《傳感器與檢測技術(shù)》課程標(biāo)準(zhǔn)

《傳感器與檢測技術(shù)》課程標(biāo)準(zhǔn)課程名稱：傳感器與檢測技術(shù)學(xué)分：6參考學(xué)時：64適用專業(yè)：智能交通技術(shù)運用專業(yè)一、課程性質(zhì)本課程是智能交通技術(shù)運用專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。本課程知識結(jié)構(gòu)主要由傳感器技術(shù)基礎(chǔ)、溫度傳感器、力傳感器、光電傳感器、圖像傳感器、霍爾傳感器與其他磁傳感器及應(yīng)用、位移、物位傳感器、新型傳感器、傳感器接口電路、智能傳感器、傳感器網(wǎng)絡(luò)知識等構(gòu)成。本課程所涵蓋的知識結(jié)構(gòu)一方面構(gòu)成本專業(yè)從業(yè)者素質(zhì)和職業(yè)素養(yǎng)基本條件之一，另一方面構(gòu)成學(xué)習(xí)專業(yè)課程前期必需具備的基礎(chǔ)知識，是專業(yè)課程所涵蓋知識的基礎(chǔ)。課程內(nèi)容豐富，涉及范圍廣，實踐性強，與智控和城軌類工作崗位有較強的聯(lián)系，具有很強的應(yīng)用性，是學(xué)生職業(yè)能力、職業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)的專業(yè)必修課程。本課程對培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維方式的養(yǎng)成具有重要意義。本課程基礎(chǔ)理論需要以高等數(shù)學(xué)作為理論分析的數(shù)學(xué)工具，故需在學(xué)習(xí)并獲得微積分理論、線性代數(shù)理論、復(fù)數(shù)基礎(chǔ)、微分方程與微分方程的解等數(shù)學(xué)知識，具備這些數(shù)學(xué)知識熟練應(yīng)用能力的基礎(chǔ)后，在進入本課程的學(xué)習(xí)中，除進一步鞏固和應(yīng)用數(shù)學(xué)知識，同時獲得本課程涵蓋的新的電學(xué)、物理學(xué)原理和概念。本課程內(nèi)容主要包括傳感器的基礎(chǔ)知識，以及電阻式、電感式、電容式、熱電偶、壓電式、霍爾式、流量式、超聲波、紅外式、光電式、化學(xué)和集成溫度傳感器方面的介紹。另一方面對檢測技術(shù)進行介紹，包括檢測技術(shù)的基礎(chǔ)知識，以及溫度、振動、物位、運動量和力學(xué)量參數(shù)等檢測技術(shù)，圍繞著參數(shù)檢測的基礎(chǔ)知識和檢測方法進行介紹。本課程的專業(yè)知識對《公路供配電技術(shù)基礎(chǔ)》、《公路監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用》、《車載智能技術(shù)應(yīng)用》、《計算機網(wǎng)絡(luò)安全》、《城市公共交通/嵌入式系統(tǒng)》、《公路通信技術(shù)應(yīng)用》等課程的學(xué)習(xí)和掌握程度有直接的影響力。二、課程設(shè)計思路課程設(shè)計遵循“113”的原則。“113”的原則是指課程開發(fā)遵循一個重點，一個過程，三個特性。一個重點是指課程開發(fā)以能力培養(yǎng)為重點；一個過程是指與企業(yè)合作開發(fā)基于工作過程的課程；三個特性是指課程開發(fā)充分體現(xiàn)職業(yè)性、實用性和開放性。職業(yè)性是指課程設(shè)計開發(fā)以職業(yè)性崗位需求（即職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)）為依據(jù)，實用性是指課程內(nèi)容選取上從崗位工作過程出發(fā)，以滿足崗位工作為準(zhǔn)則，體現(xiàn)學(xué)以致用、實用性原則；開放性是指課程開發(fā)具有延續(xù)性和適度的靈活性，既利于課堂教學(xué)，又便于學(xué)生獨立學(xué)習(xí)、自主設(shè)計和課后學(xué)習(xí)。