基于Labview的智能傳感器與檢測(cè)項(xiàng)目化實(shí)訓(xùn)教學(xué)開(kāi)發(fā)

馬莉

摘要：傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，以教師知識(shí)灌輸，學(xué)生被動(dòng)獲取為主，難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性;教學(xué)過(guò)程中易忽視課程間的銜接;硬件知識(shí)的講授和軟件能力的培養(yǎng)無(wú)法充分融合，教學(xué)效率低下;同時(shí)招生數(shù)量的逐年增加，對(duì)各院校實(shí)驗(yàn)室的配置、教學(xué)資源的有效使用及教學(xué)耗材開(kāi)支等也帶來(lái)7嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。采用項(xiàng)目化教學(xué)法，配合Labview虛擬儀器測(cè)控技術(shù)，可提高教學(xué)效率。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目化實(shí)訓(xùn)教學(xué) Labview 高職教育 傳感器 檢測(cè)技術(shù)

1.引言

在信息化和智能化快速發(fā)展的時(shí)代下，對(duì)生產(chǎn)、科研及生活中各方面信息的采集、傳輸及處理要求越來(lái)越高，而前端的信息采集尤為重要，其采集質(zhì)量是信息后續(xù)處理的關(guān)鍵，即必須適應(yīng)智能化的變革趨勢(shì);

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正是智能化發(fā)展趨勢(shì)下的產(chǎn)物，其中傳感網(wǎng)絡(luò)作為物聯(lián)網(wǎng)的重要組成也備受關(guān)注;從教學(xué)的角度來(lái)看，高職院校的人才培養(yǎng)目標(biāo)，一直是以就業(yè)為導(dǎo)向，培養(yǎng)高技能應(yīng)用型人才;傳感器與檢測(cè)技術(shù)這門(mén)課程正是利用各種物理及化學(xué)效應(yīng)，完成非電信號(hào)的檢測(cè)。該課程主要內(nèi)容涵蓋了物理及電路相關(guān)知識(shí)，要求學(xué)生在理解復(fù)雜且抽象的理論知識(shí)基礎(chǔ)上，掌握基本自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用能力。

2.項(xiàng)目化教學(xué)法在實(shí)訓(xùn)課程中的優(yōu)勢(shì)

項(xiàng)目化教學(xué)法由美國(guó)人提出，在工業(yè)4.O的德國(guó)得到了最好的發(fā)展，它以應(yīng)用為導(dǎo)向，教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體，將學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用能力放在首要位置，在一個(gè)完整且典型的實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目基礎(chǔ)上，來(lái)開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，能夠很好地把理論知識(shí)教學(xué)與實(shí)踐能力培養(yǎng)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，讓學(xué)生更好的融入到教學(xué)環(huán)節(jié)中，更加符合企業(yè)的人才需求模式，最終達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)及提高教學(xué)效率為目標(biāo)，這些都與當(dāng)前我國(guó)的高職人才培養(yǎng)目標(biāo)一致。

3.Labview在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

虛擬儀器是當(dāng)前測(cè)控領(lǐng)域的技術(shù)熱點(diǎn)，代表了未來(lái)儀器技術(shù)的發(fā)展方向。Labview是一款優(yōu)秀的虛擬儀器軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。

Labview是專為測(cè)控、信號(hào)分析及結(jié)果顯示而設(shè)計(jì)的，人機(jī)交互性好;學(xué)生在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，可以對(duì)應(yīng)的體驗(yàn)到一個(gè)實(shí)際的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)全過(guò)程。

采用圖形化的編程方式，簡(jiǎn)單易學(xué)，編程效率高，可縮短項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)周期;適合項(xiàng)目化課堂教學(xué)的模式。

擁有龐大的函數(shù)及子函數(shù)庫(kù)，同時(shí)包含數(shù)據(jù)采集（DAQ）、多種通信接口、數(shù)據(jù)分析及顯示等應(yīng)用程序代碼;可以很好地將硬件知識(shí)與軟件應(yīng)用結(jié)合起來(lái)，提高學(xué)習(xí)的趣味性。

