0 引言

随着经济的发展 , 当今社会对人才综合素质的要求越来越高。如今职业院校的学生普遍学习积极性不高，而传感器技术课又是一个综合性的理论与实践一体课，并且学习传感器技术还要和本专业相结合，这让传感器的学习更加增加了难度。为了解决这一问题，对传感器技术这门课进行升级非常有必要。Arduino是一款具有简单软件和硬件的开源平台，可以通过各种传感器感知环境，并通过控制灯光和电机等设备来影响环境。使用Arduino硬件平台完美的把传感器的实践学习融合进去，并且提高了学生学习传感器的积极性。

1教学背景

当今社会，是一个充满竞争而又充满机会的社会，如何在复杂多变的社会中有自己的一技之长非常有必要。但是对于如今的职业院校的学生文化底子薄弱，而且积极性又不高，提高学生的积极性，并且提高他们的学习能力和实践能力，成为了重中之重。传统的传感器实验器材已经老化，经常会出问题，即使学生会操作，也得不到理想的数据，这让传感器的实践课变得非常无趣。返厂维修实验台和传感器元件成本太高。

由创乐博品牌出品的Arduino IOT Super套件专为Arduino爱好者学习编程及传感器应用、物联网学习而设计。通过一系列传感器模块和 Arduino Uno板以及面包板手把手搭建项目编程。在本教程中，介绍诸如Arduino IDE等基础知识，包括什么是ArduinoIDE,如何安装和使用，Arduino编程语法等内容,面包板，传感器模块实验项目等，这些模块将应用在一些简单易懂的实验项目中和许多复杂而有趣的实验项目，每个实验都配有图文结合癿实验说明文档和非常有趣的例子程序。每个实验除了文档上讲的方法外，还有很大可供学习者发挥的空间，这样极大地提高了学生地学习积极性。

2课程设计思路

传感器与自动检测技术”是电气信息类专业重要的主干专业课，是一门必修课，也是一门涉及电工电子技术、传感器技术、光电检测技术、控制技术、计算机技术、数据处理技术、精密机械设计技术等众多基础理论和技术的综合性技术，现代检测系统通常集光、机、电于一体，软硬件相结合。“传感器与自动检测技术”课程于20世纪80年代开始在我国普通高校的本科阶段和研究生阶段开设。本课程侧重于传感器与自动检测技术理论的传授，重知识，轻技能;教师之间也缺乏沟通，教学资源不能得到充分利用，教学效果不理想，学生学习兴趣不高。

