基于虛擬儀器技術的項目教學法在《電子測量與儀器》實驗教學中的應用

李溪冰 本溪市機電工程學校 117009

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基于虛擬儀器技術的項目教學法在《電子測量與儀器》實驗教學中的應用

李溪冰 本溪市機電工程學校 117009

【文章摘要】

目前高職教育中《電子測量與儀器》課程的實驗教學存在諸多不足，如實驗教學手段單一、實驗教學項目缺乏創(chuàng)新、與生產(chǎn)實際聯(lián)系不密切等，很難適應現(xiàn)代化企業(yè)對電子人才的要求，因此本文討論了基于虛擬技術的項目教學法在電子實驗教學中的必要性，并給出了一套全新的《電子測量與儀器》項目實驗教學方法。

【關鍵詞】

電子測量與儀器；實驗教學；虛擬技術；項目教學法

引言

《電子測量與儀器》的實驗教學課程主要都是關于各類電子測量儀器及系統(tǒng)的工作原理與應用，內(nèi)容比較枯燥乏味，難懂不易理解，且其實驗教學課程都是由老師確定好實驗內(nèi)容和實驗器材元件，學生只需按照老師的要求按部就班的做下去即可，學生能動性發(fā)揮有限，缺乏思考和探索，很難培養(yǎng)出適應社會發(fā)展需求的電子人才，因此對《電子測量與儀器》的實驗教學進行教學方法的創(chuàng)新勢在必行。

項目教學法是以工程實踐需要為導向，通過老師的引導，主要由學生們確定項目且能獨立的完成預定“項目工作”的學習方式；虛擬儀器技術是新型電子測試技術發(fā)展的必然趨勢，其利用了計算機強大的硬件平臺，強調(diào)“軟件就是儀器”的理念，且建立虛擬電子實驗室一方面可明顯的減少實驗設備的投資費用，另一方面符合當下互聯(lián)網(wǎng)+時代的學習模式，有利于提高教學質(zhì)量，是對實驗教學的輔助性補充。本文把虛擬儀器技術與項目教學法有機的結(jié)合，通過把實驗教學課程設計成若干個項目，由老師的引導，學生們自主的確定實驗項目，通過完成項目來獲得技能知識。

1　虛擬儀器技術概述

虛擬儀器技術經(jīng)過30多年的高速發(fā)展，在電子測試及儀器儀表設計領域中都有廣泛的應用，作為一種新型的電子測試技術，其設計理念、功能定位和組成結(jié)構(gòu)都發(fā)生革命性的變化；從組成上而言，虛擬儀器就是利用計算機系統(tǒng)通過相應的測試功能卡和軟件來實現(xiàn)測量的，實質(zhì)上就是具有電子測量儀器功能的計算機系統(tǒng)，“軟件就是儀器”是其核心理念，通過軟件系統(tǒng)來實現(xiàn)被測量的采集、分析處理、顯示、存儲及傳輸；從使用上而言，虛擬儀器利用計算機的強大的顯示功能，建立界面友好的虛擬儀器軟面板，用戶可通過圖形界面（GUI）和圖形化編程語言來控制儀器的運行，操作方便，可極大地提高工作效率和質(zhì)量。它相比傳統(tǒng)電子測量儀器，具有以下有點：

（1）功能多、性能指標好、性價比高，虛擬儀器能突破傳統(tǒng)儀器在被測量的分析處理、顯示、存儲和傳輸?shù)确矫娴南拗疲夹g更新周期快，開發(fā)和維護的成本低。

（2）軟件的高度開放性和靈活性，用戶可自定義儀器功能，可擴充性好，并與計算機技術的發(fā)展保持同步，方便構(gòu)建自動測試系統(tǒng)（ATS），實現(xiàn)測試和控制過程的網(wǎng)絡化，數(shù)據(jù)分析處理的實時性和全面性。

（3）硬件的模塊化、系列化，提高了儀器之間資源的可重復利用率，減少虛擬儀器系統(tǒng)的構(gòu)建時間，可以節(jié)省儀器設備投資費用，提高管理工作水平，規(guī)范測量。

