的教学质量、提升工科院校学生的培养质量有一定帮助。
关键词 传感器与检测技术；思维导图；科研成果
中图分类号：G642.421 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2013）36-0122-03
1 前言
传感器与检测技术是面向工科专业的核心专业课。任何控制系统、检测系统，都以传感器作为系统前端，实现信号采集。没有先进的传感技术，就谈不上稳定、可靠、智能、先进的测控系统。广义的检测技术，包括信号的采集、转换、处理、显示等环节，它是测控系统的灵魂。先进的传感技术，配合先进的检测技术，可实现高精度的信号采集处理。此外，在很多非工科领域，传感器与检测技术也是重要的专业课程，如医学图像处理、医疗器材设计等，都需要先进的传感与检测技术实现医学图像采集、医疗机械动力机构运动控制。再如地理科学、地理信息遥感、多光谱GIS信息获取和处理等，都离不开传感与检测技术。
2 传感器与检测技术课程教学特点
传感器与检测技术是一门教师难教、学生难学的课程，其特点主要体现为知识的庞杂性、前续课程的多样性、知识点的离散性、技术的前沿性、内容的交叉性等。传感器与检测技术的前续课程包括高等数学、大学物理、电路、模电、数电、自动原理，以及机械、计算机、化工等学科的基础课程，学科的交叉、专业的交叉使学生学习本课程难度较大，但又为该课程的创新实践提供了基础。该课程在理论上具有一定深度，如误差理论、多种信号处理算法的引入，使该课程具有理论纵深。同时该课程在技术上又具有前沿性，计算机技术、集成电路技术的飞速发展，使传感器和检测系统的设计向网络化、集成化、智能化的方向发展，而新型传感器的讲解，对教师知识的前沿性提出了很高的要求。
培养宽口径、复合型，具有较强实践技能的人才，是工科以及非工科本科人才培养的共同需求[1]。尤其对于工科人才培养，应当以卓越工程师培养目标为指南，将课程教学与生产实践有机结合，为学生创造一个可以开阔视野、提高技能的学习环境。笔者长期从事传感器与检测技术课程教学，以下就教学过程中的做法和体会做进一步阐述。
3 思维导图在传感器与检测技术课程教学中的应用
传感器与检测技术内容的庞杂性、离散性等特点，使学生在课程内难以理解、消化教学内容。为此，本课程组研究在课程中引入思维导图的教学方式，促进课程内容的条理化，促进学生理解的有序化。思维导图[2]是英国人托尼·巴赞创造的一种提出笔记方法，它以直观形象的图示建立起各个概念之间的联系。思维导图是对发散性思维的表达，使学生的思维越来越清醒，越来越愿意接受新事物。
在课程教学中，可以将思维导图方式融入学生的课堂讨论中。如对传感器的分类可以让学生讨论，共同画出导图（见图1～图3），把传感器进行各个角度的分类，并渐渐引申出传感器的设计、应用等各个方面的知识。这只是简图，还可以在从多角度进一步扩展、延伸、细化，从而导出传感器各方面的知识。在这个过程中，学生对教学内容有了系统化的理解，在掌握传感器知识各个层次之间相互关系的基础上，建立起庞杂知识点之间的联系，并以该联系为基础，进一步拓展，充分锻炼了创新思维能力。
思维导图的引入，大大提高了学生的理解能力，将离散的、庞杂的传感器、检测技术教学内容有机综合为一个整体，每个知识节点都可追根溯源，每个分支都可找到对应的根结，并可逐渐引导出整个知识体系的每个节点。学生在分析讨论、笔记过程中，形成了与教师的交互，将思维的逻辑性和课程的教学内容有机结合在一起，将思维的创造性和课程的进程有机结合在一起，大大增强了课程的教学效果。
4 以科研促进教学