依照本課程知識的特點和學(xué)生進入本課程學(xué)習(xí)狀態(tài)的特點，本課程的學(xué)習(xí)和知識技能訓(xùn)練主要由基本理論適應(yīng)階段、測量電路、實驗原理知識深入階段、應(yīng)用案例實踐階段等三個階段構(gòu)成。基本理論適應(yīng)階段，主要完成傳感器與檢測技術(shù)基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)。其知識構(gòu)成特點是電路分析、物理學(xué)原理的認(rèn)識支撐傳感器檢測技術(shù)知識。學(xué)生在高中階段所獲得相關(guān)知識構(gòu)成本階段知識的基礎(chǔ)，但學(xué)習(xí)的方式和方法會有較大的不同，需要在本階段的學(xué)習(xí)中不斷調(diào)整學(xué)習(xí)方式和方法。傳感器電路分析和物理學(xué)原理的認(rèn)識構(gòu)成了傳感器機構(gòu)認(rèn)識和分析的基礎(chǔ)，需要很好的予以掌握。測量電路、實驗原理知識深入階段，學(xué)習(xí)開關(guān)量控制，環(huán)境量檢測，能量型、物性型傳感器工作原理和應(yīng)用是全新的課程，課程內(nèi)容和課程理論體系與電工學(xué)基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)階段具有較大的不同，本階段內(nèi)容的學(xué)習(xí)對學(xué)生具有較大的挑戰(zhàn)性。本階段的知識同時也是專業(yè)傳感器與檢測技術(shù)知識主要支柱，理論學(xué)習(xí)和技術(shù)應(yīng)用都具有非常重要地位。應(yīng)用案例實踐階段：具有硬件和軟件結(jié)合的特點。硬件上學(xué)習(xí)邏輯電路的連接和邏輯電路接口結(jié)構(gòu)與工作特點，軟件上學(xué)習(xí)智能型傳感器數(shù)據(jù)分析和邏輯功能編程設(shè)計能力。同時也要掌握一定量的邏輯功能部件的基本工作原理。本課程所需總學(xué)時數(shù)：64學(xué)時。理論學(xué)習(xí)時數(shù)約需54學(xué)時。實踐學(xué)時數(shù)為10學(xué)時。三、課程培養(yǎng)目標(biāo)（一）總目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握傳感器與檢測技術(shù)的基本概念、基本理論、基本分析方法和基本技能，并應(yīng)用這些知識對有關(guān)傳感器及檢測電路的一般問題和現(xiàn)象進行分析；為學(xué)習(xí)專業(yè)知識和從事交通智能控制技術(shù)工作打下堅實的基礎(chǔ)。了解本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍內(nèi)的電路、電子器件的基本功能、特性，初步掌握查閱其主要參數(shù)的方法；掌握常見傳感器、檢測電路的組成和基本原理，能查閱掌握常用的傳感器及檢測電路的電路圖；完成本標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的實驗，掌握常用電子儀器儀表的使用，制作具有傳感器檢測功能的微小型模型，具有較強的實踐操作能力。（二）具體目標(biāo)1、能力目標(biāo)：能熟練掌握并分析能量控制型傳感器，如電位器式、應(yīng)變片式、電感式、電容式傳感器的工作原理。能熟練掌握并分析物性型傳感器，如壓電式、超聲波、磁電式、光電式、核輻射傳感器的工作原理。能熟練掌握并分析環(huán)境量檢測傳感器，如溫度、氣敏、濕敏、離子敏傳感器的工作原理。能熟練掌握并分析智能傳感器，了解其概念、實現(xiàn)途徑、發(fā)展前景。能熟練掌握濾波分析檢測電路。能熟練描述常用傳感器和檢測技術(shù)電路的工作原理。通過與實訓(xùn)課程的結(jié)合。能熟練掌握運用電工操作基本技能制作微小型傳感器檢測模型。能熟練掌握傳感器與檢測電路實現(xiàn)方法和測量、維護和修理技能。2、知識目標(biāo)：掌握傳感器與檢測技術(shù)基本理論。