基于虛擬仿真實驗的《測試與傳感技術》課程教學改革與實踐

戎新萍 徐海璐 韓雪 吳金文 房劍飛

摘?要：針對傳感器課程理論課時多，實驗操作簡單、枯燥等問題，將虛擬仿真實驗融入到該課程中，初步制定了理論課程與實驗課程有機結合，讓學生自主無約束地設計控制電路，提高學生的學習興趣，也降低了實驗成本。

關鍵詞：傳感器;虛擬仿真;Proteus

引言：

《測試與傳感技術》作為信息科學的一個重要分支，與計算機技術、自動控制技術、和通信技術一起構成了完整的信息技術學科。課時少、教學任務重、理論課時多、學生無學習興趣等，一直是這門課程所面臨的難題。而現有的傳感器實驗設備價格昂貴，而且大多實驗設備大多是成品，學生做實驗時都是進行簡單的接線工作，學生很難參與細節設計，并沒有真正意義上明白傳感器的工作原理和如何選型。

一、虛擬仿真平臺

Proteus嵌入式系統仿真軟件可以進行電子線路的仿真與設計，在傳感器課程教學中可以仿真測量控制系統，完成傳感器應用方面的電路設計、編程等技能訓練。將Proteus仿真軟件引入到傳感器的課程教學中，能解決傳統實驗設備價格昂貴、操作單一、提高學生的學習興趣和積極性的難題。將Proteus仿真軟件引入到該課程教學中，學生借助Proteus所提供的元器件，選擇各種傳感器，自主設計控制電路，提高了學生的動手、動腦能力，增加了學生的學習該門課程的興趣和積極性，提升了我院學生的機電設計水平和能力，并且在一定程度上提高了學生的科研和工作能力。

二、教學過程

首先，教師根據傳感器的常見性和重要性，著重講解常見傳感器和重要傳感器的工作原理和生活或工程的應用實例，教師根據學生的課堂主動回答問題情況、課堂小測試情況、出勤情況及課后作業進行打分，此分作為平時成績，為了讓平時成績公平、公正和較少教師的工作量，可利用智能助教軟件進行輔助，例如，麥可思智能助教，讓軟件系統自行打分。

另外，教師要及時補充最新的測試與傳感相關知識，拓展學生的知識面，在課上或者課下隨時與學生保持溝通，了解學生掌握所授知識的情況。然后教師設計經典的傳感器相關案例，利用Proteus仿真軟件在課堂上進行演示，并對仿真軟件系統中的各功能模塊單獨放大出來供學生觀察，便于講解各功能模塊的作用，并進行功能演示，可使學生對各功能模塊的作用了解得更詳細，并且對于設計一個完整系統的各步驟有更加清晰的認識。之后教師給出幾個仿真實驗項目，讓學生在虛擬仿真實驗室進行相關的實際實驗操作，根據學生的上機操作情況和回答問題情況進行打分，此分作為實驗成績。

然后，讓學生自行組隊，5人左右為一隊，選出組長和組員，共同商量分工，設計出一個完整的傳感器應用實例，并在Proteus仿真軟件上，搭建出完整的仿真模型，進行調試，觀察結果，撰寫相關的課題報告，教師根據模型的難易程度、課題報告的撰寫質量和成員的分工情況給每位學生進行打分，此分作為實踐成績。

最后，再組織理論閉卷考試，使學生對測試與傳感的相關知識認識更加深刻，學生的卷面成績作為為期末考試成績。學生的4個成績，經過相應的比例運算折算成學生最終的總評成績，總成績=實驗成績（15%）+實踐成績（15%）+平時成績（20%）+卷面成績（50%）?？偟慕虒W過程流程圖如圖1所示。

三、結束語

《測試與傳感技術》課程理論課時多，實驗操作單一、枯燥，學生缺乏學習興趣。將虛擬仿真實驗與理論課程相結合，一方面學生可以不附加任何約束自主設計實驗電路，可提高學生的學習興趣，提高學生的創新能力和動腦能力;另一方面也節省耗材費及設備成本。

參考文獻：

[1] 胡向東.傳感器與檢測技術[M].機械工業出版社，2013.08.

[2] 劉永順.傳感器原理課改革初探[J].物理與工程，2019，19（4）：37-39.

[3] 王麗，苗鳳娟，王艷春等.虛擬儀器在傳感器教學改革中的應用[J].高師理科學刊，2015.01，25（1）：81-83.

[4] 李娟，劉煥平.Proteus仿真軟件在傳感器課程教學中的應用[J].石家莊職業技術學報，2013.12，：25（6）：65-70.

[5] 王君瑞.基于Proteus的傳感器與檢測技術課程教學改革研究[J].中國教育技術裝備，2015.09，18（01）：49-50.

[6] 楊慶，黃陳蓉.虛擬現實與系統仿真實驗教學改革探討[J].實驗技術與管理，2011.03，28（3）：94-97.