《传感器与检测技术》课程改革设计方案

《传感器与检测技术》课程改革设计方案

一、课程性质

本课程作为机电一体化技术专业基础课程，在本专业的职业能力培养中所起着承前启后的桥梁作用，它既是前期理论课的延续，又是学习其他专业课的前提。本课程主要培养学生选择应用各类传感器的能力，组成各种检测系统的能力和各种测试模块电路的设计制作能力，这些能力是构成本专业职业岗位技能的重要部分。本课程的前期课程主要有《工程制图》《电子电路基础》《电子线路CAD》《应用数学基础》等。

二、课程整体设计

1课程目标设计

1.1能力目标

（1）能够用万用表、示波器等常用仪器检查各种传感器性能，判别其好坏；

（2）能够根据检测要求合理选用各种类型的传感器；

（3）能够根据被测信号的特点，用不同类型的传感器设计合理的检测电路；

（4）能够设计一般电子检测产品；

（5）能够正确维护常用电子检测设备。

1.2知识目标

（1）掌握测量及误差理论等知识，传感器及检测技术基本知识，电桥测量电路的基本特性；

（2）掌握各种常用传感器的基本工作原理、性能特点，理解它们的工作过程，掌握它们的各种应用场合和方法；

（3）掌握信号处理及抗干扰技术的基本知识，理解典型检测系统的工作原理，清楚各组成部分的功能及其特性。

1.3职业目标

（1）能独立学习、工作，掌握交流与团队合作能力，具备相应的职业道德；

（2）养成良好的工作责任心、坚强的意志力和严谨的工作作风；

（3）在实际工作中能创造性地完成各项任务，了解电子信息产业的相关法律法规常识；

（4）掌握文明生产、安全生产与环境保护的相关规定及内容。

2课程内容设计

课程教学内容根据课程目标，按照职业岗位能力要求进行选择，采取项目教学结合虚拟真实工作场景的实践教学，培养典型电子产品设计和生产管理人员。教学内容包括产品开发市场调研、产品电子线路设计制作、工艺文档编制、质量检验等，通过项目执行使学生了解项目从调研到成品检验的全过程，具体教学内容安排见表1。

表1《传感器与检测技术》课程内容

工作过程

课程内容模块

子模块

课时

市场调研

传感器常识

传感器在电子产品中的应用情况

4

电子线路设计制作

传感器选用模块

电阻传感器及其应用

4

电容传感器及其应用

4

电感传感器及其应用

6

热电偶传感器及其应用

6

光电传感器及其应用

4

霍尔传感器及其应用

4

压电传感器及其应用

4

超声波传感器及其应用

4

工艺文档编制及产品质量检验

检测系统集成模块

信号处理与抗干扰技术

4

传感器网络的组成与应用

4

简易电子秤系统的设计

10

小组答辩

2

3能力训练项目设计

学期初，将学生分成四至六名一组的学习小组，每个学习小组分配在编号固定的传感器实验台上，上课在传感器实验室进行，在整个学习过程中完成常用传感器选型应用训练和典型检测系统集成与使用维护训练等10个项目。前9个项目属于传感器选用能力培养训练方面，每次按不同检测要求的需要合理选择所需传感器及其测量电路完成检测要求，最后1个项目为综合应用所学知识进行检测系统的理论设计具体的能力训练项目安排见表2所示：

表2《传感器与检测技术》课程能力训练项目

编号

能力训练项目

传感器应用

拟实现的

能力目标

相关支撑知识

训练方式手段及步骤

结果(可展示)

