《传感器技术及原理》课程教学研究：以新型传感材料为例

在现代科技和工业发展里，传感器作为信息获取的关键部件地位举足轻重，《传感器技术及原理》这一相关专业的重要基础课程目标是让学生掌握传感器基本工作原理、结构特性和应用方法，科技飞速发展使新型传感材料不断出现并为传感器性能提升和功能拓展提供了广阔空间，把新型传感材料引入《传感器技术及原理》课程教学对提高教学质量、培养创新型人才意义重大。

一、新型传感材料融入课程教学的必要性

（一）紧跟科技发展前沿

传感器技术最新的发展方向由新型传感材料来代表，像石墨烯、碳纳米管、量子点这类有着独特物理和化学性质的材料能实现高灵敏度、高选择性、快速响应等优异性能。将这些材料引入教学，学生就能了解传感器领域的前沿动态，从而拓宽视野并激发学习兴趣。

（二）提升学生创新能力

新型传感材料的应用常需要突破传统设计思路和方法，将这些材料引入教学过程并引导学生探索其在新传感器设计中的应用，有助于培养学生的创新思维和实践能力，从而让学生更好地适应未来科技发展需求。

（三）增强课程实用性

传统传感器教学内容多把重点放在经典传感器原理与应用上且与实际应用场景结合不紧密，新型传感材料在生物医学、环境监测、航空航天等诸多领域应用前景广泛，把新型传感材料融入教学的话学生就能了解传感器技术在实际工程中的应用且课程的实用性和针对性也能增强。

二、基于新型传感材料的教学内容更新

（一）新型传感材料基础理论

新型传感材料的基础理论内容（像材料结构、性质、制备方法之类的）要被增加到课程里，就拿石墨烯来说，要介绍它二维蜂窝状结构以及电学、热学、力学方面优异的性能以让学生明白这些特性对传感器性能的影响，新型传感材料的制备工艺（像化学气相沉积法、溶胶 - 凝胶法等）也得讲解，这样学生就能掌握材料制备基本原理和方法。

（二）基于新型材料的传感器工作原理

新型传感材料的传感器工作原理需详细阐述且要和传统传感器对比分析，以石墨烯气体传感器为例，其能检测气体分子吸附引发的电导率变化从而实现气体检测，而传统金属氧化物气体传感器工作原理与之不同，通过这样的对比可凸显新型传感材料的优势和特点。

（三）新型传感材料的应用领域

新型传感材料在不同领域有诸多应用案例，像量子点于生物成像、生物传感的应用，碳纳米管在压力传感器、力学性能监测方面的应用等等，分析这些实际应用案例能使学生对新型传感材料的应用前景、发展趋势有所了解且提升学生运用所学知识解决实际问题的能力。

三、教学方法创新

（一）问题导向教学法

教学过程中，把实际问题当作导向引导学生思考，让学生想办法利用新型传感材料解决这些问题，提出环境监测里怎样实现对低浓度污染物高灵敏度检测的问题，使学生通过查资料、讨论分析，拿出基于新型传感材料的解决方案，这样能激起学生学习兴趣，让学生变得主动，还能培养学生解决问题的能力。

（二）小组合作学习法

让学生开展基于新型传感材料的传感器设计项目的小组合作学习，一起完成该项目，每个小组负责一个特定应用场景，小组负责设计可用于可穿戴设备的基于石墨烯的柔性温度传感器，小组成员分工进行文献调研、方案设计、实验验证等工作，这样能培养学生的团队协作精神与沟通能力。

（三）虚拟仿真教学法

新型传感材料和传感器的虚拟实验平台通过虚拟仿真技术得以建立，学生能在虚拟环境里进行材料性能测试、传感器设计和仿真实验以直观地观察实验现象与结果，虚拟仿真教学法可突破时空限制、降低实验成本并提升实验教学效果。

四、实践教学强化

（一）实验课程设置

新型传感材料相关的实验项目要着重纳入实验课程规划，像石墨烯传感器制备及性能测试实验就可以安排上，这样学生就能亲手进行材料合成、器件构建，还能通过专业仪器检测灵敏度、选择性等性能指标，而且碳纳米管压力传感器组装与调试实验也可以安排，学生从而能够完成传感器结构搭建，测试其不同压力下的响应特性，这些实际操作能让学生深度参与新型传感材料从制备到性能验证的整个流程，有力加强对抽象理论知识直观的认知和理解。

（二）课程设计与实践

课程设计与实践板块精心规划课程设计任务，让学生能依据环境监测、医疗健康等领域实际应用场景需求，设计并动手制作基于新型传感材料的传感器系统，涵盖从方案构思到具体实现的一整套流程，并且积极鼓励学生参加全国大学生电子设计竞赛、传感器创新设计大赛等各类科技创新竞赛与实践活动，竞赛与实践中的激烈氛围和实际挑战能使学生把所学知识灵活运用起来，让理论与实践深度融合，从而切实提升学生实践操作能力和创新思维水平。

（三）企业实习与交流

积极搭建校企合作桥梁，和新型传感材料相关企业达成合作意向，有序安排学生进入企业开展实习与交流活动。在企业里，学生能实地观察新型传感材料从研发到生产的全流程，直面实际工程难题，在解决问题中积累宝贵实践经验 [3]。此外，定期邀请企业里的资深专家走进校园举办讲座，为学生剖析行业前沿动态，解读技术发展趋势，让学生及时了解市场需求，拓宽专业视野，为未来顺利融入行业奠定坚实基础。

五、结论

将新型传感材料引入《传感器技术及原理》课程教学，是适应科技发展和人才培养需求的必然选择。通过更新教学内容、创新教学方法和强化实践教学，能够提高学生对传感器技术的理解和应用能力，培养学生的创新思维和实践能力。在今后的教学实践中，还应不断探索和完善教学模式，关注新型传感材料的发展动态，及时调整教学内容和方法，为培养高素质的创新型人才奠定坚实基础。

参考文献

[1] 陆青丽. 略谈“传感器应用技术”课程的信息化教学设计[J]. 新课程研究 , 2021, (08): 37-39.

[2] 钟志群. 基于翻转课堂的《传感器原理及应用》课程教学模式研究 [J]. 智库时代 , 2019, (22): 151+154.

[3] 傅思勇, 张锋辉. 《传感器原理与应用》的教学研究 [J].科技风 , 2016, (17): 36.