《傳感器技術應用》項目化的微課程開發

葛海江

摘要：由于電子類專業在教學做的過程中，教師示范教學只能照顧到周圍的部分同學，示范教學不能起到全面性的效果，然而教師示范引領是一個非常重要的環節。文中提出了《傳感器技術應用》項目化的微課程開發方法，將項目中關鍵的知識點、技能點、重點、難點做成微視頻的方式進行呈現，大大提升了該課程的教師示范教學效果。文中詳細闡述了微課程項目化的內容設置、項目關鍵能力點的提煉方法、微視頻制作內容的選取、設計和制作。

關鍵詞：示范教學；傳感器技術應用；項目化；微課程

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）17-0249-02

一、引言

現在的高校大學生中使用智能手機、移動數碼產品的人越來越多，這在無形中改變著他們的閱讀和學習方式，當然從中我們也可以很自然地聯想，他們在課后利用這些電子設備瀏覽教學內容，那不是一件很好的與課堂教學對接的方式嗎？幾乎大部分的教師都有運用多媒體技術播放視頻的教學經歷，但大家都會發現，不管是利用精品課程視頻也好，或者是其他類型的教學視頻，除了上課教學以外，很少會有學生課后去瀏覽觀看這些視頻進行學習和課后復習，其利用率非常之低，原因主要是視頻容量太大，教學視頻大多數是幾百兆，網上在線觀看往往速度太慢；容量大也影響網速，斷斷續續，讓人失去等待的信心；最后容量大則講解的知識點過多，讓學習者失去學習耐心。此外，現在高校都在實行項目化的教學做一體的課程開發，在教學做的過程中，特別是電子類相關專業，教師示范引領是一個重要的環節。然而從目前來看，教師示范因為視線、場地等原因，示范只能照顧到前面的少部分同學，如果把項目中關鍵的知識點、技能點、重點、難點做成微視頻的形式，通過投影播放，可以讓所有同學都能清晰地看到教師的示范內容。鑒于此，課題組成員結合應用電子技術專業，開發出的《傳感器技術應用》微課程正好有效解決了這些問題，其微課程的特點有以下幾方面：①目標明確、主題突出。②短小精悍、視頻為主。③依托網絡、使用方便。課程組共計完成《傳感器技術應用》項目化的微課程視頻12個。

二、《傳感器技術應用》項目化內容設計

《傳感器技術應用》項目化內容分成6個項目，具體項目及涉及的傳感器如下：①飲水機溫控指示電路，負溫度系數熱敏電阻；②霍爾傳感器磁性產品計數器，霍爾傳感器3144；③紅外線防盜報警器，紅外線發射二極管、光敏三極管；④聲光控路燈，駐極體話筒、光敏電阻；⑤小型電動機轉速測量器，帶光電開關裝置的電動機模塊。⑥酒精濃度檢測器，酒精傳感器MQ-3。

三、項目微視頻設計與制作

1.項目中關鍵應用能力提煉方法。①首先對項目中的傳感器進行基本特性的測試：工作原理、輸入輸出特性、引腳判斷等。②將項目分成若干個小的模塊，模塊劃分的原則是在電路中可以自成一個部分。③按照信號的流程進行一步步的電路設計，對完成的每部分電路進行相應的測試，同時完成數據的記錄，注意前面的模塊測試完成后，才進行下個模塊的設計及測試。④Keil uVision編程及調試。⑤Proteus電路進行設計及仿真。⑥電路制作及測試：完成整體電路設計、并對關鍵信號點按照要求進行相應的測試并記錄數據。

2.每個項目的關鍵應用能力提煉。項目一：①負溫度熱敏電阻10KΩ的一致性和溫度特性測試。②電阻到電壓轉換的測量電路設計及測試。③三極管驅動的繼電器應用電路設計及測試。④三個LED（電源、加熱、保溫）指示電路設計。⑤Proteus電路設計及仿真。⑥電路制作及測試：分成加熱過程、保溫過程、再加熱過程。

項目二：①霍爾效應的工作原理。②開關霍爾傳感器3144芯片內部的工作原理。③3144的信號產生電路設計及磁鐵接觸及方向的測試。④單片機計數器的應用。⑤3位共陽極數碼管顯示電路設計。⑥Keil uVison的單片機計數器及數碼管顯示的程序設計。⑦Proteus電路設計及仿真。⑧電路制作及測試：信號產生、單片機復位、晶振電路、數碼管顯示等。

項目三：①紅外線發射二極管正向導通壓降測試及伏安特性測試。②可調紅外線強度的發射器電路設計及測試。③光敏三極管光照特性測試及引腳判斷。④光敏三極管光信號檢測電路設計及測試。⑤4011二輸入與非門的邏輯控制電路設計。⑥RC充放電電路設計及測試。⑦三極管驅動的蜂鳴器報警電路設計及測試。⑧Proteus電路設計及仿真。⑨電路制作及測試：分成有紅外線和無紅外線接收兩種狀態進行關鍵信號點測試、RC充放電過程的測試等。