2　基于虛擬儀器技術的項目教學法

筆者結(jié)合自身的多年的實驗教學經(jīng)驗，以徐潔主編的《電子測量與儀器》為參考，提出了基于虛擬儀器技術的項目教學法的改革方式，把實驗教學課程中的內(nèi)容項目化，設計出硬件電路和軟件系統(tǒng)，共設計出了“基本信號參數(shù)的測量”、“示波測試與儀器”、“頻率和時間測量與儀器”、“信號發(fā)生器與儀器”、“集中參數(shù)元件的測量”、“虛擬仿真與智能技術”等六個項目，項目中的內(nèi)容設計全面，重點突出，可操作行強，理論與實踐聯(lián)系緊密。

2.1虛擬儀器的構(gòu)建

虛擬儀器通常包含三大部分由計算機系統(tǒng)、硬件電路和軟件系統(tǒng)。在實驗教學中常用的虛擬儀器構(gòu)建的方法有兩種［5］：1、把現(xiàn)有的傳統(tǒng)儀器硬件通過儀器借口與計算機軟件技術結(jié)合起來的設計，以擴展現(xiàn)有儀器的功能；2、設計信號調(diào)理、數(shù)據(jù)采集電路，通過串口與計算機軟件相連接。虛擬儀器技術在一定程度上緩解了實驗教學資源的不足，利用計算機的強大計算能力和靈活的軟件技術，在有限的硬件的基礎上，學生也可以自行設計出符合需要的完全不同的各種儀器，這也是一種有效的培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和動手設計能力方式。

2.2實施項目教學

首先老師可采用開發(fā)出來的虛擬儀器進行實驗教學，介紹該儀器的一般組成和測量原理，然后讓學生結(jié)合實際的電子元件重新做實驗。例如：數(shù)字萬用表目前在電子行業(yè)廣泛的使用，這也是高職學生必須掌握的儀器設備，故在項目“基本信號參數(shù)的測量”中，可先采用虛擬儀器技術開發(fā)出虛擬數(shù)字萬用表的進行實驗教學，著重介紹原理，縮短理論知識講解時間，再結(jié)合實際的數(shù)表，來進一步加強理論知識點的理解。

2.3虛擬儀器項目設計

老師實驗教學完成后，學生完成了該項目的理論知識的儲備后，可成立虛擬儀器項目小組。首先老師應確定好項目的分組情況，由項目小組成員共同推薦項目負責人和各個成員的職責，例如可由項目組長負責決定系統(tǒng)總體的結(jié)構(gòu)，如CPIB通用接口中性、VXI總線等；負責硬件部分的項目成員是要找到相關的電子元器，如接口儀器串行，傳感器，信號調(diào)理、數(shù)據(jù)采集卡等，組建并調(diào)試硬件電路；負責軟件部分的項目成員開發(fā)相應程序，組建軟件調(diào)試功能模塊。最終在組長的主持下，將硬件部分和軟件部分結(jié)合起來進行總體調(diào)試。

3　總結(jié)

虛擬儀器作為一種新型的電子測試技術，很適合應用于《電子測量與儀器》實驗教學中，結(jié)合項目教學法，可極大豐富實驗教學手段，且在整個虛擬儀器實驗過程中，學生都是直接的參與者，不僅可以深化對儀器結(jié)構(gòu)及原理的理解，更可培養(yǎng)學生的思考、分析、解決、實踐操作和創(chuàng)新等綜合能力。通過實踐證明，基于虛擬儀器的項目教學法，必將極大的推動《電子測量與儀器》的實驗教學效果，同時，也更加切合電子專業(yè)技術的培養(yǎng)方向，為學生以后就業(yè)、創(chuàng)業(yè)和發(fā)展創(chuàng)造了條件。

【參考文獻】

［1］陳尚松.《電子測量與儀器》課程的沿革與發(fā)展［J］.國外電子測量技術，28，（1）：3—4，2009.

［2］哈申圖雅.項目教學法在高職電子專業(yè)中的應用［J］.教育與職業(yè)，2014（21）：136—137.

［3］張學軍，回文靜.基于虛擬儀器的實驗教學研究［J］.儀器儀表用戶，2011，（01）：57—59.

［4］王槐生，李娟娟.虛擬儀器在“電子測量技術”教學中的改革與應用［J］.中國電力教育，2011（11）：107-108.

［5］劉玉秋，曹生現(xiàn).虛擬儀器技術課程教學實踐研究［J］.實驗技術與管，2010，（06）：156-157.