數(shù)據(jù)流的編譯模式，開(kāi)發(fā)過(guò)程更加的直觀;學(xué)生的操作的過(guò)程中，可以很好地觀察到實(shí)際的程序執(zhí)行過(guò)程，對(duì)整個(gè)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程會(huì)有更加深刻的體會(huì)。

使用單片機(jī)、插入分塊式硬件模塊和Labview平臺(tái)能共同組成一個(gè)可完全配置的虛擬儀器，以完成用戶的任務(wù)，當(dāng)項(xiàng)目需求發(fā)生變化時(shí)，可靈活的修改虛擬儀器;在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，可培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)及創(chuàng)新能力同時(shí)對(duì)高校教學(xué)資源不足、教學(xué)設(shè)備損壞率高等問(wèn)題，具有一定的改善作用。

4.基于Labview的實(shí)訓(xùn)教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

4.1項(xiàng)目一：教室溫度檢測(cè)器

硬件：選用MF系列NTC熱敏電阻，配合簡(jiǎn)單的分壓比電路即可完成溫度檢測(cè)，并通過(guò)比較電路，設(shè)置上下閾值可對(duì)溫度進(jìn)行聲光報(bào)警監(jiān)測(cè)，電路簡(jiǎn)單，輸出靈敏，便于教學(xué)實(shí)施。

軟件：在Labview上通過(guò)隨機(jī)數(shù)發(fā)生器來(lái)模擬一個(gè)溫度信號(hào)，用關(guān)系運(yùn)算中的大小比較器來(lái)代替硬件電路中的比較電路，從Labview軟件的圖形控件中，可任意選擇波形圖、強(qiáng)度圖或三維圖進(jìn)行輸出信號(hào)的顯示，也可使用布爾控件中的指示燈。

4.2項(xiàng)目二：鏡面自動(dòng)除濕器

濕度的檢測(cè)覆蓋了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣象、國(guó)防、科研、航天等領(lǐng)域，濕度的檢測(cè)和控制十分重要，濕敏傳感器有電阻式和電容式，濕敏電阻結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，反應(yīng)靈敏，使用基本電子元件，采用基本的測(cè)量轉(zhuǎn)換短路，即可完成濕氣的檢測(cè)。

4.3項(xiàng)目三：電梯禁止吸煙報(bào)警器

煙霧中含有大量的可燃性氣體成分，煙霧傳感器MQ_2對(duì)可燃性氣體敏感，隨著空氣中可燃性氣體濃度增加，其輸出的電阻值發(fā)相應(yīng)的發(fā)生變化，通過(guò)三極管構(gòu)成的開(kāi)關(guān)電路，可完成相應(yīng)的報(bào)警和控制，只涉及基本的電子元件，電路原理清晰，便于理解和實(shí)施。

以上給出了三個(gè)小項(xiàng)目，在教學(xué)的過(guò)程中，可將硬件電子電路的焊接，元件識(shí)別的檢測(cè)，及軟件Labview虛擬儀器測(cè)控，單獨(dú)進(jìn)行教學(xué);硬件部分側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生在電子電路方面的動(dòng)手能力及對(duì)相關(guān)傳感器工作原理的理解;軟件部分則重點(diǎn)介紹Labview的相關(guān)內(nèi)容，側(cè)重于編程能力的鍛煉。

另外，以上三個(gè)小項(xiàng)目中，硬件電路和軟件編程是分開(kāi)進(jìn)行的，而實(shí)際的一個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)離不開(kāi)硬件的基礎(chǔ)支撐，也離不開(kāi)軟件的添磚加瓦，故可使用AD/DA轉(zhuǎn)換器PCF8591將硬件與軟件部分進(jìn)行聯(lián)調(diào)，加深學(xué)生對(duì)動(dòng)態(tài)測(cè)量和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理的認(rèn)識(shí)。

5.結(jié)論

采用項(xiàng)目化教學(xué)法是提高教學(xué)效果行之有效的方法，同時(shí)Labview是功能強(qiáng)大而又靈活的儀器應(yīng)用和分析軟件系統(tǒng)，將他們一起融入到教學(xué)活動(dòng)中，值得深入的探討和研究。

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