掌握傳感器與檢測技術(shù)的基本理論和應(yīng)用電路。掌握能量控制型、物性型、環(huán)境量檢測傳感器的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用方向。掌握尋跡車、熱敏溫控滅火裝置、傳送帶的實現(xiàn)方法和技術(shù)特點。掌握相關(guān)的模擬、數(shù)字電路的邏輯綜合和設(shè)計方法。3、素質(zhì)目標(biāo)：具備電路認(rèn)知思維模式和技術(shù)應(yīng)用素質(zhì)。具備使用電路系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建模方法，分析方法的素質(zhì)。具備分析傳感器與檢測電路工作原理分析的素質(zhì)。四、課程內(nèi)容與要求表1課程內(nèi)容與要求表序號項目（任務(wù)或模塊等）知識內(nèi)容與要求技能內(nèi)容與要求教學(xué)活動設(shè)計學(xué)時安排1傳感器與檢測技術(shù)基礎(chǔ)知識1.傳感器分類及型號表達方法2.測量誤差類型及處理1.會識別各種傳感器型號的意義2.會對測量誤差進行必要的分析活動1.課件展示電飯煲或其它常用電器的控制電路，引出本課程的重要作用活動2.講述本課程的模塊結(jié)構(gòu)、主要內(nèi)容、教學(xué)方法及考核方案活動3.用實物訓(xùn)練儀表使用62電阻式傳感器1.掌握電阻應(yīng)變片的工作原理、適用場合、粘貼方法2.了解其工作原理，型號表示方法，日常維護要點3.光敏電阻的工作原理及其型號表示4.濕敏電阻測量空氣濕度的原理，氣敏電阻的工作原理及其應(yīng)用電路1.能夠根據(jù)測量需要正確選擇電阻應(yīng)變片的型號，能夠用萬用表對應(yīng)變片進行好壞判別，會正確粘貼應(yīng)變片2.能夠看懂熱電阻型號，會合理選用，會判別其好壞3.能夠正確合理地選用光敏電阻組成測量電路，清楚光敏電阻的應(yīng)用場合4.能夠用濕敏和氣敏電阻進行空氣濕度的簡單測量和有害氣體的監(jiān)測活動1.結(jié)合某種電阻應(yīng)變片進行傳感器型號的講解，傳感器的分類；結(jié)合電壓測量介紹測量誤差的類型及處理方法，實驗室中進行應(yīng)變片粘貼操作和檢測操作，組成各種測量電橋，并用于稱重試驗，做成簡單的電子稱活動2.在實驗室用標(biāo)準(zhǔn)熱電阻進行水溫的測定，并對其測量精度進行計算，最后分析其產(chǎn)生誤差的主要原因3.光敏電阻的典型測量電路介紹，光敏電阻在控制電路中的應(yīng)用，教師提出基本控制要求，讓學(xué)生用光敏電阻來實現(xiàn)，設(shè)計出控制電路圖4.用酒精氣敏傳感器來對酒精氣體進行報警，在實驗室觀察其報警效果，思考如何進行報警界限點的調(diào)整83電容傳感器1.差動電容傳感器的結(jié)構(gòu)原理，型號表示方法及其適用場合2.電容式物位傳感器的結(jié)構(gòu)原理及其型號表示1.能夠正確選用差動電容傳感器組成測量電路，正確識別電容傳感器的型號含義，會判別其好壞2.能夠用電容式物位傳感器進行水位的測量，會正確選用各種電容式物位傳感器，并會排除常見故障活動1.在教師指導(dǎo)下用差動電容傳感器進行微小位移的測定，熟悉常用電容傳感器的型號類型表示方法活動2.在教師指導(dǎo)下設(shè)計一種電容式物位傳感器的應(yīng)用電路，選擇合理的型號，根據(jù)測量要求合理配用各種電路元件，做到既正確合理又經(jīng)濟實用64電感傳感器1.自感式電感傳感器的工作原理，型號表示及其應(yīng)用場合2.電感式接近開關(guān)的結(jié)構(gòu)原理、型號表示及適用場合1.能夠正確選用電感式傳感器進行控制或測量，能判斷其好壞2.能夠用電感式接近開關(guān)組成工作臺控制電路，會正確應(yīng)用電感式接近開關(guān)活動1.結(jié)合實驗室中的電感傳感器實物講解其工作原理，在實驗臺上進行測量演示，然后由學(xué)生進行測量操作，得到測量結(jié)果活動2結(jié)合機床實物講解工作臺來回運動控制過程，由學(xué)生設(shè)計電感式接近開關(guān)控制電路，并進行理論驗證65熱電偶傳感器1.