为此，首先安排一部分传感器理论课的学习，让学生了解各种传感器的结构和原理以及的各种传感器的应用，接着安排基于Aduino硬件和软件平台的各种传感器使用。

3课程设计内容

第一章，首先，学习传感器定义，根据国家标准的规定，传感器的定义是：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。其次，学习传感器的分类，传感器有许多分类方法，如：按利用场的定律还是利用材料的物质法则可分为结构结构型传感器和物性型传感器。由结构型和物性型组合而成兼有两者特征的传感器称为复合型传感器；按依靠还是不依靠外能源工作可分为无源传感器和有源传感器；按输出量是模拟量还是数字量分为模拟传感器和数字量传感器，等等。 但最常用的分类方法有两种，一种是按被测物理量来分；另一种按传感器的工作原理来分。按工作原理分类的进行重点学习。最后，介绍传感器的应用和发展方向。绪论学完之后，首先，介绍介绍Arduino软件硬件平台和Arduino IDE软件的安装，软件安装完之后，介绍软件的使用。其次，介绍Arduino C语法，Arduino 语法是建立在C/C++基础上的，其实也就是基础的C语法，Arduino语法只不过把相关的一些参数设置成函数化，不用我们去了解他的底层，让我们不解AVR单片机(微控制器)的朋友也能轻松上手。最后，介绍Arduino开发板，Arduino Uno 开发板以ATmega328 MCU控制器为基础,具备14路数字输入/输出引脚(其中6路可用于PWM输出)、6路模拟输入、一个16MHz陶瓷谐振器、一个USB接口、一个电源插座、一个ICSP接头和一个复位按钮。它采用Atmegal6U2芯片进行USB到串行数据的转换。 Uno PCB的最大长度和宽度分别为2.7和2.1英寸,USB连接器和电源插座超出了以前的尺寸。4个螺丝孔让电路板能够附着在表面或外壳上。请注意，数字引脚7和8之间的距离是160密耳(0.16”)，不是其他引脚间距(100密耳)的偶数倍。它包含了组成微控制器的所有结构，同时，只需要一条USB数据线连接至电脑。目前，Arduino Uno已成为Arduino主推的产品。第ATmega328具有32KB闪存(其中0.5KB被启动加载器占用)，它还具有2KB SRAM和 1KB EEPROM(可以利用EEPROM库读取和写入)。二章，重点学习电阻式传感器的结构、原理以及应用，使用传统的实验平搭建电子秤，Arduino软硬件平台搭建电位器实验；第三章，重点学习电容式传感器的结构、原理以及应用，使用传统传感器实验台搭建位移传感器，使用Aduino软硬件平台搭建声音传感器实验，也就是电容式驻极体麦克风实验；第四章，重点学习电感式传感器和磁电式传感器的，使用传统的传感器实验平台，搭建位移传感器和震动传感器，使用Aduino软硬件平台搭建继电器实验、模拟霍尔传感器和步进电机实验，做步进电机实验前，先做个直流电机实验；第五章，重点学习压电式传感器的结构、原理以及应用，使用传统的传感器实验平台搭建位移压电器，使用Aduino软硬件平台搭建测量距离的超声波传感器，并且需要了解超声波传感器可以做成倒车雷达，我们做的避障小车也可以使用超声波传感器进行避障；第六章，重点学习光电传感器的结构、原理、分类以及应用，使用Arduino软硬件平台搭建红外遥控实验、激光传感器、光敏传感器实验、红外避障传感器实验和颜色传感器检测实验；第七章，重点学习温度传感器的结构、原理、分类以及应用，使用Arduino软硬件平台搭建模拟温度传感器、DS18B20温度传感器实验和湿度传感器；第八章，做基于Aduino的软硬件平台搭建的RFID门禁系统实验和DS302实时时钟模块实验，并会拥有编程。

4 实践教学应用

4.1 教学策略

在教学过程中，遵循学生为主，教师为辅的原则。教师先提出问题，然后学生构建思路进行解答或者构建电路解决问题。每节课，都录制了几分钟的微课，有助于学生快速解决问题，快速构建线路，快速编程。可以达到事半功倍的效果。

4.2 教学目标

4.2.1 知识目标

(1) 掌握各种传感器的工作原理结构以及组成，可以利用Arduino的软硬件平台进行搭建线路与编程。

4.2.2 能力目标

（1）学习能力的强弱直接影响着学生的未来，因此提高学生的自学能力显得尤为重要；（2）理解与掌握Arduino软硬件平台搭建的电路，熟练掌握Arduino编程

4.2.3 情感目标

(1) 培养学生善于发现问题，并积极解决问题的能力 ;(2) 培养学生的创新能力( 3) 培养学生严谨的学习态度和精益求精的精神。

4.3 教学组织

先学简单理论知识，然后实践。

4.4 教学效果

学生系统掌握了传感器的理论知识，也熟练掌握了基于Aduino的各种传感器实验和编程。学生独立完成了较为复杂的RFID门禁系统和DS1302实时时钟模块，还制作了一辆基于Arduino避障小车和机器人机械手。

5. 结语

通过对传感器技术课的升级改造，在实验中引入基于Arduino软硬件平台的传感器实验，能有效的将较为复杂的知识点简化处理，提高了学生的学习热情和实践能力，为以后进入社会工作打下坚实基础，同时也提升了教师的专业素养和教学能力。