融合创新创业教育的传感器与检测技术实验平台设计与实践
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作者:经本钦 丘源 娄雨 黄和悦
摘 要 在分析传感器与检测技术课程实验课程存在创新性不足，实验平台功能单一的基础上，结合创新创业理念，提出允许跨平台设计，结合时代发展设计的思想，并提出传感器设计以解决实际问题为最终目标的理念，最后以实际的创新创业项目为例，给出了设计传感器实验的具体步骤。本文对于指导如何将创新创业教育理念融入传感器与检测技术的实验环节设计与课程指导具有较强的指导意义。
关键词 创新创业 传感器与检测技术 课程改革 实验平台设计
Abstract Based on the analysis of the lack of innovation and the single function of the experimental platform in the course of sensor and detection technology， combined with the concept of innovation and entrepreneurship， the paper puts forward the idea of allowing cross platform design， combining with the development of the times， and the idea of sensor design with the ultimate goal of solving practical problems. Finally， taking the actual innovation and entrepreneurship project as an example， it gives the design of sensor specific steps of the experiment. This paper has a strong guiding significance for guiding how to integrate the concept of innovation and entrepreneurship education into the experimental link design and curriculum guidance of sensor and detection technology.
Keywords innovation and entrepreneurship; sensor and detection technology; course reform; experiment platform design
0 引言
伴隨着国务院办公厅在2015年发布的《国务院办公厅关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》，全国各高校以“大众创业，万众创新”为主题进行了一轮理论和实验教学改革的讨论。[1-3]将创新创业的理念融入到专业课程的教育中，培养学生独立自主思考能力，提高学生应用知识解决实际问题的能力，逐渐成为了专业课程教育的宗旨。[4-5]
传感器与检测技术作为测控和电子类专业的专业课，学生学习的深度，知识掌握的深度对后续课程的学习有着重要影响。传统的理论课程以教授为主，实验课程则以验证性实验为主，学生的自动探索能力难以提高，积极性也不高。
1 实验平台存在的缺点
（1）开设的实验环节都是验证性实验，未能让学生参与到传感器的设计中。以测控技术与仪器专业的“传感器与检测技术”课程为例，该课程总课时为64课时，其中理论课时为48课时，实验课时为16课时。实验课程总共安排8个实验，全部为验证性实验。学生按照实验指导书操作步骤，能够容易快速地完成多种传感器的验证实验，但无法深入理解传感器的原理与应用，理论与实践脱节，致使大部分学生从实验中无法获得成就感。
（2）传感器功能单一，用途有限，不能开展自主实验。实验平台通常都由总平台搭载小模块平台的方式构成，总平台提供电源和仪表，分模块平台提供传感器的转换电路。这种方式思路比较清晰，设计与制造该平台都较为简单。但是平台通用性不强，各个传感器基于不同的分平台的方式，造成了整套设备体积庞大，但是用途却非常有限。学生实验过程中不能开展自主性实验，只能基于现有平台具备的功能完成验证性试验。
（3）考核方式单一。依据已经制定好的考核方法来考核学生的实验结果，对于学生来说既是一个正向激励措施，同时也是完成既定教学任务的要求之一。但是当学生的实验目标变得统一，甚至学生得到的实验数据都一致时，对学生的考核难度会增大，面对一样的实验数据，实验指导老师往往不知道学生是否真正理解了传感器的工作原理，而只能依据实验数据的好坏来判断学生是否理解原理。
