为解决本科生在“感官”课程学习中热情低下的问题,改革了理论课和实验课的教学内容,改革了发展平台。LabVIEW虚拟仪器是在实验教学过程中引入的。学生独立设计和模拟传感器数据采集和控制系统。
的是提高学生的学习兴趣和热情,并培养他们独立学习和创新的能力。者简介:周莉(1977-),男,湖北武汉人,武汉大学物理科学与技术学院教授。洁(1990-),男,湖北荆门人,武汉大学物理科学与技术学院硕士研究生。
助项目:本文是武汉大学自主研究项目(项目号:1101024)资助的研究成果。“传感器”课程是电子技术,电气自动化技术,计算机应用和其他专业的重要专业技术课程。前,大学和国家理工学院通常提供传感器和相关课程。者开设的“传感器原理与应用”课程是面向电子技术高级学生的专业课程。

于大学生而言,学习存在矛盾:一方面,学生需要这些课程来改善知识结构并提高专业水平。识和技能,以及培养运用所学知识的能力; [1]另一方面,现阶段的学生面临着诸如研究生入学考试,求职和国外英语考试之类的压力。师和学生抱怨也很糟糕。了增强学生的学习热情和教育质量,武汉大学进行了一些教学内容改革,包括加强实验教学与课程设计之间的联系。验教学的内容。

如,在实验教学中,引入了LabVIEW虚拟仪器开发工具[2],使学生可以独立设计硬件和软件系统,并构建采集和评估系统。过软件仿真和硬件电路控制传感器数据。了达到:通过丰富的教学方法提高学生的学习热情,取得更好的学习效果;同时,通过课程中的实验教学内容和自主学习过程,锻炼学生的实践能力,分析和解决问题的能力,自主学习以及提高创新能力的能力。生的综合素质。文介绍了课堂理论教育内容的改革,“传感器”课程中实验教育内容的改革和实践。章的内容在实际的教学过程中被采用,极大地提高了学生的学习热情,取得了良好的教学效果。关经验也可以为其他类似课程提供参考。感器技术是当今信息技术时代的支柱之一,其地位应等同于计算机技术和Internet技术。今的信息社会经历了计算机和Internet技术的浪潮。着无线传感器网络,物联网等领域的发展,当今的传感器技术已经成为科学技术领域的热点,恒温阀芯并且出现了各种传感器技术。展很快。“传感器”课程目前面临的问题如下:该课程的教学内容比较陈旧,新技术和传感器的开发较少。时,教授纯传感器原理比较无聊,学生对学习并不热衷。
此,作者对链接课堂教学中的教学内容进行了改革。课程的内容中增加了传感器技术的新知识,以便学生可以尽可能多地了解传感器的最新发展。绍一些新兴的传感器技术应用以及教育领域的最新传感材料和设备,例如物联网技术,即射频识别,红外传感器,全球定位,激光扫描仪和其他信息检测设备,根据双方同意的协议,将商品连接到Internet进行信息交换和通信,以获取标识,定位,跟踪,智能监控和管理文章。一个示例是无线传感器阵列,它是一个自组织的多跳网络,由部署在监视区域中并通过无线通信形成的大量廉价的微型传感器节点组成。基础科学和应用科学的当前研究领域中,存在与传感器相关的大量研究,涉及材料,物理,化学,生物学,医学和许多其他领域。过向学生展示最新出版的文献,让他们发现与传感器相关的科学研究进展。如,2004年《美国化学学会杂志》上的一篇文章提出了一种热敏聚合物,该聚合物可以实现温度感应并将温度和pH用作实现和执行逻辑运算的输入。[3] Nano Letters在2009年发表的一篇文章介绍了一种使用相变材料VO2纳米线的气体传感器的设计技术。[4] Nature Nanotechnology(Nat Nanotechnol)在2011年发表的一篇文章指出,应变传感器是使用碳纳米管设计和制备的,用于检测人体运动。[5]向学生介绍最新的科学研究文章将使他们了解科学研究的先进进展,恒温阀芯同时拓宽思路并增强创新意识。了让学生积极参与学习,可以组织一次课堂讨论会议。堂讨论的内容主要有两个方面:首先,对于在课堂上教授的某种传感器,让学生在下课后使用该传感器进行工作,在课后找到相应的材料并自行设计电路然后是传感器应用系统,然后老师组织一个特别的讨论课程,供学生介绍自己的设计并与其他学生交流。二个问题涉及当前市场上流行的传感器技术,例如智能手机中的各种MEMS传感器,数码相机中的CCD传感器,光纤传感器和指纹传感器领域的安全性,在线信息,例如技术指标,技术优势,市场份额等,并在课堂上进行演示和讲座。整个过程中,学生可以独立获得很多知识。
验教学对于传感器学习非常重要。实验教学过程的开始,主要使用CSY传感器系统的实验者为学生建立确认实验。实验过程中,学生根据实验方向指导进行工作,测试了各种传感器的特性并了解了传感器的工作原理。种实验模式的优点是结合班级内容加深对传感器的工作原理和特性的理解,缺点是学生比较被动,缺乏创新的实验内容。外,该实验系统昂贵,某些部件容易损坏,并且更新和维护成本高。常,有很多学生,很少有乐器。了培养学生的探索精神和创新能力,武汉大学将LabVIEW虚拟仪器开发平台引入了经验教学环节。LabVIEW是美国国家仪器公司(NI)推出的虚拟仪器开发平台,是具有强大功能和用户友好型开发环境的图形化编程语言开发环境,并提供了多种接口。

