传感器原理与应用课程标准教学教案

《传感器原理与应用》课程标准【课程名称】传感器原理与应用 【课程编码】【课程类别】专业基础课 【适用专业】自动化、仪器仪表、电子信息、物联网工程及其他相关专业【授课单位】 【总学时】58（理论36+实践22）【编写执笔人】 【编写日期】一、课程定位和课程设计1.1课程性质与作用本课程是自动化、仪器仪表、电子信息、物联网工程及其他相关专业的专业基础课程，是一门多学科交叉的专业课程，重点介绍各种传感器敏感元件的工作原理和特性，结合工程应用实际，了解传感器测量电路及其应用，培养学生使用各类传感器的技巧和能力，掌握常用传感器的工程测量设计方法和实验研究方法，了解传感器技术的发展动向。1.2课程设计思路根据专业培养目标的要求，在教学过程中充分发挥学员的主体作用和教师的主导作用，突出职业能力的培养，注重专业知识与专业技能的结合，适应岗位要求和社会的发展需求，确保学员达到国家职业标准中规定的传感器理论知识和技能要求。二、课程目标2.1知识目标掌握传感器的定义、组成、分类和命名。了解传感器的发展趋势。掌握传感器的特性。理解传感器的一般选用原则。了解金属电阻应变片的结构、类型及主要特性。掌握金属电阻应变片的工作原理和基本测量电路。了解应变式压力传感器温度误差产生的原因及补偿方法。了解压电式压力传感器的工作原理及压电材料。掌握压电式压力传感器的接口电路。掌握自感式压力传感器的工作原理。掌握差动变压器式压力传感器的工作原理。理解霍尔效应及霍尔传感器的工作原理。掌握霍尔传感器的结构和测量电路。了解霍尔传感器使用过程中的注意事项。理解编码器的工作原理及应用。掌握编码器的测速方法。了解其他常见的速度传感器。理解金属热电阻的测温原理和结构形式。了解半导体热电阻的类型、特点及结构。掌握热电偶温度传感器的测温原理及基本定律。了解热电偶温度传感器的分类及温度补偿方法。了解半导体集成温度传感器的分类。掌握典型集成温度传感器DS18B20的原理及应用。了解电容式传感器的工作原理及分类。掌握电容式传感器的等效电路及转换电路。掌握常见接近开关的工作原理和结构。了解常见接近开关的典型应用。了解气敏传感器的工作原理、分类和主要特性参数。掌握气敏传感器的典型应用。理解湿度的表示方法。了解常见的湿度传感器及主要参数。掌握常见湿度传感器的典型应用。了解生物传感器的结构和工作原理。了解常用生物传感器及其主要应用。了解智能传感器的结构和特点。掌握非集成式智能传感器的设计方法。了解智能传感器的主要应用。了解微型智能传感器及其应用。了解物联网和无线传感器网络。2.2技能目标（1）能够根据具体性能指标选用合适的传感器。（2）能够根据需要选择合适的速度传感器并进行电路设计。（3）能够根据系统需求选择合适的温度传感器并完成系统设计。（4）能够根据系统需求选择合适的物位传感器并完成系统设计。（5）能够根据系统需求选择合适的化学传感器并完成系统设计。（6）能够根据系统需求选择合适的智能传感器并完成系统设计。（7）能够根据系统需求完成小型智能家居系统的设计。三、课程内容与教学要求本课程包括初识传感器、压力传感器、速度传感器、温度传感器、物位传感器、化学传感器、智能传感器和综合实训，共8个项目，其教学内容及课时分配如下表所示。《传感器原理与应用》教学内容及课时分配表序号课程名称教学内容教学要求课时分配1初识传感器（1）认识传感器（2）传感器的特性（3）传感器的一般选用原则（1）掌握传感器的定义、组成、分类和命名（2）了解传感器的发展趋势（3）掌握传感器的特性（4）理解传感器的一般选用原则理论实践22压力传感器（1）金属电阻应变式压力传感器（2）压电式压力传感器（3）电感式压力传感器（1）了解金属电阻应变片的结构、类型及主要特性（2）掌握金属电阻应变片的工作原理和基本测量电路（3）了解应变式压力传感器温度误差产生的原因及补偿方法（4）了解压电式压力传感器的工作原理及压电材料（5）掌握压电式压力传感器的接口电路（6）掌握自感式压力传感器的工作原理（7）掌握差动变压器式压力传感器的工作原理663速度传感器（1）霍尔传感器（2）编码器（3）其他速度传感器（1）理解霍尔效应及霍尔传感器的工作原理（2）掌握霍尔传感器的结构和测量电路（3）了解霍尔传感器使用过程中的注意事项（4）理解编码器的工作原理及应用（5）掌握编码器的测速方法（6）了解其他常见的速度传感器644温度传感器（1）电阻式温度传感器（2）热电偶温度传感器（3）半导体集成温度传感器（1）理解金属热电阻的测温原理和结构形式（2）了解半导体热电阻的类型、特点及结构（3）掌握热电偶温度传感器的测温原理及基本定律（4）了解热电偶温度传感器的分类及温度补偿方法（5）了解半导体集成温度传感器的分类（6）掌握典型集成温度传感器DS18B20的原理及应用665物位传感器（1）电容式传感器（2）接近开关（1）了解电容式传感器的工作原理及分类（2）掌握电容式传感器的等效电路及转换电路（3）掌握常见接近开关的工作原理和结构（4）了解常见接近开关的典型应用426化学传感器（1）气敏传感器（2）湿度传感器（3）生物传感器（1）了解气敏传感器的工作原理、分类和主要特性参数（2）掌握气敏传感器的典型应用。（3）理解湿度的表示方法（4）了解常见的湿度传感器及主要参数（5）掌握常见湿度传感器的典型应用。（6）了解生物传感器的结构和工作原理（7）了解常用生物传感器及其主要应用67智能传感器（1）智能传感器概述（2）智能传感器的设计（3）智能传感器应用案例（4）微型智能传感器（1）了解智能传感器的结构和特点（2）掌握非集成式智能传感器的设计方法（3）了解智能传感器的主要应用（4）了解微型智能传感器及其应用48综合实训——智能家居系统的设计（1）物联网（2）无线传感器网络（3）智能家居系统设计方案（1）了解物联网和无线传感器网络24合计58四、课程实施4.1教学条件我校十分注重建设和完善本课程的教学设施，如多媒体教室、机房、实操间、网络教学平台、网络数据库等。此外，有一支强大且专业的师资队伍，可以为本课程的教学和课程建设提供有力保障。在网络资源方面，我校选择与文旌课堂建立课程合作，可有效利用文旌课堂的文旌教学管理平台实施“线上+线下”的混合教学模式，可以帮助教师进行教学，促进学生高效学习。4.2教学方法建议本课程遵循“教师引导，学生为主”的原则，采用讲解、多媒体演示、场景模拟法、讨论、翻转课堂等多种方法，努力为学生创设更多知识应用的机会。讲解法：主要用于讲授传感器原理与应用的基础知识、行业岗位知识等理论性较强的知识。多媒体演示法：在讲解过程中，借助音频、视频、图片等直观手段来呈现教学内容，在激发其学习兴趣和积极性的同时，不断提高其知识储备能力和综合文化素质。场景模拟法：针对所教内容布置任务，引导学生通过情景化的模拟训练来提升知识的实际应用能力和职业素养。讨论法：根据知识点，鼓励学生运用所学知识进行主题讨论，使其在讨论中逐步提升交际能力、思辨能力、解决实际问题的能力等。翻转课堂法：坚持学生的主体地位，鼓励学生在课上对自己学到的知识点进行分享和讲解，并对其讲解进行补充和评价，不断完善学生的知识结构，加深其对所学知识的理解。教师在教学过程中，可根据学生的实际情况灵活选用教学方法，因材施教，尽量照顾到每一个学生的学习需求。4.3成绩考核与评定本课程考核体现多元评价方法，重视教学过程评价，突出阶段评价、目标评价、理论与实践一体化评价等。考核成绩包括形成性测评（50%）和终结性测评（50%）。形成性测评占50%，其中1．考勤（10%）：本项考核通过课前点名考核学生的课堂出勤率。迟到15分钟以内每次扣1分，迟到15分钟以上或无故缺勤一节课每次扣2分，无故缺勤5次及以上者，取消本课程成绩。2．课程参与度（20%）：本项考核主要通过线上课程参与度、线下课堂提问和课堂积极发言来评判学生的学习态度、学习主动性、课堂参与程度，以及学生的思辨能力、问题解决能力及其对课堂教学知识的掌握情况等。只要学生能按时参加线上和线下听讲，即可获得10分的基本分。学生上课发言一次或线上讨论区有效发言（与话题相关）一次，即可另外获得0.5分，课堂和讨论区发言最多可得10分。学生的最后成绩为“10+发言得分”。3．作业情况（20%）：本项考核主要通过学生作业来检测其对教学主体内容的掌握与理解程度、实际应用知识的能力、自主学习能力、信息收集与处理能力等。每次作业成绩按照相应标准而定，学生作业质量划分为优秀（10分）、良好（8分）、中等（7分）、及格（6分）和不及格（0分）五个档次。最后的作业成绩为学生作业完成质量成绩的平均数。终结性测评占50%。主要考核学生在学完本课程后所达到的水平，通过期末考试进行考核。期末考试为线上考核（20%）+线下大作业形式（30%）形式，主要评估学生对本门课程基本知识的掌握情况与综合运用能力。五、课程资源开发与利用5.1推荐使用教材5.2参考教材5.3数字化资源