2 实验平台设计
在考虑创新创业理念的基础上，设计“检测技术与传感器”课程的实验用传感器，需要考虑到创新创业理念和实验课程的侧重点不同。
首先，创新创业项目偏重创新，在创新的基础上创业，创新是前提，同时创新还要符合实际需求。传感器实验平台建设侧重基本理论，基本原理的教与学。
然而，在一定程度上，两者的宗旨却又是一样的，创新创业注重突破传统而进行创新，在创新的基础上进行创业，而传感器实验课程同样注重结合时代需要进行传感器的创新，对一些过时的，不再使用的传感器进行淘汰。而这样的淘汰仍然要做到万变不离其宗，一些传感器的核心理念仍然需要坚守。
在以上考虑的基础上，本文认为可以从以下三个方面对传感器的实验进行创新。
（1）实验设计上允许进行跨学科自主设计。现在社会科技发展迅速，目前遇到的科技问题往往不再是单一学科所能解决的。在传感器的设计上，需要考虑站在时代前沿，设计出符合时代需求的传感器。让学生带着创新创造的思维来上这门课程，并且在实验课上强化和鼓励学生进行跨学科创新，既是很好的把创新创业理念带入到了传感器的实验课堂，同时也能极大的改变传统的“填鸭式”教学，提高学生的学习积极性。 （2）以智能联网型传感器为主。未来的世界，是万物互联的世界，5G技术的崛起，让万物互联成为了具有坚实基础的事情，而在5G技术方面，中国无疑走在了时代的前列。这对于正在学习传感器技术的学生来说，既是机遇也是挑战。
新技术的崛起，充满了无限多的方向。充分发挥学生的主观能动性，从课堂上做好一个自主实验开始，培养学生良好的自主创新能力，这可以为他们应用好传感器的相关知识夯实坚定的基础。
（3）以解决实际问题为导向。创新创业项目里面，特别注重创意的实际转化和实用性，这在项目申报和项目展示中体现得特别明显。
在进行传感器课程的自主实验中，能够让学生带着创新创业的思维方式，注重以问题为导向，注重解决实际问题，将会极大的提高自主实验的成果转化率，使得实验不再是简单的实验，而是能够解决问题的实验。
3 实验设计实践
在分析了傳感器实验课程设计的指导方针后，本文以自主实验设计为例，分析一个好的自主实验如何融入创新创业的理念。
以自动浇花器设计为例，系统设计目标为根据当前土壤湿度值，跟用户设定湿度值对比，如果湿度过低，则从蓄水罐抽水灌溉的系统。该设计涉及土壤温湿度检测、液位检测、控制系统设计、供电设计、整机外观设计等方面。
土壤温湿度传感器除了完成主流传感器选型之外，还需要学生考虑该传感器设计的要点，如何融合工业设计等其他学科，设计出外观优美，针对浇花器使用的传感器。在这个过程中，学生需要对各种类型的温湿度传感器进行对比，分析优缺点，给出选型依据，然后在充分了解温湿度传感器的设计原理之后，给出更适合浇花器使用的温湿度传感器。该传感器应该综合考虑精度，成本以及可靠性方面的因素。
液位检测主要是蓄水罐的液位检测。这方面，学生有很多创新设计可以做，可以综合考虑超声波传感器、红外传感器以及电容式传感器，给出每一种传感器的设计方案，分析优缺点。
控制系统需要支持传感器成为联网型，满足万物互联的基本条件，满足用户远程操作和查看的需求。该部分知识需要考虑到其他专业课程的配合，同时需要引入创新创业的理念，设计系统时，不局限于本门课程的知识体系，而是围绕可用和实用的目标，充分融合自己所学过的全部知识，甚至扩展学习没有接触过的知识。
供电则主要考虑在满足系统用电的电压和电流的基础上，系统供电的方便性，可靠性，以及成本问题。
整机外观设计需要考虑到真实情况使用时的方便性和美观性。
以上各部分的设计，需要团队协作才能更好完成，实验项目的完成，即可同时达到创新创业项目的训练目标。
4结语
在传感器与检测技术实验平台设计中，充分融入创新创业的理念，可以更好的提高学生参与到实验的自主设计中来，提高综合能力，同时设计得到的传感器更具有实用性。基于该理念开设的实验课程，不仅能够完成规定的教学任务，而且能够为后续课程的开展垫底基础。
参考文献
[1] 徐新黎，许金山，姜娓娓.以工程应用能力培养为目标的传感器与检测技术课程建设探索[J].计算机教育，2019（05）：22-24.
[2] 王亚姣，李丽宏，彭宏丽，武梦楠.新工科背景下“传感器原理与检测技术”课程实验教学探究[J].科技创新与生产力，2019（05）：89-91，96.
[3] 郑春娇，赵越岭.“传感器与检测技术”实验教学项目设计[J].实验室科学，2019.22（01）：37-40.
[4] 郑春娇，赵越岭，姜丕杰.“传感器与检测技术”项目教学法探索与实践[J].教育教学论坛，2018（31）：149-150.
[5] 樊姗，韩蕾蕾，孟超莹.创新创业教育在机电应用型人才培养体系中的深层次融合研究与实践[J].科教导刊（中旬刊），2018（12）：178-179.
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