基于Labview的智能傳感器與檢測項目化實訓教學開發(fā)

馬莉

摘要：傳統(tǒng)的課堂教學，以教師知識灌輸，學生被動獲取為主，難以調動學生的學習積極性;教學過程中易忽視課程間的銜接;硬件知識的講授和軟件能力的培養(yǎng)無法充分融合，教學效率低下;同時招生數量的逐年增加，對各院校實驗室的配置、教學資源的有效使用及教學耗材開支等也帶來7嚴峻挑戰(zhàn)。采用項目化教學法，配合Labview虛擬儀器測控技術，可提高教學效率。

關鍵詞：項目化實訓教學 Labview 高職教育 傳感器 檢測技術

1.引言

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

物聯(lián)網技術正是智能化發(fā)展趨勢下的產物，其中傳感網絡作為物聯(lián)網的重要組成也備受關注;從教學的角度來看，高職院校的人才培養(yǎng)目標，一直是以就業(yè)為導向，培養(yǎng)高技能應用型人才;傳感器與檢測技術這門課程正是利用各種物理及化學效應，完成非電信號的檢測。該課程主要內容涵蓋了物理及電路相關知識，要求學生在理解復雜且抽象的理論知識基礎上，掌握基本自動檢測系統(tǒng)的設計及應用能力。

2.項目化教學法在實訓課程中的優(yōu)勢

項目化教學法由美國人提出，在工業(yè)4.O的德國得到了最好的發(fā)展，它以應用為導向，教師為主導，學生為主體，將學生的系統(tǒng)設計及應用能力放在首要位置，在一個完整且典型的實際應用項目基礎上，來開展教學活動，能夠很好地把理論知識教學與實踐能力培養(yǎng)有機的結合起來，讓學生更好的融入到教學環(huán)節(jié)中，更加符合企業(yè)的人才需求模式，最終達到培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識及提高教學效率為目標，這些都與當前我國的高職人才培養(yǎng)目標一致。

3.Labview在實訓教學中的應用優(yōu)勢

虛擬儀器是當前測控領域的技術熱點，代表了未來儀器技術的發(fā)展方向。Labview是一款優(yōu)秀的虛擬儀器軟件開發(fā)平臺。

Labview是專為測控、信號分析及結果顯示而設計的，人機交互性好;學生在開發(fā)過程中，可以對應的體驗到一個實際的項目開發(fā)全過程。

采用圖形化的編程方式，簡單易學，編程效率高，可縮短項目的開發(fā)周期;適合項目化課堂教學的模式。

擁有龐大的函數及子函數庫，同時包含數據采集（DAQ）、多種通信接口、數據分析及顯示等應用程序代碼;可以很好地將硬件知識與軟件應用結合起來，提高學習的趣味性。

數據流的編譯模式，開發(fā)過程更加的直觀;學生的操作的過程中，可以很好地觀察到實際的程序執(zhí)行過程，對整個項目開發(fā)過程會有更加深刻的體會。

使用單片機、插入分塊式硬件模塊和Labview平臺能共同組成一個可完全配置的虛擬儀器，以完成用戶的任務，當項目需求發(fā)生變化時，可靈活的修改虛擬儀器;在引導學生進行項目開發(fā)的過程中，可培養(yǎng)學生的自主學習及創(chuàng)新能力同時對高校教學資源不足、教學設備損壞率高等問題，具有一定的改善作用。

4.基于Labview的實訓教學項目設計

4.1項目一：教室溫度檢測器

硬件：選用MF系列NTC熱敏電阻，配合簡單的分壓比電路即可完成溫度檢測，并通過比較電路，設置上下閾值可對溫度進行聲光報警監(jiān)測，電路簡單，輸出靈敏，便于教學實施。

軟件：在Labview上通過隨機數發(fā)生器來模擬一個溫度信號，用關系運算中的大小比較器來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、強度圖或三維圖進行輸出信號的顯示，也可使用布爾控件中的指示燈。

4.2項目二：鏡面自動除濕器

濕度的檢測覆蓋了工農業(yè)生產、氣象、國防、科研、航天等領域，濕度的檢測和控制十分重要，濕敏傳感器有電阻式和電容式，濕敏電阻結構簡單，反應靈敏，使用基本電子元件，采用基本的測量轉換短路，即可完成濕氣的檢測。

4.3項目三：電梯禁止吸煙報警器

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)相應的發(fā)生變化，通過三極管構成的開關電路，可完成相應的報警和控制，只涉及基本的電子元件，電路原理清晰，便于理解和實施。

以上給出了三個小項目，在教學的過程中，可將硬件電子電路的焊接，元件識別的檢測，及軟件Labview虛擬儀器測控，單獨進行教學;硬件部分側重培養(yǎng)學生在電子電路方面的動手能力及對相關傳感器工作原理的理解;軟件部分則重點介紹Labview的相關內容，側重于編程能力的鍛煉。

另外，以上三個小項目中，硬件電路和軟件編程是分開進行的，而實際的一個檢測系統(tǒng)離不開硬件的基礎支撐，也離不開軟件的添磚加瓦，故可使用AD/DA轉換器PCF8591將硬件與軟件部分進行聯(lián)調，加深學生對動態(tài)測量和實時數據處理的認識。

5.結論

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

參考文獻

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