《传感器原理与应用》

教案课时分配表章序课程内容课时备注理论实践1初识传感器22压力传感器663速度传感器644温度传感器665物位传感器426化学传感器67智能传感器48综合实训——智能家居系统的设计24合计58文旌课堂APP

课题初识传感器课时2课时（90min）教学目标知识技能目标：（1）掌握传感器的定义、组成、分类和命名（2）了解传感器的发展趋势（3）掌握传感器的特性（4）理解传感器的一般选用原则（5）能够根据具体性能指标选用合适的传感器教学重难点教学重点：传感器的定义、组成、分类和命名，传感器的发展趋势，传感器的特性，传感器的一般选用原则教学难点：能够根据具体性能指标选用合适的传感器教学方法情景模拟法、问答法、讨论法、实践法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学过程主要教学内容及步骤考勤【教师】使用文旌课堂APP进行签到【学生】按照老师要求签到新课预热【教师】自我介绍，与学生简单互动，介绍课程内容、考核标准等【学生】聆听、互动【教师】讲述传感器的发展趋势，以及传感器的应用案例，帮助学生理解学习本课的意义【学生】聆听、思考、理解问题导入【教师】讲述情景，并提出问题：我们大多数人都有这样的经历，当你走近某些写字楼、机场的大门时，大门会自动打开，当你进入大厅之后，大门又会自动关闭。生活中还有很多类似装置，如楼梯走廊的声控灯、手机的触摸屏、红外测温仪等。这些装置能够根据外界信号的变化而实现的功能，是因为这些装置中装有传感器，传感器能够感受信号并将信号传递出去。随着科技的发展，生活中传感器的身影越来越常见。大家列举一下，咱们身边还有哪些传感器应用？【学生】聆听、思考、讨论、回答传授新知【教师】通过学生的发言，引入新的知识点，讲解传感器的定义、组成、分类和命名，传感器的发展趋势，传感器的特性，传感器的一般选用原则等知识1.1认识传感器1.1.1传感器的定义【师生互动】提出以下问题：普通发电机中有传感器设备吗？测速发电机呢？为什么？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答1.1.2传感器的组成1.1.3传感器的分类和命名1．传感器的分类2．传感器的命名3．传感器的代码1.1.4传感器的发展趋势1.2传感器的特性1.2.1传感器的静态特性【教师】扫码播放“传感器静态指标1-3”视频，并进行讲解【学生】观看、聆听、理解1．线性度2．灵敏度【师生互动】提出以下问题：灵敏度是否越高越好？为什么？请举例说明。【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答3．迟滞性4．重复性【教师】扫码播放“传感器静态指标4-7”视频，并进行讲解【学生】观看、聆听、理解5．稳定性【师生互动】提出以下问题：某采购员分别在三家商店购买了100kg大米、10kg苹果、1kg巧克力，发现均缺少了约0.5kg，但该采购员对卖巧克力的商店意见最大，为什么？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答6．分辨力7．精度和精度等级1.2.2传感器的动态特性【知识拓展】【教师】讲述瞬态响应法和频率响应法（1）瞬态响应法。在时域中，对传感器的响应和过渡过程进行分析称为时域分析，这时传感器对所加激励信号的响应称为瞬态响应。此时，主要考察的指标包括：稳态值（传感器的输出达到稳定输出时的值）、时间常数（阶跃响应曲线由0上升到稳态值的63.2%所需的时间）、上升时间（阶跃响应由稳态值的10%上升到90%所需时间）和迟滞时间（阶跃响应达到稳态值的50%所需要的时间）。（2）频率响应法。频率响应就是在稳定的状态下，幅值和相位随频率变化的特性。分别称为幅频特性和相频特性。【学生】聆听、思考、记忆【学生】聆听、思考、理解、记忆应用实践【教师】扫码播放“气体压力传感器选型”视频，讲解并演示气体压力传感器选型的方法，然后组织学生以小组为单位进行实践1．实践目的（1）熟悉传感器的选型原则。（2）能够根据系统要求选择合适的传感器。2．应用描述对压力容器进行测量，正常压力为150kPa，要求压力测量误差不大于4.5kPa，问应选择什么样的压力传感器才能满足测量要求。3．题目解析首先要确定量程，然后确定精度等级。（1）确定量程。一般传感器的量程要比正常被测压力大30%以上，故可选择的压力检测仪表的量程为250kPa。（2）确定精度等级。系统的最大引用误差要1.8%（），故可选择的压力检测仪表的精度等级为1.5。【学生】观看、聆听、思考、根据要求进行解析，先完成的学生帮助本组其他学生完成实践，如遇问题，可自行扫码观看“气体压力传感器选型”视频或询问教师【教师】巡堂指导，及时解决学生的问题课堂小结【教师】简要总结本节课的要点传感器的定义、组成、分类和命名传感器的发展趋势传感器的特性传感器的一般选用原则【学生】总结回顾知识点作业布置【教师】布置课后作业（1）复习所学知识，完成课后相关习题并编写试验报告（2）本课作业布置二维码老师用扫描此码，即可进行线上作业布置【学生】完成课后任务