教学和科研相辅相成，相互促进，形成良性循环，这是每个高校教师应当追求的工作目标。但客观来讲，相比科研的收益来说，教学更多的是付出。如果仅仅依托书本，完成大纲的基本任务，虽也无可厚非，但这样的授课方式就成了纸上谈兵，使学生缺少生产实践中的感性认识。因此，教师将科研成果应用于教学中，和学生分享科研中的经验，帮助学生尽快建立起理论和实践联系的桥梁，应当成为高校教师的义务。
笔者在教学中努力将科研中碰到的问题、积累的经验、得到的结果在课堂上和学生分享，增加了学生的兴趣，优化了教学效果。如在涡流传感器讲授中，以科研中碰到的基于涡流传感器的焊缝跟踪系统为例，对基于单涡流传感器（见图4）、双涡流传感器（见图5）的焊缝检测系统进行介绍，尤其对传感器的布置、静态时传感器输出信号的规律、动态时传感器输出信号的变化、传感器输出信号调理等进行了详细的讲解。实践表明，学生不但对涡流传感器原理、接口电路设计方法有了深入的理解，而且对传感器的应用有了感性的认识。
在超声波传感器讲解中，将与企业合作的棉花残膜检测课题的技术与学生分享。目前我国棉区使用的农用地膜多为聚乙烯，残膜机收困难，混杂在籽棉中的残膜给棉花生产加工带来了严重的影响，给棉纺企业造成巨大损失。在课题上介绍了基于超声波的地膜检测系统，详细讲解了采用声波回波法检测混杂于籽棉的残膜。通过课堂讲解，学生了解了大功率超声波换能器发射及接收电路设计方法，并了解了怎样采用单片机实现回波信号处理及温度补偿。如图6、图7所示，将示波器采集的实验结果在课堂上进行展示，进一步增强学生对超声波性质、超声波回波与障碍物的关系等问题的深入认识。
4 总结
笔者认为，改进传感器与检测技术课堂教学方法，引入思维导图的教学方式，并将科研成果和科研经验引入课堂，可有效促进课堂教学质量的提高，充分发挥该课程在人才培养方面的作用。
参考文献
[1]傅戈雁，石世宏，李岚，等.创造教育渗透于专业教学过程的探索与实践[J].大学教育科学，2004（4）：51-53.
[2]赵国庆，陆志坚.“概念图”与“思维导图”辨析[J].中国电化教育，2004（8）.
关键词 传感器与检测技术；思维导图；科研成果
中图分类号：G642.421 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2013）36-0122-03
1 前言
传感器与检测技术是面向工科专业的核心专业课。任何控制系统、检测系统，都以传感器作为系统前端，实现信号采集。没有先进的传感技术，就谈不上稳定、可靠、智能、先进的测控系统。广义的检测技术，包括信号的采集、转换、处理、显示等环节，它是测控系统的灵魂。先进的传感技术，配合先进的检测技术，可实现高精度的信号采集处理。此外，在很多非工科领域，传感器与检测技术也是重要的专业课程，如医学图像处理、医疗器材设计等，都需要先进的传感与检测技术实现医学图像采集、医疗机械动力机构运动控制。再如地理科学、地理信息遥感、多光谱GIS信息获取和处理等，都离不开传感与检测技术。
2 传感器与检测技术课程教学特点
传感器与检测技术是一门教师难教、学生难学的课程，其特点主要体现为知识的庞杂性、前续课程的多样性、知识点的离散性、技术的前沿性、内容的交叉性等。传感器与检测技术的前续课程包括高等数学、大学物理、电路、模电、数电、自动原理，以及机械、计算机、化工等学科的基础课程，学科的交叉、专业的交叉使学生学习本课程难度较大，但又为该课程的创新实践提供了基础。该课程在理论上具有一定深度，如误差理论、多种信号处理算法的引入，使该课程具有理论纵深。同时该课程在技术上又具有前沿性，计算机技术、集成电路技术的飞速发展，使传感器和检测系统的设计向网络化、集成化、智能化的方向发展，而新型传感器的讲解，对教师知识的前沿性提出了很高的要求。
