傳感器技術與應用在線精品開放課程建設研究

李庚

摘 要：“傳感器技術與應用”是電子與自動化學院電子信息工程技術、物聯網應用技術等專業開設的專業核心課程。隨著近年來物聯網、無線傳感、智慧農業、智慧牧業等技術領域高速發展，為滿足自治區產業升級需求，結合工程應用實際，針對自治區智慧農業、智慧牧業等主要產業進行課程項目選擇，有機結合校園信息化教學環境、教學資源庫、職教云教學平臺、微信等載體，制作“慕課”形式的精品在線公開課，在公共學習平臺實現教育公平、技能普及、終身學習的教育目標。

關鍵詞：教育改革;教師學習共同體;教師專業發展

【中圖分類號】G【文獻標識碼】B【文章編號】1008-1216（2020）02B-0112-02

傳感器技術與應用是電子與自動化學院電子信息工程技術、物聯網應用技術等專業開設的專業核心課程。重點介紹各種傳感器的工作原理、特性、測量電路、信號采集與處理及傳感器智能測控系統設計與開發，結合工程應用實際，滿足學生針對實際項目應用需求，合理選用傳感器、開發調試測量電路、編寫控制程序的能力，同時鍛煉學生綜合應用網絡通信、計算機界面開發、移動設備APP開發等技術構建傳感器綜合智能測控系統的技巧和能力。

近年來，隨著物聯網、無線傳感、智慧農業、智慧牧業等技術領域高速發展，傳感器系統應用崗位群規模增大，人才缺口較大，為滿足自治區產業升級需求，使課程內容與實際工程應用案例有機結合，在制訂專業教學標準時，將課程開設時間調整到大二上學期，使學生在掌握電路分析、設計、制作、調測以及網絡通信基礎等能力的基礎上，能夠結合所學的智能控制系統開發能力，使用各類傳感器針對不同需求設計、開發傳感器應用系統，滿足內蒙古經濟、技術發展需求。

一、課程項目內容整體設定

針對自治區智慧農業、智慧牧業等主要產業進行課程項目選擇。按照傳感器主要采集模擬量種類設定項目章節，每個項目章節針對一類傳感器進行教學。

將項目章節分為實地應用案例展示、項目需求分析、傳感器原理及選型、傳感器電路原理、傳感器電路裝調、傳感器測控系統設計與實現、用戶界面開發（1.VB界面、2.網頁界面、3.手機界面）、傳感器系統實地應用調試、工程師點評、任務拓展、習題自測等幾個環節。每個項目章節中的實際生產需求根據傳感器實際應用領域情況數量可進行增加。

為適應學生在線學習、碎片化時間整合等新學習模式的需求，將課程教學過程中的項目實際應用需求分析、傳感器原理、傳感器選型、傳感器測量電路設計、調測、傳感器智能測控系統設計、開發、傳感器智能測控系統實測等教學活動制作成“慕課”形式的在線公開課，在公共學習平臺運行非常有利于實現教育公平、技能普及、終身學習的教育目標。

二、課程項目內容設計

通過調研我區智慧農業、智慧牧業主要生產、技術服務企業單位，將在技術升級中用到的各類環境數據采集需求進行了整理分類，將有典型性、代表性的實際應用案例項目進行提煉、加工，通過整合，設計了六個學習項目，并在項目應用實地、技術企業現場、虛擬演播廳、實驗室等幾個環境錄制了形式多樣、表現生動、講解細致的視頻課。具體內容如下：