课题压力传感器（一）课时4课时（理论2+实践2）（180min）教学目标知识技能目标：（1）了解金属电阻应变片的结构、类型及主要特性（2）掌握金属电阻应变片的工作原理和基本测量电路（3）了解应变式压力传感器温度误差产生的原因及补偿方法教学重难点教学重点：金属电阻应变片的结构、类型及主要特性，金属电阻应变片的工作原理和基本测量电路，应变式压力传感器温度误差产生的原因及补偿方法教学难点：掌握电阻应变式压力传感器的应用教学方法情景模拟法、问答法、讨论法、试验法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材、传感器试验装置教学过程主要教学内容及步骤考勤【教师】使用文旌课堂APP进行签到【学生】按照老师要求签到案例导入【教师】利用多媒体展示图片，列举身边的应变式传感器案例，并提出问题：我们能否制作与调试电子称重模拟装置？【学生】聆听、思考、讨论、回答传授新知【教师】通过学生的发言，引入新的知识点，讲解金属电阻应变片的结构、类型及主要特性，金属电阻应变片的工作原理和基本测量电路，应变式压力传感器温度误差产生的原因及补偿方法等知识2.1金属电阻应变式压力传感器2.1.1金属电阻应变片的结构、类型1．金属电阻应变片的结构2．金属电阻应变片的类型2.1.2金属电阻应变片的主要特性1．几何尺寸2．电阻值【师生互动】提出以下问题：电阻值的选择对传感器的测量精度和电路设计有何影响？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答3．最大工作电流4．灵敏度系数5．横向效应【师生互动】提出以下问题：在实际应用中，如何通过设计或补偿方法减少横向效应对测量结果的影响？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答6．应变极限7．机械滞后、零漂和蠕变2.1.3金属电阻应变片的工作原理【师生互动】提出以下问题：金属电阻应变片的材料选择对传感器的性能有何影响？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答2.1.4基本测量电路1．单臂电桥2．双臂电桥【师生互动】提出以下问题：分析单臂电桥和双臂电桥的工作原理及其优缺点。【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答3．差动电桥4．全臂电桥【师生互动】提出以下问题：在哪些实际应用场景中，单臂、双臂、全臂、差动电桥应如何选择？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答2.1.5应变式压力传感器的温度误差及补偿1．温度误差产生的原因2．温度补偿的方法2.1.6金属电阻应变片的选用规则2.1.7应用实践——电阻应变式压力传感器在称重中的应用1．实践目的2．应用描述3．实践过程【学生】聆听、思考、理解、记忆应用实践【教师】讲述实践目的，进行应用描述，讲解并演示实践过程，然后要求学生以小组为单位完成实践操作1．实践目的（1）了解金属箔式应变片的应变效应。（2）能够根据需要选择合适的传感器进行压力测量电路设计。2．应用描述由电阻应变式压力传感器制作的电子秤（称重传感器）已广泛应用于各行各业，它实现了对物料的快速、准确地称重。特别是随着微处理器的发展，工业生产过程中自动化程度不断提高，电子秤已成为工业控制中一种非常重要的装置。3．实践过程系统采用电阻应变式压力传感器构成简易电子秤，将4个应变片分别粘贴在悬臂梁的两侧（上侧为和，下侧为和），如图所示。……（详见教材）【学生】观看、聆听、思考、根据要求进行操作，先完成的学生帮助本组其他学生完成操作，如遇问题，可询问教师【教师】巡堂指导，及时解决学生的问题课堂小结【教师】简要总结本节课的要点金属电阻应变片的结构、类型金属电阻应变片的主要特性金属电阻应变片的工作原理基本测量电路应变式压力传感器的温度误差及补偿金属电阻应变片的选用规则【学生】总结回顾知识点作业布置【教师】布置课后作业（1）复习所学知识，完成课后相关习题并编写试验报告（2）本课作业布置二维码老师用扫描此码，即可进行线上作业布置【学生】完成课后任务

课题压力传感器（二）课时4课时（理论2+实践2）（180min）教学目标知识技能目标：（1）了解压电式压力传感器的工作原理及压电材料（2）掌握压电式压力传感器的接口电路教学重难点教学重点：压电式压力传感器的工作原理及压电材料，压电式压力传感器的工作原理教学难点：掌握压电式压力传感器的应用教学方法情景模拟法、问答法、讨论法、试验法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材、传感器试验装置教学过程主要教学内容及步骤考勤【教师】使用文旌课堂APP进行签到【学生】按照老师要求签到问题导入【教师】提出以下问题：（1）踩上电子秤时，数字瞬间显示体重。（2）按压打火机按钮，迸出一簇电火花。（3）手机屏幕触控时，某些振动反馈的“哒哒”声。这些现象是如何实现的？【学生】聆听、思考、讨论、回答传授新知【教师】通过学生的发言，引入新的知识点，讲解压电式压力传感器的工作原理，压电材料，以及压电式压力传感器的接口电路等知识2.2压电式压力传感器2.2.1压电效应【教师】播放“压电效应”微课，并进行讲解【学生】观看、聆听、理解2.2.2压电材料1．石英晶体2．压电陶瓷3．新型压电材料2.2.3压电式压力传感器的接口电路1．等效电路【师生互动】提出以下问题：为什么压电式压力传感器在低频或准静态测量中容易出现信号衰减或误差？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答2．测量电路【师生互动】提出以下问题：为什么电荷放大器的输出电压只取决于输入电荷

q

和反馈电容

Cf​，而与电缆电容无关？这一特性在实际应用中有哪些优势？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答【学生】聆听、思考、理解、记忆应用实践【教师】讲述实践目的，进行应用描述，讲解并演示实践过程，然后要求学生以小组为单位完成实践操作1．实践目的（1）了解气体压力传感器原理及特点。（2）能够根据系统要求选择合适的传感器。2．应用描述汽车胎压监测系统工作时，安装在轮胎内的压力监测模块对轮胎内部的压力进行实时测量，并将检测到的数据进行相应处理后发送到汽车的控制中心并显示出来，如果轮胎压力异常，会进行相应的报警处理。3．实践过程测量时被测气压由气压传感器转换为模拟电压信号输出，此输出信号不能直接与单片机相连。因此，需要经过A/D转换电路把气压传感器输出的模拟电压信号转换为数字脉冲，再送至单片机进行处理。系统硬件可选用STC89C52单片机作为处理核心，XGZP6857型气压传感器模块作为监测模块，采用无线通信方式与主控室进行信息交互。XGZP6857型气体压力传感器模块集成了信号调理电路，对传感器的偏移、灵敏度、温漂和非线性进行了很好的补偿。它以供电电压为参考，输出一个经过校准、温度补偿后的标准电压信号。XGZP6857型气体压力传感器尺寸小，易安装，广泛应用于医疗电子、汽车电子、运动健身器材等领域。实物及引脚如图所示。……（详见教材）【学生】观看、聆听、思考、根据要求进行操作，先完成的学生帮助本组其他学生完成操作，如遇问题，可询问教师【教师】巡堂指导，及时解决学生的问题课堂小结【教师】简要总结本节课的要点压电效应压电材料压电式压力传感器的接口电路【学生】总结回顾知识点作业布置【教师】布置课后作业（1）复习所学知识，完成课后相关习题并编写试验报告（2）本课作业布置二维码老师用扫描此码，即可进行线上作业布置【学生】完成课后任务