1

常用传感器应用电路设计训练

1.1 电阻应变片的选型与电子称的系统分析

能够根据检测要求选择合理的电阻应变片型号，进行性能测试，并组成相应的测量电路

测量误差理论、电阻式传感器的工作原理，应变片的型号组成、粘贴工艺技术

电阻应变电桥、运算放大模块、液晶显示电压表及标准砝码

应变测量电路的测量结果与标称值的误差情况，说明测量精度

1.2 电容式传感器的选型及电容式接近开关的分析

能够根据被测物的理化特性正确选择电容式物位传感器的型号，并组成合理的测量电路

物位测量原理、物位传感器的类型、电容式物位传感器的型号

能够用电容传感器测位移

能正确组装电路，画出测量曲线

1.3 电感式传感器的分析

能够根据控制要求选用合理的电感式传感器并组成符合控制要求的控制电路

差动变压器、电涡流传感器的结构原理、类型及型号组成、应用场合

教师讲解传感器原理和型号组成后，提出控制要求，学生根据要求选择合适的传感器，并组成控制电路

能正确组装电路，画出测量曲线

1.4 热电偶的分析

能够根据测温环境要求选择恰当的热电偶，并组成温度测量电路

热电偶工作原理、类型与型号、温度测量电路

教师提出测量温要求，指定用热电偶进行测量，学生根据要求选择合理型号的热电偶并组成测量电路进行测量

实际测温效果，通过调查了解目前市场上常用的测温仪表，并对温度测量的发展趋势进行预测

1.5 光电传感器的分析

能够合理选择光电传感器的类型与型号，组成所需测量电路进行测量或控制

光电传感器的结构原理、常用类型及其型号构成与基本应用

提出测量或控制要求，合理选择光电传感器型号，在实验室构建测量电路完成转速、振动的参数测量

能正确组装电路，画出测量曲线，调查光电传感器的应用情况

1.6 霍尔元件的分析

能够根据测量要求，结合霍尔元件特点，选择合适的型号，并能够熟悉多种应用方法

霍尔元件的结构原理、类型及其典型应用

明确测量要求后由学生选择合适的型号，在传感器实验台上构建测量电路，测量转速、频率等

转速测量效果

1.7 压电传感器的分析

能够根据压电传感器的特点和测量要求，选择合适和恰当的测量方法实现测量目的，达到测量要求

压电传感器的结构原理和性能特点及适用场合

老师 ……此处隐藏5800个字……等等，并对其进行综合评价。建立学习记录卡，由小组和老师分别评价，各占分权的40%和60%，每一次评价汇总在一起，就是该生的实训成绩。

项目七 温度传感器的分析

知识目标：

1．温度电阻的性能特点，型号组成，温度控制的工业应用情况

2．掌握温度电阻的原理和温度信号调理电路的类型

3.结合温度控制和测量讲解其在生产过程中的重要作用，介绍目前常用的产品

技能目标：

能根据温度控制要求选择合理的温度传感器，设计出温度控制电路，并进行实物制作

学习内容

教学方法建议

一、热电偶的工作原理：介绍热电效应（接触电势、温差电势）

二、热电偶的四定律及其实用价值

三、热电偶的材料、结构及分度表

四、热电偶的测温线路

五、热电偶为什么要进行冷端补偿及补偿方法

本单元采用现场一体化教学，运用任务教学法，明确工作任务的目的，以任务完成结果提高学生学习兴趣。在教学过程中以行动为导向，立足于加强学生实际操作能力的培养，让学生在操作过程中，学会热电偶测温的原理，掌握所涉及到电子元件的结构．组成．性能和作用。

一． 采用的教学法：任务教学法

二． 工作步骤

1．教师提出工作任务：

设计一个用热电偶测量温度源的温度计

2．教师讲授：

1）热电偶的工作原理；热电偶的材料、结构及分度表；热电偶冷端补偿方法

2）运算放大器的选用

3）电路焊接的注意事项

三．制定工作计划：学生明确任务后，根据具体情况和老师的讲解，收集信息．查找资料（教材），制定工作计划。小组讨论，工作过程中所涉及到各个电气元件的特点和作用，由学生制定任务的工作计划。

四．确定工作任务的实施方案：教师根据学生制定任务的工作计划来确定出具体的工作步骤和程序。

五．任务的实施：教师根据确定的工作任务实施方案进行示范，然后学生根据教师示范和确定的工作任务实施方案进行具体任务工作。此时，老师作为观察者．咨询者的身份出现，工作过程中老师经常获得具体的反馈信息，组织教师与学生和各小组之间要进行交流。