熱電偶工作原理、型號表示、主要類型及基本定律2.熱電偶主要類型、典型測溫電路1.能夠正確選用熱電偶進行溫度測量，合理選擇熱電偶型號和類型2.能夠用熱電偶組成測量溫度的基本電路，根據(jù)測量要求合理選用熱電偶類型活動1.在實驗室對常用熱電偶進行模擬標(biāo)定，分組進行水溫測量活動2.設(shè)計熱電偶測量溫度的典型電路，在實驗室加以驗證66壓電式傳感器壓電晶體工作原理及其主要類型，壓電傳感器的典型測量電路能夠正確識別壓電傳感器的型號類型，正確選用這種傳感器組成適當(dāng)測量電路1.演示用壓電傳感器測量振動的過程，講解其測量原理和操作要領(lǐng)活動2.讓每個學(xué)生進行測量操作，得到測量結(jié)果27光電傳感器光電效應(yīng)及光電傳感器工作原理，常用光電器件的測量電路能夠識別各種光電傳感器的型號，會根據(jù)需要正確選用光電傳感器的規(guī)格，會組成簡單光電檢測電路或控制電路1.教師講解光電效應(yīng)及其工作原理，光電傳感器的類型及型號表示，提出檢測要求活動2.學(xué)生根據(jù)要求選擇合理的光電器件在實驗臺上進行操作，獲得測量數(shù)據(jù)48霍爾傳感器1.霍爾效應(yīng)及其工作原理，霍爾傳感器的類型與型號表示2.霍爾元件的測量電路與典型應(yīng)用1.能夠根據(jù)檢測要求合理選用霍爾傳感器的類型和規(guī)格大小2.能夠用霍爾傳感器組成轉(zhuǎn)速測量電路，或開關(guān)控制電路1.在實驗室由老師講解霍爾效應(yīng)及霍爾傳感器的基本原理與型號表示方法，提出測量要求，進行型號和類型的選擇，在實驗臺上進行驗證性操作2.設(shè)計好轉(zhuǎn)速測量電路，在實驗室進行分組操作，測量出各種不同狀態(tài)下電機的轉(zhuǎn)速69新型傳感器1.光纖傳感器的原理與類型，型號表示及測量電路2.紅外線測溫、報警原理，紅外傳感器的應(yīng)用，超聲波、激光工作原理與應(yīng)用1.能夠正確識別光纖傳感器的型號，會根據(jù)要求正確選用2.會識別各種紅外傳感1.在實驗室演示物性型光纖傳感器測量轉(zhuǎn)速的工作過程，說明其原理，然后讓學(xué)生進行測量操作2.在實驗室講解紅外線傳感器的結(jié)構(gòu)原理及型號表示，演示典型紅外報警電路的工作過程，每組設(shè)計一種紅外報警電路，進行試驗操作810信號處理及系統(tǒng)集成1.常用信號處理電路芯片，干擾及其預(yù)防措施，非線性信號的線性化方法及電路2.典型熱電偶爐溫測量與控制系統(tǒng)的工作原理及其操作維護常識3.典型光電檢測與控制系統(tǒng)的工作原理及其操作維護常識1.能夠識別常用集成放大器芯片型號，會根據(jù)工作要求合理選用放大器，能根據(jù)環(huán)境及檢測需要采取適當(dāng)抗干擾措施2.能夠設(shè)計基本的溫度測量系統(tǒng)，進行常規(guī)操作和維護，會編制系統(tǒng)操作使用說明書3.能夠設(shè)計一個光電檢測系統(tǒng)，進行常規(guī)的操作和維護，會編制系統(tǒng)操作使用說明書1.在實驗室介紹常用放大器芯片的型號規(guī)格與作用，演示正確組成信號處理系統(tǒng)的方法，提出信號處理要求，由學(xué)生選擇相應(yīng)器件組成處理電路，進行效果測試2.到企業(yè)參觀、在過程控制實驗室講解爐溫測控系統(tǒng)的工作原理與操作維護，學(xué)生在老師的指導(dǎo)下進行溫度調(diào)節(jié)與測量3.到企業(yè)去實地考察參觀，了解光電檢測系統(tǒng)的工作原理與操作維護要求，及其在手機主板生產(chǎn)線中的實際應(yīng)用情況，在老師的指導(dǎo)下設(shè)計一個光電計數(shù)裝置12五、課程實施建議（一）教學(xué)建議：本課程的學(xué)習(xí)特點是理論先于實踐，實踐必須在理論的支持下完成才有意義。本課程主要的應(yīng)用方向是電子技術(shù)應(yīng)用思維方式方法的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練。