课题压力传感器（三）课时4课时（理论2+实践2）（180min）教学目标知识技能目标：（1）掌握自感式压力传感器的工作原理（2）掌握差动变压器式压力传感器的工作原理教学重难点教学重点：自感式压力传感器的工作原理，差动变压器式压力传感器的工作原理教学难点：掌握压力传感器的应用教学方法情景模拟法、问答法、讨论法、试验法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材、传感器试验装置教学过程主要教学内容及步骤考勤【教师】使用文旌课堂APP进行签到【学生】按照老师要求签到问题导入【教师】多媒体展示“汽车发动机”图片，提出以下问题：（1）大家知道吗？现代汽车发动机中有一个非常重要的部件，可以实时监测进气压力，从而优化燃油效率。这个部件是什么？（压力传感器）（2）大家觉得，压力传感器是如何将压力信号转换成电信号的呢？有没有同学听说过‘电感’这个词？【学生】聆听、思考、讨论、回答传授新知【教师】通过学生的发言，引入新的知识点，讲解自感式压力传感器的工作原理，差动变压器式压力传感器的工作原理等知识2.3电感式压力传感器2.3.1自感式压力传感器1．变间隙型自感式压力传感器2．变面积型自感式压力传感器3．螺管型自感式压力传感器【师生互动】提出以下问题：对三种类型自感式压力传感器，分析其优缺点？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答2.3.2互感式压力传感器【师生互动】提出以下问题：（1）互感式压力传感器与自感式压力传感器有什么区别？（2）互感式压力传感器核心是什么？优势是什么？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答（1）自感式是基于线圈自感量的变化，而互感式可能涉及到两个或多个线圈之间的互感变化。（2）核心是互感系数变化→差动电压输出。优势在于高灵敏度、抗干扰强。【学生】聆听、思考、理解、记忆应用实践【教师】讲述实践目的，进行应用描述，讲解并演示实践过程，然后要求学生以小组为单位完成实践操作1．实践目的了解压力传感器的工作原理和特性。2．应用描述如图所示，全自动洗衣机采用的液位开关一般为压力式水位开关，它装在洗涤缸的上部，有一根下端开口的气管通到缸底，进水时空气被封闭在气管内，就形成比外界稍高的压力。水位越高则压力越高，这样便可以根据压力间接测得水位。……（详见教材）3．实践过程洗衣机筒内的水压通过空气室内的气体将压力传递给传感器，该压力作用于传感器的隔膜，将隔膜板U抬起，而弹簧的力反向作用于隔膜板U，当这两种力在传感器中的某一确定的位置达到平衡时，表示设定水位已达到，如图所示。……（详见教材）【学生】观看、聆听、思考、根据要求进行操作，先完成的学生帮助本组其他学生完成操作，如遇问题，可询问教师【教师】巡堂指导，及时解决学生的问题课堂小结【教师】简要总结本节课的要点自感式压力传感器互感式压力传感器【学生】总结回顾知识点作业布置【教师】布置课后作业（1）复习所学知识，完成课后相关习题并编写试验报告（2）本课作业布置二维码老师用扫描此码，即可进行线上作业布置【学生】完成课后任务

课题速度传感器（一）课时4课时（理论2+实践2）（180min）教学目标知识技能目标：（1）理解霍尔效应及霍尔传感器的工作原理（2）掌握霍尔传感器的结构和测量电路（3）了解霍尔传感器使用过程中的注意事项（4）能够根据需要选择合适的速度传感器并进行电路设计教学重难点教学重点：霍尔效应及霍尔传感器的工作原理，霍尔传感器的结构和测量电路，霍尔传感器使用过程中的注意事项教学难点：根据需要选择合适的速度传感器并进行电路设计教学方法情景模拟法、问答法、讨论法、试验法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材、传感器试验装置教学过程主要教学内容及步骤考勤【教师】使用文旌课堂APP进行签到【学生】按照老师要求签到案例导入【教师】讲述“无人机中的传感器”案例，并提出以下问题：（1）如果现在需要测量一辆行驶中高铁的实时速度，你们能想到哪些方法？（2）如果是测量一只飞鸟的瞬时速度，或者手机屏幕滑动的速度呢？这些场景需要怎样的技术？【学生】聆听、思考、讨论、回答传授新知【教师】通过学生的发言，引入新的知识点，讲解霍尔效应及霍尔传感器的工作原理，霍尔传感器的结构和测量电路，霍尔传感器使用过程中的注意事项等知识3.1霍尔传感器【教师】播放“霍尔效应”微课，并进行讲解【学生】观看、聆听、理解【师生互动】利用简易霍尔元件（如A3144）和磁铁，用万用表测量磁铁靠近/远离时输出电压变化，记录现象，并提出以下问题：为什么磁铁移动会导致电压变化？这种效应可能被应用在哪些场景？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答3.1.1霍尔效应3.1.2霍尔元件1．霍尔元件的结构2．霍尔元件的测量电路3.1.3集成霍尔传感器1．开关型集成霍尔传感器2．线性集成霍尔传感器【师生互动】提出以下问题：传统霍尔元件与集成霍尔传感器的区别有哪些？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答3.1.4使用霍尔传感器的注意事项【学生】聆听、思考、理解、记忆应用实践【教师】讲述实践目的，进行应用描述，讲解并演示实践过程，然后要求学生以小组为单位完成实践操作1．实践目的（1）了解霍尔传感器测速原理。（2）能根据系统要求选择合适的传感器。2．应用描述动感单车是一种室内自行车训练、健身器材，它的结构和普通自行车类似，包括车把、车座、脚蹬和车轮几部分，如图所示。……（详见教材）动感单车一般都具有速度、里程检测和显示功能，用以作为训练者控制自身训练效果的重要参考指标。3．实践过程动感单车主要是利用集成霍尔传感器、单片机、时钟芯片、按键电路、LCD液晶显示等元件，构成一个实时检测、显示速度和里程的系统。其系统框图如图所示。……（详见教材）【学生】观看、聆听、思考、根据要求进行操作，先完成的学生帮助本组其他学生完成操作，如遇问题，可询问教师【教师】巡堂指导，及时解决学生的问题课堂小结【教师】简要总结本节课的要点霍尔效应霍尔元件集成霍尔传感器使用霍尔传感器的注意事项【学生】总结回顾知识点作业布置【教师】布置课后作业（1）复习所学知识，完成课后相关习题并编写试验报告（2）本课作业布置二维码老师用扫描此码，即可进行线上作业布置【学生】完成课后任务

课题速度传感器（二）课时4课时（理论2+实践2）（180min）教学目标知识技能目标：（1）理解编码器的工作原理及应用（2）掌握编码器的测速方法（3）能够根据需要选择合适的速度传感器并进行电路设计教学重难点教学重点：编码器的工作原理及应用，编码器的测速方法教学难点：根据需要选择合适的速度传感器并进行电路设计教学方法情景模拟法、问答法、讨论法、试验法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材、传感器试验装置教学过程主要教学内容及步骤考勤【教师】使用文旌课堂APP进行签到【学生】按照老师要求签到问题导入【教师】提出以下问题：（1）想象一下，如果机器人需要精准地移动手臂到指定位置，或者无人机需要准确控制飞行高度，它们是如何‘知道’自己移动了多少距离或角度的？（2）如果是在一个没有GPS信号的室内环境，或者需要极高精度的场景，比如3D打印机打印微小零件，这些设备如何实现精准控制？【学生】聆听、思考、讨论、回答传授新知【教师】通过学生的发言，引入新的知识点，讲解编码器的工作原理及应用，以及编码器的测速方法等知识3.2编码器3.2.1编码器的分类1．增量式光电编码器2．绝对式光电编码器【师生互动】提出以下问题：某电动自行车厂商需选择踏板转速传感器方案（备选：光电编码器vs.霍尔传感器），请分析两种方案的优劣。【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答真实案例，共享单车普遍采用霍尔方案的原因（恶劣环境适应性）3.2.2编码器测速1．M法测速2．T法测速3．M/T法测速【师生互动】提出以下问题：假设某工厂的自动化生产线因传送带速度波动导致产品装配偏差，需用编码器实时监测电机转速。（1）编码器如何测量电机转速？需要哪些硬件配合？（2）若测得转速与实际不符，可能是什么原因？（3）利用上述三种算法，画出计算流程图并举例说明。（如：1000脉冲/转的编码器，1秒内测得2000脉冲，转速是多少？）【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答【学生】聆听、思考、理解、记忆应用实践【教师】讲述实践目的，进行应用描述，讲解并演示实践过程，然后要求学生以小组为单位完成实践操作1．实践目的（1）了解编码器的工作原理及选型原则。（2）能够根据设计要求选择合适的编码器。2．应用描述汽车驾驶模拟器（vehicledrivingsimulator，VDS）将虚拟现实技术应用于汽车驾驶系统中，通过计算机技术产生汽车行驶过程中的虚拟视景和运动仿真，使驾驶员沉浸到虚拟驾驶环境中，产生实车驾驶感觉，从而体验、认识和学习现实世界中的汽车驾驶，既能安全、有效地提高驾驶员技术水平，又能降低各种费用。在汽车驾驶模拟器中，方向盘旋转角和速度的测量系统是其中非常重要的组成部分，其中，方向盘旋转角检测可以使用光电编码器来实现。3．实践过程E6B2-CWZC6C光电编码器具备良好的使用性能，在角度测量和位移测量时抗干扰能力很强，并具有稳定可靠的输出脉冲信号，该脉冲信号经计数后可得到被测量的数字信号。在汽车驾驶模拟器中，可选用E6B2-CWZC6C光电编码器对方向盘旋转角进行测量，其输出电路选用集电极开路型，输出分辨率选择400脉冲/旋转。考虑到汽车方向盘转动是双向的，既可顺时针旋转，也可逆时针旋转，故需要对编码器的输出信号进行方向辨别后才能计数。E6B2-CWZC6C光电编码器实际使用的方向辨别与双向计数电路，它由1个D触发器和2个与非门组成，如图所示。……（详见教材）【学生】观看、聆听、思考、根据要求进行操作，先完成的学生帮助本组其他学生完成操作，如遇问题，可询问教师【教师】巡堂指导，及时解决学生的问题课堂小结【教师】简要总结本节课的要点编码器的分类编码器测速【学生】总结回顾知识点作业布置【教师】布置课后作业（1）复习所学知识，完成课后相关习题并编写试验报告（2）本课作业布置二维码老师用扫描此码，即可进行线上作业布置【学生】完成课后任务

