基于虚拟仪器技术的项目教学法在《电子测量与仪器》实验教学中的应用

李溪冰 本溪市机电工程学校 117009



基于虚拟仪器技术的项目教学法在《电子测量与仪器》实验教学中的应用

李溪冰 本溪市机电工程学校 117009

【文章摘要】

目前高职教育中《电子测量与仪器》课程的实验教学存在诸多不足，如实验教学手段单一、实验教学项目缺乏创新、与生产实际联系不密切等，很难适应现代化企业对电子人才的要求，因此本文讨论了基于虚拟技术的项目教学法在电子实验教学中的必要性，并给出了一套全新的《电子测量与仪器》项目实验教学方法。

【关键词】

电子测量与仪器；实验教学；虚拟技术；项目教学法

引言

《电子测量与仪器》的实验教学课程主要都是关于各类电子测量仪器及系统的工作原理与应用，内容比较枯燥乏味，难懂不易理解，且其实验教学课程都是由老师确定好实验内容和实验器材元件，学生只需按照老师的要求按部就班的做下去即可，学生能动性发挥有限，缺乏思考和探索，很难培养出适应社会发展需求的电子人才，因此对《电子测量与仪器》的实验教学进行教学方法的创新势在必行。

项目教学法是以工程实践需要为导向，通过老师的引导，主要由学生们确定项目且能独立的完成预定“项目工作”的学习方式；虚拟仪器技术是新型电子测试技术发展的必然趋势，其利用了计算机强大的硬件平台，强调“软件就是仪器”的理念，且建立虚拟电子实验室一方面可明显的减少实验设备的投资费用，另一方面符合当下互联网+时代的学习模式，有利于提高教学质量，是对实验教学的辅助性补充。本文把虚拟仪器技术与项目教学法有机的结合，通过把实验教学课程设计成若干个项目，由老师的引导，学生们自主的确定实验项目，通过完成项目来获得技能知识。

1　虚拟仪器技术概述

虚拟仪器技术经过30多年的高速发展，在电子测试及仪器仪表设计领域中都有广泛的应用，作为一种新型的电子测试技术，其设计理念、功能定位和组成结构都发生革命性的变化；从组成上而言，虚拟仪器就是利用计算机系统通过相应的测试功能卡和软件来实现测量的，实质上就是具有电子测量仪器功能的计算机系统，“软件就是仪器”是其核心理念，通过软件系统来实现被测量的采集、分析处理、显示、存储及传输；从使用上而言，虚拟仪器利用计算机的强大的显示功能，建立界面友好的虚拟仪器软面板，用户可通过图形界面（GUI）和图形化编程语言来控制仪器的运行，操作方便，可极大地提高工作效率和质量。它相比传统电子测量仪器，具有以下有点：

（1）功能多、性能指标好、性价比高，虚拟仪器能突破传统仪器在被测量的分析处理、显示、存储和传输等方面的限制，技术更新周期快，开发和维护的成本低。

（2）软件的高度开放性和灵活性，用户可自定义仪器功能，可扩充性好，并与计算机技术的发展保持同步，方便构建自动测试系统（ATS），实现测试和控制过程的网络化，数据分析处理的实时性和全面性。

（3）硬件的模块化、系列化，提高了仪器之间资源的可重复利用率，减少虚拟仪器系统的构建时间，可以节省仪器设备投资费用，提高管理工作水平，规范测量。

2　基于虚拟仪器技术的项目教学法

笔者结合自身的多年的实验教学经验，以徐洁主编的《电子测量与仪器》为参考，提出了基于虚拟仪器技术的项目教学法的改革方式，把实验教学课程中的内容项目化，设计出硬件电路和软件系统，共设计出了“基本信号参数的测量”、“示波测试与仪器”、“频率和时间测量与仪器”、“信号发生器与仪器”、“集中参数元件的测量”、“虚拟仿真与智能技术”等六个项目，项目中的内容设计全面，重点突出，可操作行强，理论与实践联系紧密。

2.1虚拟仪器的构建

虚拟仪器通常包含三大部分由计算机系统、硬件电路和软件系统。在实验教学中常用的虚拟仪器构建的方法有两种［5］：1、把现有的传统仪器硬件通过仪器借口与计算机软件技术结合起来的设计，以扩展现有仪器的功能；2、设计信号调理、数据采集电路，通过串口与计算机软件相连接。虚拟仪器技术在一定程度上缓解了实验教学资源的不足，利用计算机的强大计算能力和灵活的软件技术，在有限的硬件的基础上，学生也可以自行设计出符合需要的完全不同的各种仪器，这也是一种有效的培养学生的创新意识和动手设计能力方式。

2.2实施项目教学

首先老师可采用开发出来的虚拟仪器进行实验教学，介绍该仪器的一般组成和测量原理，然后让学生结合实际的电子元件重新做实验。例如：数字万用表目前在电子行业广泛的使用，这也是高职学生必须掌握的仪器设备，故在项目“基本信号参数的测量”中，可先采用虚拟仪器技术开发出虚拟数字万用表的进行实验教学，着重介绍原理，缩短理论知识讲解时间，再结合实际的数表，来进一步加强理论知识点的理解。

2.3虚拟仪器项目设计

老师实验教学完成后，学生完成了该项目的理论知识的储备后，可成立虚拟仪器项目小组。首先老师应确定好项目的分组情况，由项目小组成员共同推荐项目负责人和各个成员的职责，例如可由项目组长负责决定系统总体的结构，如CPIB通用接口中性、VXI总线等；负责硬件部分的项目成员是要找到相关的电子元器，如接口仪器串行，传感器，信号调理、数据采集卡等，组建并调试硬件电路；负责软件部分的项目成员开发相应程序，组建软件调试功能模块。最终在组长的主持下，将硬件部分和软件部分结合起来进行总体调试。

3　总结

虚拟仪器作为一种新型的电子测试技术，很适合应用于《电子测量与仪器》实验教学中，结合项目教学法，可极大丰富实验教学手段，且在整个虚拟仪器实验过程中，学生都是直接的参与者，不仅可以深化对仪器结构及原理的理解，更可培养学生的思考、分析、解决、实践操作和创新等综合能力。通过实践证明，基于虚拟仪器的项目教学法，必将极大的推动《电子测量与仪器》的实验教学效果，同时，也更加切合电子专业技术的培养方向，为学生以后就业、创业和发展创造了条件。

【参考文献】

［1］陈尚松.《电子测量与仪器》课程的沿革与发展［J］.国外电子测量技术，28，（1）：3—4，2009.

［2］哈申图雅.项目教学法在高职电子专业中的应用［J］.教育与职业，2014（21）：136—137.

［3］张学军，回文静.基于虚拟仪器的实验教学研究［J］.仪器仪表用户，2011，（01）：57—59.

［4］王槐生，李娟娟.虚拟仪器在“电子测量技术”教学中的改革与应用［J］.中国电力教育，2011（11）：107-108.

［5］刘玉秋，曹生现.虚拟仪器技术课程教学实践研究［J］.实验技术与管，2010，（06）：156-157.