六．任务的检查：教师对学生的整个工作过程进行监视和检查。

七．项目的评价

在整个教学过程中，教师和部分学生注意观察每个学生的工作过程，及时听取学生的反馈信息。并对学生工作情况进行总体评价。先由学生自己进行自我评价，在有其他学生进行评价，之后再由教师对任务的工作完成情况进行评价。师生共同讨论．评判在任务的工作过程中出现的问题，并指出不对的地方和纠正的方法。当然在评价同时也关注学生的学习行为．学习习惯．学习态度 ．动手能力及参与度等等，并对其进行综合评价。建立学习记录卡，由小组和老师分别评价，各占分权的40%和60%，每一次评价汇总在一起，就是该生的实训成绩。

项目八超声波传感器的特性分析

知识目标：

1．红外线、激光及超声波传感器的结构原理、型号构成与适用场合

技能目标：

1.掌握超声波传感器的性能特点及其应用场合，了解这些传感器的类型与维护常识

2.学生网上查找相关资料，完成有关超声波传感器的应用情况调查作业

学习内容

教学方法建议

一、超声波的特点、超声波的发生、超声波的传播特性

二、超声波的接受－超声波传感器的工作原理

三、超声波传感器在自动检测中的应用

本单元采用现场一体化教学，运用任务教学法，明确工作任务的目的，以任务完成结果提高学生学习兴趣。在教学过程中以行动为导向，立足于加强学生实际操作能力的培养，让学生在操作过程中，学会超声波传感器的工作原理，掌握所涉及到电子元件的结构．组成．性能和作用。

一． 采用的教学法：任务教学法

二． 工作步骤

1．教师提出工作任务：

超声波报警器的设计制作

2．教师讲授：

1）超声波的特点、超声波的发生、超声波的传播特性；超声波的接受－超声波传感器的工作原理

2）超声波传感器的选用方法

3）电路连接的注意事项

三．制定工作计划：学生明确任务后，根据具体情况和老师的讲解，收集信息．查找资料（教材），制定工作计划。小组讨论，工作过程中所涉及到各个电气元件的特点和作用，由学生制定任务的工作计划。

四．确定工作任务的实施方案：教师根据学生制定任务的工作计划来确定出具体的工作步骤和程序。

五．任务的实施：教师根据确定的工作任务实施方案进行示范，然后学生根据教师示范和确定的工作任务实施方案进行具体任务工作。此时，老师作为观察者．咨询者的身份出现，工作过程中老师经常获得具体的反馈信息，组织教师与学生和各小组之间要进行交流。

六．任务的检查：教师对学生的整个工作过程进行监视和检查。

七．项目的评价

在整个教学过程中，教师和部分学生注意观察每个学生的工作过程，及时听取学生的反馈信息。并对学生工作情况进行总体评价。先由学生自己进行自我评价，在有其他学生进行评价，之后再由教师对任务的工作完成情况进行评价。师生共同讨论．评判在任务的工作过程中出现的问题，并指出不对的地方和纠正的方法。当然在评价同时也关注学生的学习行为．学习习惯．学习态度 ．动手能力及参与度等等，并对其进行综合评价。建立学习记录卡，由小组和老师分别评价，各占分权的40%和60%，每一次评价汇总在一起，就是该生的实训成绩。

四、考核方案

根据《传感器与检测技术》课的特点和课程整体设计要求，为了更好地实现对学生所学知识和能力进行检查，重在测试学生的动手操作能力和知识运用能力。为体现学生的学习态度、学习积极性和学习态度，考核分按照“3:3:4”的原则从以下三个方面进行：

第一，任课老师根据学生的平时学习情况，包括到课率、课堂表现、作业完成情况和实训完成的熟练程度进行评定，此项为30分。具体分配如下：到课率15分，课堂表现5分，作业完成情况10分；

第二，综合实训项目，此项为30分。在本课程学习的最后安排一次综合性实训，每个学生（允许两人一组）必须完成综合实训任务《电子秤检测系统的设计与制作》。以培养学生选用各种传感器和元器件的能力和综合运用能力，掌握各种常用检测仪器和传感器的操作和调试技能，具备一定的传感器与检测装置的设计能力，培养一定的成本核算意识和经济头脑，养成严谨的工作作风和良好的职业道德，培养良好的人际关系协调能力和互助合作精神。

第三，期末考试，此项为40分，根据学生的考试情况通过流水线改卷方式评定此项成绩。