項目四：①紅外光電開關的工作原理及引腳判斷。②紅外光電開關的電機測速模塊工作原理、電路及引腳判斷。③電機測速模塊傳感器輸出信號測試。④CD4013 D觸發器的工作原理。⑤D觸發器的信號整形電路設計及測試。⑥單片機計數器的應用。⑦3位共陽極數碼管顯示電路設計。⑧Keil uVison的單片機計時、計數、轉速計算、數碼管顯示的程序設計。⑨Proteus電路設計及仿真。⑩電路制作及測試：信號產生、信號整形、單片機復位、晶振電路、數碼管顯示等。

項目五：①駐極體話筒的工作原理：駐極體、電容、場效應管和阻抗變換。②駐極體話筒的聲音信號檢測電路設計及測試：分成有聲音和無聲音兩種狀態進行分別測試。③駐極體話筒輸出信號電容耦合、三極管信號放大電路設計及測試。④光敏電阻光照特性測試。⑤4011二輸入與非門的邏輯控制電路設計：聲音和光敏信號。⑥RC充放電電路設計及測試。⑦PCR606可控硅控制電路設計及測試。⑧220V市電的半波整流、降壓、電容濾波輸出直流10V。⑨PCR606驅動控制、橋式整流和燈泡的連接電路。⑩Proteus電路設計及仿真。{11}電路制作及測試：光敏電阻模擬成白天和黑夜兩種狀態分別進行有聲音和無聲音的關鍵信號點的測試、RC充放電過程的測試等。

項目六：①酒精傳感器MQ-3的6個引腳判斷。endprint

②MQ-3酒精濃度特性測試：分成電熱絲加熱與不加熱進行測試并進行對比。③比較器的應用。④LM3914芯片內部的工作原理：電壓跟隨器、10級比較器和電壓基準源、LED亮度調節等。⑤Proteus電路設計及仿真。⑥電路制作及測試：調節電位器使LED1亮，測試酒精濃度變化時，比較器輸入5腳電壓的變化，同時觀察LED亮燈數目的變化。

3.項目微視頻的內容選取、設計與制作。項目微視頻的內容選取要是教學中重點、難點和關鍵點，易于通過可視化的方式呈現、自成一個相對完整的整體、內容的時間控制在5～15分鐘、選取一個合適的名字等。通過前面的項目關鍵能力的提煉，我們從中選擇了12個知識點進行微視頻的制作，內容如下：①負溫度系數熱敏電阻一致性及溫度特性的測試。②飲水機溫控指示電路關鍵信號點的工作過程測試。③霍爾傳感器3144工作原理分析及開關特性測試。④磁性產品計數器的Keil編程設計及調試。⑤紅外線防盜報警器關鍵信號點的測試。⑥駐極體話筒的工作原理及信號輸出測試。⑦聲光控路燈關鍵信號點的測試。⑧酒精傳感器MQ-3引腳判斷和基本特性測試。⑨LM3914芯片內部的工作原理分析。⑩電機測試模塊的引腳判斷及輸出信號測試。{11}小型電動機轉速測量器的Keil編程設計及調試。項目微視頻的設計與制作首先需要準備相應設備和材料，主要有如下：①知識點相關：電子元件、儀器和設備（萬用表、數字穩壓電源、數字示波器）、線路板、實訓指導教程、PPT、動畫、黑板（電子白板）等。②電路仿真和編程相關：電腦、Proteus電路仿真軟件和Keil uVision編程軟件。③微視頻拍攝相關：攝像機、計算機錄屏軟件CamtasiaStudio、麥克風等。將上述的12個知識點進行分類，大致可以分成三類，以及需要的相關微課制作工具。第一類：講解、操作及測試類，采用攝像機拍攝。第二類：工作原理分析類，采用計算機錄屏軟件和麥克風。第三類：Keil編程設計及調試類，采用計算機錄屏軟件和麥克風。對制作微視頻的知識點需要進行詳細的微課程腳本設計，形成一個較為詳細的講解、操作、分析的過程文件，最后對視頻進行后期處理，如剪輯、合成、字幕添加等。

四、結論

《傳感器技術應用》項目化微課程的開發，完成了6個傳感器項目的設計及12個微視頻的設計和制作。為該課程的項目化教學做提供了一個很好的示范教學素材，同時學生也可以通過微視頻資料進行相應的學習或復習，通過利用微課教學和傳統教學的所教班級對比，利用微課程的班級教學效率和效果明顯有所提高。通過對《傳感器技術應用》課程的項目化開發和微視頻設計與制作，該課程的主講教師多次在學生“學評教”中，被評為學生滿意教師。

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