培养宽口径、复合型，具有较强实践技能的人才，是工科以及非工科本科人才培养的共同需求[1]。尤其对于工科人才培养，应当以卓越工程师培养目标为指南，将课程教学与生产实践有机结合，为学生创造一个可以开阔视野、提高技能的学习环境。笔者长期从事传感器与检测技术课程教学，以下就教学过程中的做法和体会做进一步阐述。
3 思维导图在传感器与检测技术课程教学中的应用
传感器与检测技术内容的庞杂性、离散性等特点，使学生在课程内难以理解、消化教学内容。为此，本课程组研究在课程中引入思维导图的教学方式，促进课程内容的条理化，促进学生理解的有序化。思维导图[2]是英国人托尼·巴赞创造的一种提出笔记方法，它以直观形象的图示建立起各个概念之间的联系。思维导图是对发散性思维的表达，使学生的思维越来越清醒，越来越愿意接受新事物。
在课程教学中，可以将思维导图方式融入学生的课堂讨论中。如对传感器的分类可以让学生讨论，共同画出导图（见图1～图3），把传感器进行各个角度的分类，并渐渐引申出传感器的设计、应用等各个方面的知识。这只是简图，还可以在从多角度进一步扩展、延伸、细化，从而导出传感器各方面的知识。在这个过程中，学生对教学内容有了系统化的理解，在掌握传感器知识各个层次之间相互关系的基础上，建立起庞杂知识点之间的联系，并以该联系为基础，进一步拓展，充分锻炼了创新思维能力。
思维导图的引入，大大提高了学生的理解能力，将离散的、庞杂的传感器、检测技术教学内容有机综合为一个整体，每个知识节点都可追根溯源，每个分支都可找到对应的根结，并可逐渐引导出整个知识体系的每个节点。学生在分析讨论、笔记过程中，形成了与教师的交互，将思维的逻辑性和课程的教学内容有机结合在一起，将思维的创造性和课程的进程有机结合在一起，大大增强了课程的教学效果。
4 以科研促进教学
教学和科研相辅相成，相互促进，形成良性循环，这是每个高校教师应当追求的工作目标。但客观来讲，相比科研的收益来说，教学更多的是付出。如果仅仅依托书本，完成大纲的基本任务，虽也无可厚非，但这样的授课方式就成了纸上谈兵，使学生缺少生产实践中的感性认识。因此，教师将科研成果应用于教学中，和学生分享科研中的经验，帮助学生尽快建立起理论和实践联系的桥梁，应当成为高校教师的义务。
笔者在教学中努力将科研中碰到的问题、积累的经验、得到的结果在课堂上和学生分享，增加了学生的兴趣，优化了教学效果。如在涡流传感器讲授中，以科研中碰到的基于涡流传感器的焊缝跟踪系统为例，对基于单涡流传感器（见图4）、双涡流传感器（见图5）的焊缝检测系统进行介绍，尤其对传感器的布置、静态时传感器输出信号的规律、动态时传感器输出信号的变化、传感器输出信号调理等进行了详细的讲解。实践表明，学生不但对涡流传感器原理、接口电路设计方法有了深入的理解，而且对传感器的应用有了感性的认识。
在超声波传感器讲解中，将与企业合作的棉花残膜检测课题的技术与学生分享。目前我国棉区使用的农用地膜多为聚乙烯，残膜机收困难，混杂在籽棉中的残膜给棉花生产加工带来了严重的影响，给棉纺企业造成巨大损失。在课题上介绍了基于超声波的地膜检测系统，详细讲解了采用声波回波法检测混杂于籽棉的残膜。通过课堂讲解，学生了解了大功率超声波换能器发射及接收电路设计方法，并了解了怎样采用单片机实现回波信号处理及温度补偿。如图6、图7所示，将示波器采集的实验结果在课堂上进行展示，进一步增强学生对超声波性质、超声波回波与障碍物的关系等问题的深入认识。
4 总结
笔者认为，改进传感器与检测技术课堂教学方法，引入思维导图的教学方式，并将科研成果和科研经验引入课堂，可有效促进课堂教学质量的提高，充分发挥该课程在人才培养方面的作用。
参考文献
[1]傅戈雁，石世宏，李岚，等.创造教育渗透于专业教学过程的探索与实践[J].大学教育科学，2004（4）：51-53.
[2]赵国庆，陆志坚.“概念图”与“思维导图”辨析[J].中国电化教育，2004（8）.