由于思維訓(xùn)練的方式通常要遵循先易后難，重復(fù)訓(xùn)練定型的特點，故在教學(xué)上需注意精講多練，適度引導(dǎo)，答疑解惑等多種傳統(tǒng)教學(xué)手段方法的綜合應(yīng)用，特別是加強多媒體的分解引導(dǎo)、主題討論與分析等現(xiàn)代教學(xué)手段和方法綜合應(yīng)用，以期達到良好的教學(xué)效果和完成教學(xué)任務(wù)。1、采用“項目導(dǎo)向”教學(xué)法，突出“能力本位”教學(xué)目標(biāo)（1）引進工作中真實案例作為實訓(xùn)教學(xué)案例，采用“項目引領(lǐng)”教學(xué)法，將“項目”中的技能模塊進行分拆和重構(gòu)，以符合教學(xué)和實訓(xùn)進程。學(xué)生隨著學(xué)習(xí)的深入，逐步完成“項目”（綜合技能）中的各個“子項目”（技能模塊），最后掌握整個課程的主要知識和技能。（2）采用“實訓(xùn)項目”和“拓展實訓(xùn)”相結(jié)合，在校內(nèi)實訓(xùn)室完成“實訓(xùn)項目”，作為“拓展實訓(xùn)”，鼓勵學(xué)生參與社會實踐，承擔(dān)一些電子設(shè)計和維護，如參與學(xué)院校園電子設(shè)備的維護工作，逐步提高自己的專業(yè)能力。（3）采用“項目導(dǎo)向”教學(xué)法，突出對實際項目的操作能力的培養(yǎng)。在課程設(shè)計項目的選擇、教師的指導(dǎo)方面采用綜合實訓(xùn)法，即多門相關(guān)課程同步實訓(xùn)和指導(dǎo)，從而培養(yǎng)學(xué)生綜合解決問題的能力和項目研發(fā)能力。2、采用“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法，強調(diào)從點到面到綜合能力的培養(yǎng)“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法是將所要學(xué)習(xí)的新知識隱含在一個或幾個任務(wù)之中，學(xué)生通過對所提的任務(wù)進行分析、討論，明確它大體涉及哪些知識，并找出哪些是舊知識，哪些是新知識，在老師的指導(dǎo)幫助下找出解決問題的方法，最后通過任務(wù)的完成而實現(xiàn)對所學(xué)知識的意義建構(gòu)。具體到課程教學(xué)的設(shè)計過程中，采用“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法是指任課教師根據(jù)當(dāng)前教學(xué)主題（目標(biāo)）設(shè)計并提出任務(wù)，針對所提出的任務(wù)，采取演示或講解等方式，分析任務(wù)并給出完成該任務(wù)的思路、方法、步驟和結(jié)果。在此基礎(chǔ)上，教師也以任務(wù)方式引導(dǎo)學(xué)生邊學(xué)邊練（做），并獨立或協(xié)作完成相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)，實現(xiàn)“學(xué)中做”、“做中學(xué)”，以達到學(xué)生真正掌握知識與技能之目的。（二）教學(xué)考核評價建議：本課程的目標(biāo)之一是使學(xué)生具備一定的專業(yè)基礎(chǔ)能力。故在學(xué)習(xí)成績的考核上需注意考核方法的有效性和實用性。建議主要采用閉卷筆試評價理論知識的學(xué)習(xí)和技能掌握情況，輔之以實訓(xùn)操作能力的適度評估亦可構(gòu)成教學(xué)評估的基本手段。1、理論考核：占總成績的50%，閉卷、筆試?？荚噧?nèi)容注重基礎(chǔ)知識的考核和分析理解問題能力考核兩個方面。試題范圍及內(nèi)容盡可能覆蓋職業(yè)崗位知識要求，但要突出課程重點。合理安排試題的難易度，在組卷是，建議不同難易程度的試題比例為：一般難度試題30%，中等難度試題50%，較深難度試題20%。題型包括單選題、多選題、填空題、判斷題和問答題。2、技能考核：占總成績的30%。選取典型的傳感器應(yīng)用電路、檢測電路進行故障排除、