课题速度传感器（三）课时2课时（90min）教学目标知识技能目标：（1）了解其他常见的速度传感器（2）能够根据需要选择合适的速度传感器并进行电路设计教学重难点教学重点：其他常见的速度传感器教学难点：根据需要选择合适的速度传感器并进行电路设计教学方法情景模拟法、问答法、讨论法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学过程主要教学内容及步骤考勤【教师】使用文旌课堂APP进行签到【学生】按照老师要求签到问题导入【教师】提出以下问题：（1）同学们，如果我们需要测量一座大桥的微小形变，或者检测石油管道内部的温度变化，甚至是在高温、高压、强电磁干扰的环境下，传统的传感器还能胜任吗？（2）那么，有没有一种传感器可以在这些极端环境下稳定工作，同时还能实现高精度测量呢？【学生】聆听、思考、讨论、回答传授新知【教师】通过学生的回答，引导学生思考“特殊环境下的测量需求”，初步感知光纤传感器的独特优势，引入新的知识点，讲解其他常见的速度传感器3.3其他速度传感器3.3.1光纤传感器3.3.2超声波传感器【师生互动】提出以下问题：（1）超声波传感器的优缺点有哪些？（2）超声波传感器的应用有哪些？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答3.3.3变磁通式磁电转速传感器【师生互动】提出以下问题：以下三种情况ying该如何选择传感器？（1）高精度、高响应速度的转速测量（2）测量非金属旋转物体的转速（3）低成本、强环境适应性的转速测量【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答如果需要高精度、高响应速度的转速测量，可以选择光纤传感器。如果需要测量非金属旋转物体的转速，可以选择超声波传感器。如果需要低成本、强环境适应性的转速测量，可以选择变磁通式磁电转速传感器。3.3.4测速发电机【学生】聆听、思考、理解、记忆课堂讨论【教师】组织学生以小组为单位选择一个问题，并围绕该问题展开讨论（1）原理探究：光纤传感器的核心是‘光信号变化’，请结合光的全反射原理，推测光纤如何将温度、压力等物理量转化为光信号？（提示：可联想光纤弯曲、折射率变化对光强、波长或相位的影响）（2）应用对比：医疗内窥镜和石油管道检测都使用光纤传感器，但两者的设计需求有何不同？举例说明。（例如：医疗需微型化、生物兼容性；工业需耐高温、抗腐蚀）（3）优缺点辩论：光纤传感器与传统电子传感器相比，优势和劣势分别是什么？哪些场景必须使用光纤传感器？（优势：抗电磁干扰、高灵敏度；劣势：成本高、安装复杂）（4）创新设计：某城市在雨季经常发生内涝，原因是排水管道流速监测不及时，导致排水系统无法动态调整。设计一种基于光电流速传感器的智能排水监测系统，光电流速传感器如何测量流速？【学生】选择问题、思考、讨论、汇总，由小组代表上台发表讨论结果【教师】与学生一起评价各组的发言，并进行总结课堂小结【教师】简要总结本节课的要点光纤传感器超声波传感器变磁通式磁电转速传感器测速发电机【学生】总结回顾知识点作业布置【教师】布置课后作业（1）复习所学知识，完成课后相关习题（2）进行光纤传感器、超声波传感器、变磁通式磁电转速传感器的应用实验，并编写试验报告（3）本课作业布置二维码老师用扫描此码，即可进行线上作业布置【学生】完成课后任务

课题温度传感器（一）课时4课时（理论2+实践2）（180min）教学目标知识技能目标：（1）理解金属热电阻的测温原理和结构形式（2）了解半导体热电阻的类型、特点及结构（3）能够根据系统需求选择合适的温度传感器并完成系统设计教学重难点教学重点：金属热电阻的测温原理和结构形式，半导体热电阻的类型、特点及结构教学难点：根据系统需求选择合适的温度传感器并完成系统设计教学方法情景模拟法、问答法、讨论法、试验法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材、传感器试验装置教学过程主要教学内容及步骤考勤【教师】使用文旌课堂APP进行签到【学生】按照老师要求签到案例导入【教师】讲述“便携式温度检测仪”案例，并提出以下问题：（1）温度传感器有哪些类型？（2）它们如何将‘温度’转化为‘电信号’？（3）为什么温度传感器能在极端环境下稳定工作？【学生】聆听、思考、讨论、回答传授新知【教师】通过学生的发言，引入新的知识点，讲解金属热电阻的测温原理和结构形式，半导体热电阻的类型、特点及结构等知识4.1电阻式温度传感器4.1.1金属热电阻1．测温原理2．结构形式【师生互动】提出以下问题：哪些材料可以用来制作金属热电阻？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答4.1.2半导体热电阻1．半导体热电阻的类型及特点2．半导体热电阻的结构【师生互动】提出以下问题：在哪些场景下适合使用半导体热电阻？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答4.1.3测量电路1．3线制电桥测量电路2．4线制电桥测量电路【师生互动】提出以下任务：（1）3线制电桥测量电路的工作原理是什么？请画出电路图并简要说明。（2）4线制电桥测量电路的工作原理是什么？请画出电路图并简要说明。【学生】聆听、思考、回答、绘图【教师】总结学生的回答，评价学生画的电路图【学生】聆听、思考、理解、记忆应用实践【教师】讲述实践目的，进行应用描述，讲解并演示实践过程，然后要求学生以小组为单位完成实践操作1．实践目的（1）了解温度传感器的应用。（2）能根据系统要求选择合适的温度传感器。2．应用描述电饭煲是应用极为广泛的家用电器，传统的电饭煲常采用机械控温方式，而智能电饭煲常常采用微电脑模糊算法的控温方式。但无论是哪一种，温度检测和控制都是其核心功能。其中，温度检测主要是依靠温度传感器（多采用半导体热电阻）来实现。3．实践过程智能电饭煲温度控制系统（见图）中的温度传感器一般有两个，分别为顶盖温度传感器和底部温度传感器，它们将采集到的温度值经信号调理电路和A/D转换电路转换后送至单片机，单片机将采集到的温度信号与设定温度进行综合比较，根据比较后的结果及控制程序控制继电器的开合，并将结果通过显示电路显示。功能选择键可设置智能电饭煲的不同功能，从而设置单片机的设定温度及加热时间；电源分为两部分，一部分为加热盘（通常为电阻丝）提供220V交流电，另一部分通过变压器转换成3.3～5V直流电压给单片机供电。……（详见教材）【学生】观看、聆听、思考、根据要求进行操作，先完成的学生帮助本组其他学生完成操作，如遇问题，可询问教师【教师】巡堂指导，及时解决学生的问题课堂小结【教师】简要总结本节课的要点金属热电阻半导体热电阻测量电路【学生】总结回顾知识点作业布置【教师】布置课后作业（1）复习所学知识，完成课后相关习题并编写试验报告（2）本课作业布置二维码老师用扫描此码，即可进行线上作业布置【学生】完成课后任务

