《傳感器原理及應(yīng)用A》教學(xué)大綱

《傳感器原理及應(yīng)用A》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：08140381課程性質(zhì)：專業(yè)必修課學(xué)分：3學(xué)分學(xué)時(shí)：48學(xué)時(shí)（理論32學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)16學(xué)時(shí)）先修課程：電路與電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)后續(xù)課程：無(wú)適用專業(yè)：物聯(lián)網(wǎng)工程、物聯(lián)網(wǎng)工程（專升本）開(kāi)課單位：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院一、課程說(shuō)明《傳感器原理及應(yīng)用A》是物聯(lián)網(wǎng)工程工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課。課程主要介紹物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)架構(gòu)，給出物聯(lián)網(wǎng)與傳感器之間的關(guān)系，使學(xué)生理解傳感器在物聯(lián)網(wǎng)中所處的地位和作用；講解各類傳感器的工作原理、結(jié)構(gòu)組成、特性分析、測(cè)量方法和應(yīng)用實(shí)例，完善傳感器知識(shí)體系；介紹傳感器數(shù)字化、微型化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展方向。強(qiáng)調(diào)傳感器與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的結(jié)合，培養(yǎng)“學(xué)以致用”的應(yīng)用型人才。二、課程目標(biāo)通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：掌握物聯(lián)網(wǎng)傳感器的基本概念及基本原理，具備使用物聯(lián)網(wǎng)傳感器結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議進(jìn)行復(fù)雜物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的能力。課程目標(biāo)2：利用傳感器相關(guān)知識(shí)解決物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的工程問(wèn)題，在考慮物聯(lián)網(wǎng)及其相關(guān)領(lǐng)域環(huán)境因素的前提下，培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的技術(shù)人才。課程目標(biāo)3：理解傳感器相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、法律法規(guī)以及相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)政策；具備良好的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)與溝通能力，培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立正確的價(jià)值觀。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《傳感器原理及應(yīng)用A》課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見(jiàn)表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度1.工程知識(shí)1.1掌握數(shù)學(xué)、自然科學(xué)領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)知識(shí)、工程基礎(chǔ)知識(shí)，并能將其用于本領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題的恰當(dāng)表述。課程目標(biāo)1：掌握物聯(lián)網(wǎng)傳感器的基本概念及基本原理，具備使用物聯(lián)網(wǎng)傳感器結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議進(jìn)行復(fù)雜物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的能力。H3.設(shè)計(jì)/開(kāi)發(fā)解決方案3.3能夠在物聯(lián)網(wǎng)及其相關(guān)領(lǐng)域的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、測(cè)試等環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)業(yè)精神，并能綜合考慮社會(huì)、健康、安全、法律、文化及環(huán)境因素的影響課程目標(biāo)2：利用傳感器相關(guān)知識(shí)解決物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的工程問(wèn)題，在考慮物聯(lián)網(wǎng)及其相關(guān)領(lǐng)域環(huán)境因素的前提下，培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的技術(shù)人才。M6.工程與社會(huì)6.1能夠了解物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系、知識(shí)產(chǎn)權(quán)、產(chǎn)業(yè)政策和法律法規(guī)，理解不同社會(huì)文化對(duì)工程活動(dòng)的影響。課程目標(biāo)3：理解傳感器相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、法律法規(guī)以及相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)政策；具備良好的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)與溝通能力，培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立正確的價(jià)值觀。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配1.理論部分理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見(jiàn)表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)理論學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)1.物聯(lián)網(wǎng)與傳感器概述1.1物聯(lián)網(wǎng)的概念1.2傳感器的概念1.3傳感器的發(fā)展趨勢(shì)1.4物聯(lián)網(wǎng)中的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)教學(xué)要求：使學(xué)生理解物聯(lián)網(wǎng)的概念，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)與傳感器的關(guān)系有基本認(rèn)知；了解傳感器的定義、應(yīng)用場(chǎng)景、工作機(jī)理、組成和分類；了解傳感器的技術(shù)特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。重點(diǎn):傳感器在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用。21、32.