一、课程基本概况
课程名称：传感器原理及应用 课程负责人：叶小亮
学分学时：3学分，48学时 所属学院：电子信息学院
教学对象：物联网工程专业本科生 课程类别：专业必修课
二、课程思政典型案例
案例名称: 气体传感器的概念与参数特性
1.课程章节及名称：
第8章气体传感器第2节气体传感器的主要参数与特性
2.教学目标
本节通过气体传感器的概念以及主要参数与特性的学习，使得学生理解和掌握气体传感器的概念以及主要参数特性，结合模拟环境光传感器实验加深对光敏传感器的理解和运用。以气体传感器的概念以及主要参数与特性的讲授为基础，融入思政元素，培养学生热爱科学、探索未知、追求真理的工匠精神。
3.教学思想
根据学生的知识能力基础、思维方式、学习态度、动机、坚持性以及对学习内容的偏爱等方面， 引导学生如何理解气体传感器的概念及参数特征，培养学生探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的科学精神。
随着科学技术的发展和社会的进步，生产过程控制、环保、安全、办公、家庭等各方面的自动化正在迅速发展。作为感官或信息输入部分之一的气体传感器是不可缺少的。现在气体传感器被广泛应用于民用、工业环境监测和日常生活中。
一、气体传感器在日常生活中的应用案例
课堂教学以实际的应用场景展开,举例说明，新装修的房屋中有90％以上存在有害气体严重超标。以甲醛为例，很多新房刚装修完后，甲醛浓度超过2.5ppm，有些高达十几ppm。这时把各种气体传感器，如甲醛传感器和空气质量传感器，应用于家庭生活环境，对甲醛、苯、甲苯等挥发性有机化合物进行独立的气体检测，或者将这些气体传感器与空调、空气净化器等集成在一起，以达到新房污染检测与处理相结合的目的，打造舒适的家居环境。据调查，93．6％的新车内部空气污染严重超标。车内污染源主要来自车身本身的装饰材料，其中甲醛、二甲苯、苯等有毒物质污染后果最为严重，甚至有可能致癌。汽车中另一种经常被报道的有害气体是一氧化碳，被称为“无声杀手”。它的主要来源是汽车发动机和汽车尾气，它们是停车时打开空调产生的。如果人长时间待在车里，车内的人会不自觉地吸入这种无色无味的有毒气体而中毒。使用合适的气体传感器，如甲醛传感器、一氧化碳传感器、PM2.5传感器，不仅可以监测车内挥发性有机化合物如甲醛、苯等，还可以监测车内一氧化碳的浓度，从而起到安全警示和提醒车主采取有效的改进措施，防止悲剧发生。气敏传感器怎么定义呢？气体传感器是对气体中所含特定气体成分(即待测气体)的物理或化学性质迅速感应, 并把这一感应状态转换为适当电信号，从而提供有关待测气体是否存在及其浓度大小信息的器件或装置。
二、气体传感器的参数特性案例
气体传感器的主要参数特性可以结合日常生活中的特性包括以下内容：灵敏度是气敏元件的一个重要参数，标志着气敏元件对气体的敏感程度；从气敏元件与被测气体接触，到气敏元件的特性达到新的恒定值所需要的时间，称为响应时间，它是反映气敏元件对被测气体浓度的反应速度的参数；在多种气体共存的条件下，气敏元件区分气体种类的能力称为选择性。对某种气体的选择性好；气体浓度不变时，若其他条件发生变化，在规定的时间内气敏元件输出特性维持不变的能力，称为稳定性。稳定性表示气敏元件对于气体浓度以外的各种因素的抵抗能力；气敏元件灵敏度随温度变化的特性称为温度特性；气敏元件的灵敏度随环境湿度变化的特性称为湿度特性。以上的特性我们可以结合应用实例进行归纳和概括，培养学生要注重科学思维方法的训练，培养学生探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感。
对于物联网来说，随着智能化程度的进步，由单一的敏感元件扩展为集信号获取、处理、存储与传输等功能在内的传感器系统。传感器的功能也不再局限于简单的信号形式的转换，而是能够像人一样，将感知到的外部世界中的有用信息提取出来。MEMS技术的发展以及敏感材料性能的提升，气体传感器的小型化、低功耗、高灵敏度以及智能化程度将逐步提高，这种发展特性也正符合物联网产业的发展趋势。所以在未来，提升工艺水平以及敏感材料研发水平将是国内气体传感器企业在与国外企业竞争，实现国产替代道路上最大的机会和挑战。具体来说，概括为三个方面：着重于新气敏材料与MEMS制作工艺的研究开发；通过新的气体效应和作用原理，研发新型气体传感器；万物互联对于气体传感器智能化需求更高，在AI算法、自检测方面将会是下一代气体传感器的标配。在我们进行理论教学时，引入媒体、视频、动画等素材，并将这些资源嵌入到教学内容当中，能帮助学生认知和了解所授知识点的同时有效增加了趣味性，有利于培养学生探索未知世界、追求真理的精神。
4.课程思政教学实施
本部分需突出课程思政改革开展的真实情景，在讲授气体传感器的概念与参数特性时，引导学生思政教育和科学精神的培育，科学精神是伴随着近代自然科学的诞生，在继承人类早期历史发展的思想遗产基础上，逐渐发展起来的科学理念和科学传统的积淀，是科学文化深层结构中蕴涵的价值和规范的综合，体现着科学的哲学和文化意蕴。要引导学生尊重科学，允许自由畅想、大胆假设、认真求证，形成讲科学、爱科学、学科学、用科学的良好氛围，让科学精神扎下根。
本节内容以讲解气体传感器的概念与参数特性为主线，围绕课程内容，让同学们理解气体传感器的概念与参数特性，要引导学生科学的思维，归纳演绎和总结，尊重科学，允许自由畅想、大胆假设、认真求证，形成讲科学、爱科学、学科学、用科学的良好氛围，让同学们热爱科学，激励科学报国的精神，在无声无息中达到育人的效果。
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燃气泄漏报警装置和智能厨房
传感器原理及应用实践教学中互动分享和学习