课题温度传感器（二）课时4课时（理论2+实践2）（180min）教学目标知识技能目标：（1）掌握热电偶温度传感器的测温原理及基本定律（2）了解热电偶温度传感器的分类及温度补偿方法（2）能够根据系统需求选择合适的温度传感器并完成系统设计教学重难点教学重点：热电偶温度传感器的测温原理及基本定律，热电偶温度传感器的分类及温度补偿方法教学难点：根据系统需求选择合适的温度传感器并完成系统设计教学方法情景模拟法、问答法、讨论法、试验法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材、传感器试验装置教学过程主要教学内容及步骤考勤【教师】使用文旌课堂APP进行签到【学生】按照老师要求签到问题导入【教师】提出以下问题：（1）想象一下，如果我们需要测量炼钢炉内的温度（可能高达1500℃），或者监测火箭发动机燃烧室的温度，甚至是在核反应堆中测量高温，普通的温度计还能胜任吗？（学生可能回答：普通温度计无法测量高温、无法在极端环境下使用等）（2）那么，有没有一种设备可以在这些极端高温环境下稳定工作，同时还能实现高精度、实时监测呢？（引导学生思考“高温环境下的温度测量需求”，初步感知热电偶温度传感器的独特优势）【学生】聆听、思考、讨论、回答传授新知【教师】通过大家的发言，引入新的知识点，讲解热电偶温度传感器的测温原理及基本定律，热电偶温度传感器的分类及温度补偿方法等知识4.2热电偶温度传感器【教师】播放“测温原理”微课，并进行讲解【学生】观看、聆听、理解4.2.1测温原理1．接触电动势2．温差电动势3．回路中总的热电动势4.2.2基本定律1．均质导体定律2．中间导体定律3．中间温度定律4．参考电极定律4.2.3温度补偿方法1．补偿导线法2．自由端恒温法3．电桥补偿法4．计算修正法【师生互动】提出以下问题：电桥补偿法的原理是什么？还有哪些常见的补偿方法？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答4.2.4分类1．普通热电偶温度传感器2．铠装型热电偶温度传感器3．薄膜型热电偶温度传感器【师生互动】提出以下问题：热电偶与热电阻相比，各自的优缺点是什么？在什么情况下选择热电偶更为合适？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答【学生】聆听、思考、理解、记忆应用实践【教师】讲述实践目的，进行应用描述，播放“热电偶温度传感器在加热炉中的应用”视频，讲解并演示实践过程，然后要求学生以小组为单位完成实践操作1．实践目的（1）了解热电偶温度传感器的工作原理及应用环境。（2）能够根据系统要求选择合适的温度传感器。2．应用描述加热炉是材料加工中最常见的工业用炉，在工业生产中起着十分重要的作用。其中，温度是加热炉中重点监测的物理量之一，加热炉的温度一般是指炉内热气、炉内壁和加热钢坯的均衡温度，通常由热电偶温度传感器在线监测获得。3．实践过程加热炉温度控制系统（见图）用热电偶温度传感器来检测加热炉的温度。在该控制系统中，加热炉温度信号转变成毫伏级的电压信号，信号调理电路将信号放大、滤波后，送入A/D转换电路，通过采样和转换，将所检测到的电压信号转换成数字量送入智能控制板与炉温给定值（通过按键电路送至智能控制板）进行比较，其差值即为实际炉温和给定炉温的偏差；智能控制板对偏差按照给定的方法运算，并将运算结果送至D/A转换电路，转换成模拟电压后，经功率放大器放大后送入晶闸管调压器，触发晶闸管并改变系统的导通角，从而控制加热炉的加温电压，起到调节炉温的作用。……（详见教材）【学生】观看、聆听、思考、根据要求进行操作，先完成的学生帮助本组其他学生完成操作，如遇问题，可自行播放“热电偶温度传感器在加热炉中的应用”视频询问教师【教师】巡堂指导，及时解决学生的问题课堂小结【教师】简要总结本节课的要点测温原理基本定律温度补偿方法分类学生】总结回顾知识点作业布置【教师】布置课后作业（1）复习所学知识，完成课后相关习题并编写试验报告（2）本课作业布置二维码老师用扫描此码，即可进行线上作业布置【学生】完成课后任务

课题温度传感器（三）课时4课时（理论2+实践2）（180min）教学目标知识技能目标：（1）了解半导体集成温度传感器的分类（2）掌握典型集成温度传感器DS18B20的原理及应用（3）能够根据系统需求选择合适的温度传感器并完成系统设计教学重难点教学重点：半导体集成温度传感器的分类，典型集成温度传感器DS18B20的原理及应用教学难点：根据系统需求选择合适的温度传感器并完成系统设计教学方法情景模拟法、问答法、讨论法、试验法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材、传感器试验装置教学过程主要教学内容及步骤考勤【教师】使用文旌课堂APP进行签到【学生】按照老师要求签到问题导入【教师】提出以下问题：（1）想象一下，如果我们需要实时监测手机CPU的温度，或者测量智能手表在运动时的体温变化，甚至是在无人机飞行中监测电池温度，传统的温度计还能胜任吗？（学生可能回答：传统温度计无法测量微小温度变化、无法集成到电子设备中等）（2）那么，有没有一种设备可以在这些微型电子设备中稳定工作，同时还能实现高精度、实时监测呢？（引导学生思考“微型电子设备中的温度测量需求”，初步感知半导体集成温度传感器的独特优势）【学生】聆听、思考、讨论、回答传授新知【教师】通过学生的发言，引入新的知识点，讲解半导体集成温度传感器的分类，典型集成温度传感器DS18B20的原理及应用等知识4.3半导体集成温度传感器4.3.1分类1．模拟量半导体集成温度传感器2．数字量半导体集成温度传感器3．开关量半导体集成温度传感器【师生互动】提出以下问题：请简述模拟量、数字量、开关量半导体集成温度传感器的优缺点。【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答4.3.2典型集成温度传感器——数字温度计DS18B20【师生互动】提出以下问题：对比其他传感器，数字温度计DS18B20的优劣势有哪些？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答1．引脚说明2．工作原理3．供电方式【师生互动】提出以下问题：简述DS18B20的基本原理与特性。【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答【学生】聆听、思考、理解、记忆应用实践【教师】讲述实践目的，进行应用描述，讲解并演示实践过程，然后要求学生以小组为单位完成实践操作1．实践目的（1）了解DS18B20的工作原理及应用。（2）能够根据系统要求选择合适的温度传感器。2．应用描述电子温度计是利用温度传感器输出电信号（直接输出数字信号或者将电流信号转换成能够被单片机识别的数字信号），然后通过显示器（如液晶、数码管、LED矩阵等）以数字形式显示温度，它能记录、读取被测温度的最高值。电子体温计最核心的元件就是感知温度的温度传感器。3．实践过程电子温度计系统采用单片机作为处理核心，DS18B20温度传感器将采集到的信号送至单片机进行处理，单片机再将温度数据送至显示电路，以达到显示当前温度的目的。此外，实时监测到的温度与单片机内设定的温度上下限（通过按键电路设定）进行比较，超出设定范围时，电子温度计通常会报警。系统功能如图所示。……（详见教材）【学生】观看、聆听、思考、根据要求进行操作，先完成的学生帮助本组其他学生完成操作，如遇问题，可询问教师【教师】巡堂指导，及时解决学生的问题课堂小结【教师】简要总结本节课的要点分类典型集成温度传感器——数字温度计DS18B20学生】总结回顾知识点作业布置【教师】布置课后作业（1）复习所学知识，完成课后相关习题并编写试验报告（2）本课作业布置二维码老师用扫描此码，即可进行线上作业布置【学生】完成课后任务

