文/柏华春
摘 要：传感器是一门综合性很强的学科。掌握运用传感器的相关知识，对于中职学校的学生来说，有着重要的意义。本文主要介绍了电容传感器项目教学的设计。通过传感器知识的学习，可以培养学生的创新精神和思维能力，并将其广泛地应用于现代化生产中，促进科技革新和生产力的发展。
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关键词 ：教学设计 电容传感器 项目教学
中等职业教育国家规划教材配套教学用书《传感器及其应用》第四章第二节讲述了电容式传感器的原理及分类。传感器在测量与控制电路中不可或缺，在现代生产生活中也已被广泛应用。如何使学生更高效的学习，教学过程的优化设计起着极其关键的作用。要提高教学效率，教师必须在教学设计上多下工夫。
一、项目教学过程设计
1.引入项目
水是生命之源。我国水资源总量位居世界前列，可是人均水资源占有量却很少，再加之人们对水的不重视，水资源浪费、污染的情况日益严重。所以，教师要让学生运用所学的知识来保护水资源，减少人为浪费。这样从情感上激励学生，要努力完成这个有意义的项目。
2.明确项目
设计电容感应式水龙头。
3.实施项目
（1）通过实验了解电容性能，引出电容公式及分类。
实验：将两片方形金属片相互靠近，用万用表的电容挡，测量两者之间的电容量。随着两金属片的缓慢靠近，电容量从0pF逐渐变大，最大可以达到30pF。请一名学生，在两金属片之间缓慢地放入塑料薄膜，同时观察万用表。学生们发现电容量逐渐增大至40pF。请另一名学生，在保持两金属片相对距离不变的情况下，沿水平方向将其分开，此时万用表显示的电容值逐渐变小。通过实验，学生们感性地认识到，电容量与两极板间相对的有效面积、介电常数成正比，而与两极板间的相对距离成反比。
根据以上原理，学生们把电容传感器分为三类：变面积式、变极距式、变介电常数式。
（2）分组分类讨论查阅资料，选择变介电常数式电容传感器为设计基础。
①变面积式。变面积式传感器，两极板水平相对，其中一个为定极板，固定不动；另一个为动极板，可以左右直线运动，两极板间的相对位置为原始距离。学生讨论表达式K=-εb/δ，指出变面积式电容传感器，其灵敏度为常数，输出特性为线性，同时明确变面积式电容传感器的应用场合，多用于直线位移、角位移、尺寸等参数的测量。
②变极距式。变极距式电容传感器，被测物连接动极板上下运动，使其两极板之间的距离发生改变，从而电容量也随之改变。初始极距与灵敏度相互矛盾，因此变极距式电容传感器适合测量小位移。为了使灵敏度得到提高，一般采用差动结构。
③变介电常数式。由于不同介质的介电常数差异很大，因此在电容器两极板之间放入不同介质时，电容C是不相同的。根据这种原理制成的电容传感器称为变介电常数式电容传感器。
（3）分析实施。
①教师提出设计要求：当手或物体靠近水龙头时，水龙头会自动定量出水。
②学生通过资料整理讨论设计方案，提出独立电源供电，变介电常数式电容传感器采集信号，通过转换电路将控制信号传给自动水龙头开关电路，同时计时电路开始倒计时，到达设定时间自动切断水源，达到节水目的。
③各小组对提出方案集体讨论并改进，提出自己的想法，使学生的思路得到了开阔。
学生在拓展思考过程中，扩大电容传感器在生活中的应用范围，根据电容传感器的工作原理再提出新的设计项目，从而激发学习积极性和自主学习意识。
二、项目教学评价设计
组织各小组派代表在班级汇报，学生在项目教学过程中，进一步理解非电量到电量的转换概念，了解电容传感器的工作原理及在日常生活中的应用。通过查阅资料，了解当今国内传感器的现状。各组汇报完成后，进行小组互评，班级气氛很活跃。最后教师点评并给各小组打分，激励学生的竞争意识，使学生的学习热情更加高涨。
三、小结
该次课是依据学生的认知规律安排教学的，其引入项目是从珍惜水资源和一个有趣的实验开始的，通过不同的实验现象引导学生思考，增强学生对电容传感器了解的积极性，激发他们自主学习传感器的热情。项目教学主要分成三大块，学生变成学习的主体，很多学生介绍了日常生活中，藏在我们身边的传感器。提出自己的想法，设计了新的传感器应用项目。在项目教学过程中培养了学生的自主、合作、思考的能力，增强了学生的学习能力和科学素养。
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参考文献：
[1]沈聿农.传感器及应用技术[M].北京:化学工业出版社,2001.
[2]王俊峰.孟令启.现代传感器应用技术[M].北京:机械工业出版社,2007.
[3]严钟豪.谭祖根.非电量电测技术[M].北京:机械工业出版社,2001.
（作者单位：安徽省淮南技工学校）