項目一、傳感器與智能檢測系統（4個視頻課）

模塊1.傳感器在現代農牧、能源等生產領域中的作用及應用。

模塊2.傳感器測量電路的一般原理。

模塊3.傳感器檢測系統的傳輸技術。

模塊4.傳感器智能檢測系統的不同系統結構。

項目二、溫度傳感器技術與應用（13個視頻課）

模塊1.農業、牧業中溫度測量的作用及現有測量產品應用案例解析及農業大棚溫度控制需求。

模塊2.溫度傳感器種類、原理、測量電路原理。

模塊3.溫度傳感器原理及選型依據。

模塊4.測溫電路原理。

模塊5.測溫電路裝調。

模塊6.農業大棚溫控系統設計。

模塊7. 農業大棚溫控系統開發。

模塊8.農業大棚溫控系統實測。

模塊9.（拓展任務）奶牛體溫實時監測系統需求分析。

模塊10.奶牛體溫實時檢測系統設計與開發（1）

—DS18B20溫度傳感器原理及應用

模塊11.奶牛體溫實時檢測系統用戶界面開發（2）

—ESP8266WIFI芯片設置與應用

模塊11.奶牛體溫實時檢測系統用戶界面開發（3）

—用戶控制界面設計與開發（VB語言）

模塊13.奶牛體溫實時檢測系統實測

項目三、光強傳感器技術與應用（13個視頻課）

模塊1.農產品光強度監測系統需求分析，及現有光強度測量產品應用案例解析，及農業、新能源產業中光強度測量的需求。

模塊2.光強傳感器種類、原理及選型依據。

模塊3.光強度測量電路原理。

模塊4.光強度測量電路裝調。

模塊5.農產品光強度監測系統設計與開發。

模塊6.農產品光強度檢測系統監測界面開發。

模塊7.農產品光強度監測系統實測。

模塊8.（拓展任務）棚內多種農產品分區域進行關照強度測控系統（遮光、補光控制）需求分析。

模塊9.農產品分區域進行關照強度測控系統設計。

模塊10.農產品分區域進行關照強度測控系統開發（1）

—光強度采集處理系統設計開發

模塊11.農產品分區域進行關照強度測控系統開發（2）

—具備服務器功能的用戶界面開發

模塊12.農產品分區域進行關照強度測控系統開發（3）

—用戶手機端APP控制程序開發（E4A軟件）

模塊13.農產品分區域進行關照強度測控系統實測。

項目四、壓力傳感器技術與應用（9個視頻課）

模塊1.乳制品運輸中壓力測量的作用及現有系統應用案例及需求分析。

模塊2.壓力傳感器種類、原理及測量電路。

模塊3.乳品運輸鏈監測系統設計。

模塊4.乳品運輸鏈監測系統開發。

模塊5.乳品運輸鏈監測系統實測。

模塊6.（拓展任務）農田滴灌系統系統滲漏監測系統需求分析。

模塊7.水壓傳感器種類、原理及測量電路。

模塊8.農田滴灌系統系統滲漏監測系統設計與開發。

模塊9.農田滴灌系統系統滲漏監測系統實測。

項目五、濕度傳感器技術與應用（10個視頻課）

模塊1.濕度傳感器在智慧農業、智慧牧業中的應用案例與茄科類作物晚疫病監測中的濕度控制需求。

模塊2.番茄晚疫病監測報警系統需求分析。

模塊3.濕度傳感器的種類、測量電路。

模塊4.番茄晚疫病監測報警系統設計。

模塊5.集成適度傳感器原理及應用。

模塊6.番茄晚疫病監測報警系統開發。

模塊7.番茄晚疫病監測報警系統實測。

模塊8.草場降雨量統計監測系統需求分析。

模塊9.水位傳感器原理及測量電路設計與開發。

模塊10.草場降雨量統計監測系統測驗。

項目六、新能源領域中的傳感器應用技術（風力發電、光伏發電、電廠）（變壓器測試、電流、負載、耐壓等測量技術）（4個視頻課）

模塊1.風力發原理及運行過程中需控制的模擬量及各類傳感器在風力發電設備中的應用。

模塊2.電力系統中的常用設備、儀器作用及工作中需監控指標及電力系統中各傳感器應用實例。

模塊3.南水北調工程項目簡介及過程中需要實時監控的模擬量及各類傳感器應用實例。

模塊4.無人駕駛農機具中傳感器系統原理。

三、教學組織形式

本課程在項目設計中，以工作任務為引領，以崗位的工作項目為主線，以體現職業能力培養要求的企業實際項目案例為載體，有機結合校園信息化教學環境、教學資源庫、職教云教學平臺、微信等載體，針對課程知識、技能點開展線上與線下相結合的混合教學模式改革、實現課程目標。

在項目引入、理論學習、項目實操、課后點評、企業反饋、課外提升等教學過程中針對在線教學、課堂教學各自特點優勢，進行了基于項目需求、在線學習探究、線上線下交互、仿真實訓結合、企業標準調測、實地驗收考核的教學設計。

課程設計符合行業、企業傳感器技術應用崗位需求，適合初學者快速掌握傳感器智能測控系統設計與開發中的關鍵知識、技術、技能。

同時，在建設、推進在線公開課成的同時，將充分發揮在線教學平臺實時互動的特點，對學生進行過程考核，把握學生每一環節學習掌握情況。

針對每一學習過程進行評分，學習者在某一教學環節出現困難時，通過在線教學平臺及時開展針對性輔導，幫助學生補上欠缺環節以便達到教學要求，以過程考核、線上線下交互的形式督促學生在學習在線公開課時學會、掌握知識、技能，實現課程。

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