傳感器的性能與評(píng)價(jià)2.1傳感器的靜態(tài)特性，傳感器的動(dòng)態(tài)特性，傳感器動(dòng)態(tài)特性分析2.2傳感器無(wú)失真測(cè)試條件，機(jī)電模擬和變量分類2.3傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn)教學(xué)要求：使學(xué)生熟悉傳感器的基本特性；掌握傳感器的靜態(tài)特性，傳感器的動(dòng)態(tài)特性，動(dòng)態(tài)特性技術(shù)參數(shù)及動(dòng)態(tài)特性分析方法。重點(diǎn):傳感器的靜態(tài)特性、動(dòng)態(tài)特性，傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn)；難點(diǎn):傳感器的動(dòng)態(tài)特性分析。21、23.傳感器原理與測(cè)量方法3.1電阻傳感器與電阻參數(shù)的測(cè)量3.2電容傳感器與電容參數(shù)的測(cè)量3.3電感傳感器與電感參數(shù)的測(cè)量教學(xué)要求：使學(xué)生熟悉電阻式、電容式和電感式傳感器的工作原理和測(cè)量技術(shù)；掌握電阻式、電容式和電感式傳感器的工作原理、誤差分析及其信號(hào)調(diào)理技術(shù)。重點(diǎn):電阻式、電容式和電感式傳感器的工作原理、測(cè)量電路及其應(yīng)用。難點(diǎn):電阻式、電容式和電感式傳感器的工作原理、測(cè)量電路及其應(yīng)用。641、24.傳感器常用物理效應(yīng)與器件4.1彈性效應(yīng)與元件4.2電阻應(yīng)變效應(yīng)與壓阻效應(yīng)及器件4.3壓電效應(yīng)與器件4.4光電效應(yīng)與器件4.5光纖傳感原理及類型4.6磁電效應(yīng)和磁敏器件4.7磁致伸縮效應(yīng)及壓磁效應(yīng)4.8熱阻效應(yīng)、熱電效應(yīng)和熱釋電效應(yīng)4.9聲波效應(yīng)及器件教學(xué)要求使學(xué)生熟悉傳感器的各種效應(yīng)原理；掌握幾種基本傳感器的應(yīng)用方法。重點(diǎn):各種傳感器的效應(yīng)原理。難點(diǎn):各種傳感器效應(yīng)原理與測(cè)量。842、35.機(jī)械、熱學(xué)、化學(xué)與生物傳感器5.1機(jī)械量傳感器應(yīng)用5.2熱學(xué)量傳感器應(yīng)用5.3化學(xué)與生物傳感器應(yīng)用教學(xué)要求使學(xué)生熟悉各類傳感器的設(shè)計(jì)方法及其典型工程應(yīng)用技術(shù)；掌握各類傳感器的工作原理；熟悉各類傳感器測(cè)量電路的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。重點(diǎn):各種不同傳感器的工作原理及應(yīng)用。難點(diǎn):各種不同傳感器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。1081、2、36.物聯(lián)網(wǎng)傳感器集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化6.1微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）及MEMS傳感器；6.2智能傳感器；6.3多傳感器信息融合技術(shù)，傳感器網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)要求使學(xué)生熟悉微機(jī)電系統(tǒng)傳感器，智能傳感器的結(jié)構(gòu)和典型應(yīng)用；了解多傳感器信息融合技術(shù)和傳感器網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)。重點(diǎn):微機(jī)電系統(tǒng)傳感器和智能傳感器。難點(diǎn):多傳感器信息融合技術(shù)。41、2、3合計(jì)32162.實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見(jiàn)表3。表3實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)1.傳感器基本接口實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：物聯(lián)網(wǎng)傳感器基本接口實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)要求：了解各類傳感器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、應(yīng)用場(chǎng)合，掌握傳感器應(yīng)用中的485串口的定義、功能，掌握傳感器模塊的使用方法。41、32.機(jī)械量傳感器數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：機(jī)械量傳感器數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)要求：了解壓力、加速度等各類機(jī)械量傳感器的基本原理與構(gòu)成；掌握node-red軟件的基本使用方法，能夠使用機(jī)械量傳感器構(gòu)造簡(jiǎn)單物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。42、33.光電與磁電類傳感器數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：光敏與磁電效應(yīng)傳感器數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)要求：掌握光敏與磁電效應(yīng)傳感器的基本原理與構(gòu)成；能夠用光敏與磁電效應(yīng)傳感器構(gòu)造簡(jiǎn)單物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。42、34.傳感器綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：物聯(lián)網(wǎng)傳感器與執(zhí)行器的集成應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)要求：掌握根據(jù)應(yīng)用情況選擇傳感器的方法；能夠根據(jù)應(yīng)用目的，使用對(duì)應(yīng)的傳感器和執(zhí)行器構(gòu)造簡(jiǎn)單物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。41、2、3合計(jì)16五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，結(jié)合討論、案例、視頻資源共享、實(shí)驗(yàn)等教學(xué)手段完成課程教學(xué)任務(wù)和相關(guān)能力的培養(yǎng)。學(xué)生比較全面地理解傳感器的基本構(gòu)成與特性，在掌握傳感器原理與特性的法基礎(chǔ)上，進(jìn)行簡(jiǎn)單功能的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)，從而具有自主選擇合適傳感器進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用設(shè)計(jì)的能力。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，通過(guò)傳感器與執(zhí)行器采集數(shù)據(jù)，并完成物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)于傳感器原理與特性的認(rèn)知以及物聯(lián)網(wǎng)與傳感器結(jié)合的基本方法和技能。培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)際動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。六、課程資源1.推薦教材（1）陳文儀.現(xiàn)代傳感器技術(shù)與應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,2022年．2.參考書（1）胡向東.傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第四版）[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2021年．（2）卜樂(lè)平.傳感器與檢測(cè)技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2021年．（3）陳雯柏.智能傳感器技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2022年.3.期刊（1）汪康.柔性壓阻式壓力傳感器應(yīng)用與展望[J].功能材料與器件學(xué)報(bào),\t"/kcms2/article/_blank"2022,28(01):68-78.（2）楊陽(yáng).NB-IoT水氣熱物聯(lián)網(wǎng)傳感器應(yīng)用研究[J].科學(xué)與信息化,2022(13):46-48.（3）宋璐.柔性可穿戴傳感器及其應(yīng)用研究[J].分析化學(xué),2022,50(11):12.（4）湯明珍,任建寧,伍麗青,等.移動(dòng)式空氣質(zhì)量傳感器的研究與應(yīng)用進(jìn)展[J].環(huán)境科學(xué)研究,2022,35(4):8.（5）KaushikP,NidhiA,AAA,etal.Acriticalreviewonmultifunctionalsmartmaterials‘nanographene’emergingavenue:nano-imagingandbiosensorapplications[J].CriticalReviewsinSolidStateandMaterialsSciences,2022,47(5):691-707.4.網(wǎng)絡(luò)資源（1）溫度傳感器的類型原理特點(diǎn)和應(yīng)用[EB/OL]./Hongke_PharmDep/article/details/108049114.2020-8-21/2022-5-10.（2）智能傳感器可以實(shí)現(xiàn)的10個(gè)強(qiáng)大物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用[EB/OL],/DFWee/article/details/120839554.2021-10-19/2022-6-10.（3）中國(guó)大學(xué)慕課傳感器技術(shù)[EB/OL]./.2021-2-17/2022-6-10.七、課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐課程成績(jī)由過(guò)程性考核成績(jī)和期末考核成績(jī)兩部分構(gòu)成，具體考核/評(píng)價(jià)細(xì)則及對(duì)課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見(jiàn)表4。表4課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評(píng)價(jià)細(xì)則課程目標(biāo)123過(guò)程性考核課堂表現(xiàn)15（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問(wèn)題情況進(jìn)行考核，滿分100分。（2）以平時(shí)考核成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)。√√√762實(shí)驗(yàn)20（1）根據(jù)每個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)操作完成情況和實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量單獨(dú)評(píng)分，滿分100分。（2）每次實(shí)驗(yàn)單獨(dú)評(píng)分，取各次實(shí)驗(yàn)成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)。（3）以實(shí)驗(yàn)成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭?010作業(yè)15主要考核學(xué)生對(duì)各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分。每次作業(yè)與測(cè)試單獨(dú)評(píng)分，取各次成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)。（3）以作業(yè)與測(cè)試成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭獭?63期末考核50（1）期末考核方式為大作業(yè)或者期末測(cè)試形式考核，成績(jī)100分，以期末考核成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)。（2）主要考核各種傳感器的基本特性、原理及測(cè)量方法、常用物理效應(yīng)與器件、對(duì)傳感器和執(zhí)行器模塊的理解及運(yùn)用。（3）若為期末測(cè)試形式考核，測(cè)試題型為：填空題、選擇題、判斷題、簡(jiǎn)答題、計(jì)算題或分析題等。√√√202010合計(jì)：100分434215八、考核與成績(jī)?cè)u(píng)定1.考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)、作業(yè)、期末考核等方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核評(píng)價(jià)。考核基本要求：考核總成績(jī)由期末考核和過(guò)程性考核成績(jī)組成，期末考核方式為大作業(yè)或者期末測(cè)試，成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重50%），若為大作業(yè)考核方式，則主要考查學(xué)生對(duì)傳感器和執(zhí)行器模塊的理解及運(yùn)用，鍛煉學(xué)生自主選擇合適傳感器進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力；若為期末測(cè)試形式考核，則題目類型為選擇題、填空題、判斷題、簡(jiǎn)答題、計(jì)算題或分析題等類型，測(cè)試中基本知識(shí)、基本理論、基本技能的試題分值不超過(guò)50%，綜合型或分析型題目分值不低于50%。課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)、作業(yè)等過(guò)程性考核成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重50%）。過(guò)程性考核和期末考核分值分配應(yīng)與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時(shí)基本成比例。2.過(guò)程性考核成績(jī)的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程性考核方式重點(diǎn)考核內(nèi)容、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見(jiàn)表5。表5過(guò)程性考核方式評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)30筆記完整，積極參與教學(xué)活動(dòng)，踴躍回答問(wèn)題，準(zhǔn)確率大于90%。筆記完整，認(rèn)真參與教學(xué)活動(dòng)，回答問(wèn)題準(zhǔn)確率大于80%。筆記不完整，偶爾參與教學(xué)活動(dòng)，回答問(wèn)題準(zhǔn)確率大于70%。上課不認(rèn)真，上課不記筆記，偶爾參與教學(xué)活動(dòng)。上課不認(rèn)真，上課不記筆記，不參與教學(xué)活動(dòng)。作業(yè)30作業(yè)完整，思路清晰，準(zhǔn)確率大于90%，字跡工整。測(cè)試成績(jī)優(yōu)秀作業(yè)完整，準(zhǔn)確率大于80%，字跡工整。測(cè)試成績(jī)良好不交作業(yè)2次以內(nèi)，準(zhǔn)確率大于70%.測(cè)試成績(jī)中等不交作業(yè)4次以內(nèi)，準(zhǔn)確率大于60%.測(cè)試成績(jī)