当前位置: 首页 >> 经验共享 >> 正文

基于《传感器技术及应用》的理实融合课改实施案例说明

发布者: [发表时间]:2020-12-28 [来源]: [浏览次数]:


《传感器技术及应用》是物联网工程专业的一门专业基础必修课程、核心课程。通过学习本课程,学生将掌握不同传感器的工作原理及应用等内容,了解传感器的实际应用情况。同时,本课程有助于使学生对传感器技术产生兴趣,并具备进行传感器构成系统设计的能力。

本课程采用“项目导向,任务驱动”的ag8亚洲游戏国际平台方法,让学生在完成具体项目任务的过程中能够运用物联网的理论和观点,建立传感器实体模型,并用IAR程序设计语言进行描述,进行问题分析和研究。

本门课程采用项目ag8亚洲游戏国际平台,理实融合,以项目为先导,以应用为核心,以理论为重点。课程内容较多,主要按传感器种类划分。每种传感器有自己的应用场景和原理,以及编程和调试方法。逻辑思维性要求较高,课堂ag8亚洲游戏国际平台中教师会运用多种ag8亚洲游戏国际平台方式,比如,应用分组法,即在课堂上采用分组的方法,每组2-3人,使用传感器试验箱,进行调试应用和学习;分步ag8亚洲游戏国际平台法,即先讲概念,让学生知道教师讲的是什么,然后再举一些实例让学生理解其中的内涵,接着再分析一下传感器的原理问题,让学生用试验箱完成项目的调试和应用,然后接收学生反馈;小组讨论法,即根据反馈及不同学生的接受能力,进行小组讨论,像滚雪球一样让学生的接受内容不断增加,最后根据学习内容试着让同学进行扩展练习及创新;区别ag8亚洲游戏国际平台法,根据小组成员掌握情况的不同,对掌握程度差的学生进行重点ag8亚洲游戏国际平台,做到难点突出,因地制宜,具体学生具体ag8亚洲游戏国际平台。

每次课的ag8亚洲游戏国际平台方式不尽相同,教师会根据学习内容调整每节课的ag8亚洲游戏国际平台方式,尽量让所有同学都参与到课堂中。

本门课程的ag8亚洲游戏国际平台方法和ag8亚洲游戏国际平台形式灵活多样,以“理实融合”的ag8亚洲游戏国际平台方法贯穿课程始终,课程中适时结合实际案例来引入课程ag8亚洲游戏国际平台内容,让学生能够将课程内容与实际生活相联系,提高学生的学习兴趣和学习动力。例如,本课程中讲解红外传感器技术时,学生对红外传感器的电路设计的理解会比较困难,此时授课教师会给学生讲解一些实际应用的例子,来加深理解和掌握的程度。在这部分内容的理论讲解后,授课教师会让学生设计红外传感器的使用,并且互相讨论,启发学生自我总结、自我学习,达到知识点掌握的目的。

理实融合实施过程案例:声音检测系统的设计。教师在授课程中,首先介绍项目的基本内容,包括项目提出、项目任务,教师使用实物演示项目实施的结果,并讲述具体实施的项目任务,然后根据项目任务引出项目实施需要的预备知识等内容。

一、项目提出

声音检测系统的设计是以STM8单片机为CPU处理器,使用IAR开发编程环境进行编程和调试,可直接通过声音检测传感器采集数据,通过usb2uart进行串口通信,在上位机上进行显示。也可以创新实现传感器节点的控制功能。

硬件环境:STM8s103F3、声音检测传感器。

软件环境:IARC语言。

二、项目任务

1.介绍声音传感器的工作原理和用途;

2.进行声音传感器检测电路设计;

3.分析声音传感器采集信号的输出特点;

4.设计声音检测传感器的电路,硬件和软件设计实现声音的检测。

教师利用实物进行项目实施结果展示。当声音传感器检测到声音时LED灯闪烁,如图1所示。当声音传感器没有检测到声音时LED灯熄灭,如图2所示。串口数据显示如图3所示,返回“EE CC 09 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 FF”时,第11位字节为“0”时,表示无声,返回“EE CC 09 01 01 00 00 00 00 00 01 00 00 FF”时,11位字节为“1”是表示有声。

1 声音传感器指示灯闪烁

2 声音传感器指示灯熄灭

3 串口数据图

三、项目实施需要的预备知识

根据项目任务内容引出声音传感器的简介、工作原理以及由声音传感器组成的采集电路分析。

在讲解过程中教师采用多种ag8亚洲游戏国际平台方法,如分步ag8亚洲游戏国际平台法,先讲声音传感器的概念和组成,让学生知道教师讲的是什么,然后再举一些实例让学生理解其中的内涵,如咪头,又名麦克风、话筒、传声器,就是生活中最常见的声音传感器。接着再分析一下声音传感器的特性和工作原理问题。工作原理讲解采用实际电路讲解,图形方式使学生能够更好地理解和记忆。电路图如图4所示。

4 电路分析图

课堂讨论:根据这个电路分析和讨论C7C6BAV99在这个电路中的作用,学生可以相互讨论,也可以借助网络,查找资料了解。最后根据学生的讨论情况,教师进行补充,并总结。

1.C6C7是耦合电容器,它是使得强电和弱电两个系统通过电容器耦合并隔离,提供高频信号通路,阻止低频电流进入弱电系统,保证人身安全。电容耦合的作用是将交流信号从前一级传到下一级。

2.BAV99是一种开关二极管,是半导体二极管的一种,由导通变为截止或由截止变为导通所需的时间比一般二极管短。主要应用于电子设备的开关电路、检波电路、高频和脉冲整流电路及自动控制电路。作用:保护(因后级为输出端,若后级端子从外界误插入,比如电源设置时,起保护作用)。

对声音传感器组成的电路进行分析及讲解。

提问讨论:回顾单片机的电路以及各个引脚连接,如图5所示。该电路学生已经在前课中学习过,在此通过提问了解学生的掌握情况,对没有完全掌握的地方进行讲解。

5 串口数据图

结合单片机和声音传感器电路,分析检测电路如何检测到声音,采集信号的输出特点等。并为后续软件设计提供支持。电路图如图6,分析如图7所示。

6 电路图

7 电路分析图

四、项目实施

1.学生分组

在课堂上采用分组的方法,每组2-3人,使用传感器试验箱,进行项目实施,并进行调试应用和学习,通过分组培养学生的团队合作意识和表达沟通能力。

2.教师在学生实施过程中进行相应的指导,主要起到引导和提示作用,让学生自己思考如何分析和解决问题,并亲自动手实施,锻炼学生的实际动手能力,培养学生分析问题和解决问题的能力。对于小组成员掌握情况差的学生进行重点指导,使得每个学生都能真正掌握该部分知识。

五、项目验收

除了课上对完成情况进行验收之外,学生完成项目后需要提交项目设计报告,根据设计情况,将主要设计思路和代码进行阐述和总结,部分学生的设计报告内容如图8所示。

8 学生设计报告图

教师总结:项目完成后,教师进行总结。

本子项目的重点:掌握声音传感器的工作原理,会分析声音采集电路并掌握软件设计,掌握硬件连接过程和连接注意事项。

本子项目的难点:分析声音采集电路和软件设计。


上一条:工程地质课程“以赛促教”的实践经历与思考

下一条:基于OBE理念的机器学习课程建设的思考