课题物位传感器（一）课时4课时（理论2+实践2）（180min）教学目标知识技能目标：（1）了解电容式传感器的工作原理及分类（2）掌握电容式传感器的等效电路及转换电路（2）能够根据系统需求选择合适的物位传感器并完成系统设计教学重难点教学重点：电容式传感器的工作原理及分类，电容式传感器的等效电路及转换电路教学难点：根据系统需求选择合适的物位传感器并完成系统设计教学方法情景模拟法、问答法、讨论法、试验法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材、传感器试验装置教学过程主要教学内容及步骤考勤【教师】使用文旌课堂APP进行签到【学生】按照老师要求签到问题导入【教师】讲述“汽车油箱油量检测”案例，并提出以下问题：（1）想象一下，如果我们需要实时监测一个大型油罐中的油量，或者测量一个化工厂反应釜中的液位高度，甚至是在智能家居中监测洗衣机的水位，传统的测量方法还能胜任吗？（学生可能回答：传统方法无法实时监测、无法在复杂环境中使用等）（2）那么，有没有一种设备可以在这些复杂环境中稳定工作，同时还能实现高精度、实时监测呢？（引导学生思考“复杂环境中的物位测量需求”，初步感知物位传感器的独特优势）【学生】聆听、思考、讨论、回答传授新知【教师】通过学生的发言，引入新的知识点，讲解电容式传感器的工作原理及分类，电容式传感器的等效电路及转换电路等知识5.1电容式传感器【教师】播放“电容式传感器”微课，并进行讲解【学生】观看、聆听、理解5.1.1工作原理及分类1．变介电常数型电容式传感器2．变面积型电容式传感器3．变极距型电容式传感器【师生互动】提出以下问题：电容式传感器有哪些优缺点？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答5.1.2等效电路【师生互动】提出以下问题：什么是集肤效应？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答5.1.3电容转换电路1．交流电桥电路【师生互动】提出以下问题：在交流电桥电路中，采取哪些措施可以减小输入电源的波动？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答2．调频电路3．运算放大器电路4．差动脉宽调制电路【教师】播放“差动脉宽调制电路”微课，并进行讲解【学生】观看、聆听、理解5.1.4注意事项1．减小或消除边缘效应的影响2．减小或消除寄生电容的影响3．减小外界温度的影响【学生】聆听、思考、理解、记忆应用实践【教师】讲述实践目的，进行应用描述，讲解并演示实践过程，然后要求学生以小组为单位完成实践操作1．实践目的（1）了解电容式传感器的工作原理。（2）能根据系统需求选择合适的电容式传感器。2．应用描述液位监测和控制在生产、生活中应用非常广泛，如自动注水系统、恒压供水系统、水文监测系统和油位检测系统等。简易液位指示及报警系统通常采用柱状电容式传感器作为测量器件，结合单片机及其他外围电路设计而成。3．实践过程系统采用柱状电容式传感器采集液体的液位。该传感器的介电质随被测液体液位的变化而变化，从而引起对应电容的变化。由于电容式传感器的电压变化微弱且存在非线性，所以要通过放大整形电路进行放大和整形。放大整形后的信号通过A/D转换电路后送至单片机。单片机对信号处理后送至显示电路，用于显示液位的高度，当液位达到报警极限时，单片机向报警电路发出报警信号，如图所示。……（详见教材）【学生】观看、聆听、思考、根据要求进行操作，先完成的学生帮助本组其他学生完成操作，如遇问题，可询问教师【教师】巡堂指导，及时解决学生的问题课堂小结【教师】简要总结本节课的要点工作原理及分类等效电路电容转换电路注意事项【学生】总结回顾知识点作业布置【教师】布置课后作业（1）复习所学知识，完成课后相关习题并编写试验报告（2）本课作业布置二维码老师用扫描此码，即可进行线上作业布置【学生】完成课后任务

课题物位传感器（二）课时2课时（90min）教学目标知识技能目标：（1）掌握常见接近开关的工作原理和结构（2）了解常见接近开关的典型应用教学重难点教学重点：常见接近开关的工作原理和结构，常见接近开关的典型应用教学难点：掌握接近开关的应用教学方法情景模拟法、问答法、讨论法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学过程主要教学内容及步骤考勤【教师】使用文旌课堂APP进行签到【学生】按照老师要求签到问题导入【教师】提出以下问题：（1）以下设备是如何‘感知’到物体靠近的？它们为什么不需要直接接触就能工作？自动门（如超市、地铁站）感应行人自动开闭；智能手机通话时靠近耳朵屏幕自动熄灭；工厂流水线上金属零件自动检测或分拣。（2）如果让你设计一个类似的装置，你会用什么方法？【学生】聆听、思考、讨论、回答传授新知【教师】通过学生的发言，引入新的知识点，讲解常见接近开关的工作原理和结构，常见接近开关的典型应用等知识5.2接近开关5.2.1光电接近开关1．工作原理【师生互动】提出以下问题：简述光电效应的工作原理以及应用？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答2．分类3．典型应用——安全光幕5.2.2电涡流式接近开关1．结构及工作原理【师生互动】提出以下问题：（1）为什么电涡流式接近开关所能检测的物体必须是导电体（2）如果检测对象的表面有绝缘涂层（如油漆），电涡流式接近开关是否还能正常工作？为什么？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答2．典型应用5.2.3霍尔接近开关【师生互动】提出以下问题：霍尔接近开关的工作原理是什么？请简要说明。【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答5.2.4热释电红外传感器1．工作原理2．结构3．典型应用【师生互动】提出以下问题：（1）为什么热释电传感器只能检测动态红外辐射（如人体移动）而非静态目标？（2）传感器输出信号如何处理才能避免误触发（如环境温度干扰、宠物干扰）？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答5.2.5接近开关的选用要求与原则1．被测对象的材质2．安装环境3．检测距离与设定距离【学生】聆听、思考、理解、记忆课堂讨论【教师】组织学生以小组为单位选择一个问题，并围绕该问题展开讨论（1）接近开关如何实现非接触式检测？它的工作原理是什么？（2）接近开关在实际生活中有哪些应用？与普通开关相比，它的优势是什么？（3）光电式接近开关在哪些场景下比电感式和电容式更有优势？【学生】选择问题、思考、讨论、汇总，由小组代表上台发表讨论结果【教师】与学生一起评价各组的发言，并进行总结课堂小结【教师】简要总结本节课的要点光电接近开关电涡流式接近开关霍尔接近开关热释电红外传感器接近开关的选用要求与原则【学生】总结回顾知识点作业布置【教师】布置课后作业（1）复习所学知识，完成课后相关习题（2）进行接近开关的应用试验，并编写试验报告（3）本课作业布置二维码老师用扫描此码，即可进行线上作业布置【学生】完成课后任务