线和数据。通信接口的支持以及丰富的图形控制元素和软件面板提供了强大的数据和信号处理功能。[6,7]使用LabVIEW 串口通讯 单片机,设计了一组实验传感器平台。生以小组为单位完成基于该平台的软件仿真和硬件仿真。后,学生应咨询硬件,设计自己的传感器数据采集和控制系统,共同完成设计方案,硬件电路和软件系统,最后形成全面的实验报告。个实验过程增强了学生的学习兴趣,使他们掌握了传感器的选择,采集和数据处理技能;为了鼓励学生积极参与实验过程,为了完成自己的体验,学生必须对数据进行独立的调查,分析和讨论。可以加深对所学理论知识的理解;同时,也培养了学生的整体应用能力和团队合作精神。外,该设计方案结构灵活,易于更新和扩展,开发成本低,适合学生独立完成设计和实践。验传感器平台包括几个模块,前端数据采集系统(模拟温度采集)由一个传感器,一个模数转换器芯片和一个单片机组成。

模转换器芯片将传感器信号转换为数字信号,并进入单片机。号被传输到主机(PC)。此,使用了串行通信接口,也可以将其转换为USB接口电路,以适合没有串行端口的计算机。机的数据处理系统程序是用LabVIEW编写的,可以执行温度和存储的实时动态显示。据和定义的报警温度等功能,以及分析和温度处理,还可以通过通信系统使用单片机控制系统进行控制控制系统。这里,单片机和LED用于模拟主控制系统。系统的结构如图1所示。系统可以分为几个实验,例如硬件设计,软件设计,软件仿真,硬件仿真和PCB开发。件设计包括在电路设计软件(例如Protues)中设计前端采集系统,主控制系统和通信接口电路。生已经在上一门课程中学习了电路开发和设计,并且他们对电路设计软件也非常熟悉,可以顺利完成实验。件设计包括较低级的计算机微控制器程序和较高级的LabVIEW程序,LabVIEW平台提供了一个方便的图形开发环境,学生可以快速掌握。2显示了该系统的LabVIEW主程序的框图,该程序补充了接收,处理,显示,存储数据等功能,并构成了微控制器的控制信号。LabVIEW平台为学生提供了丰富的开发界面和功能模块。生可以在此平台上执行各种传感器数据处理功能。件仿真完全在计算机上完成,并由几个开发程序(Protues,Keil,LabVIEW等)共同调用,并且上位计算机和下位计算机之间的通信通过虚拟串行端口进行仿真。3显示了LabVIEW结果的前面板和仿真。件仿真基于软件仿真,使用MCU实验框构建下部计算机系统并完成整个系统的功能。旦上述所有仿真过程成功完成,您就可以开发电路板,购买所需组件,焊接电路板并最终连接PC进行调试和运行。
有较高的学习兴趣和较强的实践能力的学生可以补充硬件仿真和PC调试的实验内容,并且学生可以重新思考系统的具体功能和模块。件仿真,然后输入硬件仿真和PC调试。系统的结构非常灵活,学生可以根据自己的情况逐步完成上述实验链接。后,您可以设计自己的系统,替换和扩展一些模块以及添加新模块。且开发整个系统的成本很低,不会给教师和实验室带来太大压力。文介绍了“传感器”课程中一些理论和实验教学内容的改革。验教学中介绍了LabVIEW虚拟仪器开发平台。生可以设计自己的传感器数据采集和控制系统,并合作完成设计图和硬件电路。过软件系统,经过独立的分析和相互讨论,学生可以加深对所学理论知识的理解,同时建立学生的完整应用程序和团队建设技能。践表明,通过在实际教学过程中运用以上教学内容和方法,大大提高了学生的学习积极性,学习效率和学习能力得到了提高。生教育质量得到提高。
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