课题化学传感器（一）课时2课时（90min）教学目标知识技能目标：（1）了解气敏传感器的工作原理、分类和主要特性参数（2）掌握气敏传感器的典型应用（3）能够根据系统需求选择合适的化学传感器并完成系统设计教学重难点教学重点：气敏传感器的工作原理、分类和主要特性参数，气敏传感器的典型应用教学难点：根据系统需求选择合适的化学传感器并完成系统设计教学方法情景模拟法、问答法、讨论法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学过程主要教学内容及步骤考勤【教师】使用文旌课堂APP进行签到【学生】按照老师要求签到案例导入【教师】讲述“甲醛浓度检测仪”案例，并提出以下问题：（1）在以下情景中，这些设备是如何‘感知’到气体泄漏或空气污染的？它们为什么能及时发出警报？家庭厨房中的燃气报警器检测到煤气泄漏并发出警报；工厂中的有毒气体检测装置实时监测空气质量；智能手机或智能手表中的空气质量检测功能。（2）如果让你设计一个类似的装置，你会用什么方法？【学生】聆听、思考、讨论、回答传授新知【教师】通过学生的发言，引入新的知识点，讲解气敏传感器的工作原理、分类和主要特性参数，气敏传感器的典型应用等知识6.1气敏传感器6.1.1工作原理和分类1．半导体式气敏传感器2．接触燃烧式气敏传感器3．电化学式气敏传感器4．红外吸收式气敏传感器【师生互动】提出以下问题：上述四种传感器的优缺点有哪些？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答6.1.2主要特性参数1．回路电压2．标定气体电压3．洁净空气电压4．固有电阻和工作电阻5．灵敏度6．响应时间7．恢复时间8．加热电阻和加热功率6.1.3典型应用【教师】播放“烟雾报警器”视频，并进行讲解【学生】观看、聆听、理解1．烟雾报警器2．酒精测试仪【师生互动】提出以下问题：简述酒精测试仪的工作原理。【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答【学生】聆听、思考、理解、记忆课堂讨论【教师】组织学生以小组为单位选择一个问题，并围绕该问题展开讨论（1）简述气敏传感器的工作原理。举例说明日常生活中的应用。（2）气敏传感器在智能家居中的潜在问题？应如何解决？【学生】选择问题、思考、讨论、汇总，由小组代表上台发表讨论结果【教师】与学生一起评价各组的发言，并进行总结课堂小结【教师】简要总结本节课的要点工作原理及分类主要特性参数典型应用【学生】总结回顾知识点作业布置【教师】布置课后作业（1）复习所学知识，完成课后相关习题（2）进行气敏传感器的应用试验，并编写试验报告（3）本课作业布置二维码老师用扫描此码，即可进行线上作业布置【学生】完成课后任务

课题化学传感器（二）课时2课时（90min）教学目标知识技能目标：（1）理解湿度的表示方法（2）了解常见的湿度传感器及主要参数（3）掌握常见湿度传感器的典型应用（4）能够根据系统需求选择合适的化学传感器并完成系统设计教学重难点教学重点：湿度的表示方法，常见的湿度传感器及主要参数，常见湿度传感器的典型应用教学难点：根据系统需求选择合适的化学传感器并完成系统设计教学方法情景模拟法、问答法、讨论法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学过程主要教学内容及步骤考勤【教师】使用文旌课堂APP进行签到【学生】按照老师要求签到问题导入【教师】多媒体展示不同天气状况的图片（晴天、雨天、雾天等），并提出以下问题：同学们，你们知道天气预报中提到的‘湿度’是什么意思吗？湿度对我们的日常生活有哪些影响呢？我们又该如何测量它呢？【学生】聆听、思考、讨论、回答传授新知【教师】通过学生的发言，引入新的知识点，讲解湿度的表示方法，常见的湿度传感器及主要参数，常见湿度传感器的典型应用等知识6.2湿度传感器6.2.1湿度的表示方法1．绝对湿度2．相对湿度【师生互动】提出以下问题：绝对湿度和相对湿度有什么区别？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答6.2.2常见的湿度传感器1．氯化锂湿度传感器2．高分子湿度传感器3．陶瓷湿度传感器【师生互动】提出以下问题：湿度传感器是如何测量湿度的？请简要说明其工作原理。【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答6.2.3主要参数1．测量范围2．灵敏度3．响应时间4．温度系数6.2.4典型应用1．土壤湿度检测2．粮仓温湿度监控6.2.5湿度传感器使用注意事项【学生】聆听、思考、理解、记忆课堂讨论【教师】组织学生以小组为单位选择一个问题，并围绕该问题展开讨论（1）不同类型的湿度传感器各有什么优缺点？如何根据具体需求选择合适的湿度传感器？（2）你身边有哪些设备或场景应用了湿度传感器？分析其中湿度传感器的作用，并探讨其重要性以及可能的改进方案。（3）湿度传感器在实际应用中可能会遇到哪些挑战？例如，如何提高测量精度、降低功耗、增强抗干扰能力等。【学生】选择问题、思考、讨论、汇总，由小组代表上台发表讨论结果【教师】与学生一起评价各组的发言，并进行总结课堂小结【教师】简要总结本节课的要点湿度的表示方法常见的湿度传感器主要参数典型应用【学生】总结回顾知识点作业布置【教师】布置课后作业（1）复习所学知识，完成课后相关习题（2）进行湿度传感器的应用试验，并编写试验报告（3）本课作业布置二维码老师用扫描此码，即可进行线上作业布置【学生】完成课后任务

课题化学传感器（三）课时2课时（90min）教学目标知识技能目标：（1）了解生物传感器的结构和工作原理（2）了解常用生物传感器及其主要应用（3）能够根据系统需求选择合适的化学传感器并完成系统设计教学重难点教学重点：生物传感器的结构和工作原理，常用生物传感器及其主要应用教学难点：根据系统需求选择合适的化学传感器并完成系统设计教学方法情景模拟法、问答法、讨论法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学过程主要教学内容及步骤考勤【教师】使用文旌课堂APP进行签到【学生】按照老师要求签到问题导入【教师】提出以下问题：你们知道以下场景中都用到了什么技术吗？这些技术是如何帮助我们解决实际问题的呢？医生使用血糖仪为患者检测血糖科学家使用生物传感器检测水质污染食品加工厂使用生物传感器检测食品中的有害物质【学生】聆听、思考、讨论、回答传授新知【教师】通过学生的发言，引入新的知识点，讲解生物传感器的结构和工作原理，常用生物传感器及其主要应用等知识6.3生物传感器6.3.1结构及工作原理【师生互动】提出以下问题：请简述生物传感器的工作原理。【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答6.3.2常用生物传感器1．酶生物传感器2．半导体生物传感器【师生互动】提出以下问题：半导体生物传感器与霉生物传感器相比，它具有哪些特点？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答6.3.3主要应用1．在食品加工中的应用2．在医学中的应用【学生】聆听、思考、理解、记忆课堂讨论【教师】以近期食品安全事件或新闻报道引入（农药残留、微生物污染等），引发学生对食品安全问题的关注，然后组织学生以小组为单位选择一个问题，并围绕该问题展开讨论（鼓励学生使用图表、图片、案例等辅助工具进行讲解）如何快速、准确地检测食品中的有害物质？（1）农药残留检测（2）病原菌检测（3）食品新鲜度检测【学生】选择问题、思考、讨论、汇总，由小组代表上台发表讨论结果【教师】与学生一起评价各组的发言，并进行总结课堂小结【教师】简要总结本节课的要点结构及工作原理常用生物传感器主要应用【学生】总结回顾知识点作业布置【教师】布置课后作业（1）复习所学知识，完成课后相关习题（2）进行生物传感器的应用实验，并编写试验报告（3）本课作业布置二维码老师用扫描此码，即可进行线上作业布置【学生】完成课后任务

课题智能传感器（一）课时2课时（90min）教学目标知识技能目标：（1）了解智能传感器的结构和特点（2）掌握非集成式智能传感器的设计方法（3）能够根据系统需求选择合适的智能传感器并完成系统设计教学重难点教学重点：智能传感器的结构和特点，非集成式智能传感器的设计方法教学难点：根据系统需求选择合适的智能传感器并完成系统设计教学方法情景模拟法、问答法、讨论法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学过程主要教学内容及步骤考勤【教师】使用文旌课堂APP进行签到【学生】按照老师要求签到案例导入【教师】讲述“智能机器人中的传感器”案例，并提出以下问题：智能机器人是如何感知周围环境并做出反应的？【学生】聆听、思考、讨论、回答传授新知【教师】通过学生的发言，引入新的知识