基于虚拟仿真实验的《测试与传感技术》课程教学改革与实践

戎新萍 徐海璐 韩雪 吴金文 房剑飞

摘 要：针对传感器课程理论课时多，实验操作简单、枯燥等问题，将虚拟仿真实验融入到该课程中，初步制定了理论课程与实验课程有机结合，让学生自主无约束地设计控制电路，提高学生的学习兴趣，也降低了实验成本。

关键词：传感器;虚拟仿真;Proteus

引言：

《测试与传感技术》作为信息科学的一个重要分支，与计算机技术、自动控制技术、和通信技术一起构成了完整的信息技术学科。课时少、教学任务重、理论课时多、学生无学习兴趣等，一直是这门课程所面临的难题。而现有的传感器实验设备价格昂贵，而且大多实验设备大多是成品，学生做实验时都是进行简单的接线工作，学生很难参与细节设计，并没有真正意义上明白传感器的工作原理和如何选型。

一、虚拟仿真平台

Proteus嵌入式系统仿真软件可以进行电子线路的仿真与设计，在传感器课程教学中可以仿真测量控制系统，完成传感器应用方面的电路设计、编程等技能训练。将Proteus仿真软件引入到传感器的课程教学中，能解决传统实验设备价格昂贵、操作单一、提高学生的学习兴趣和积极性的难题。将Proteus仿真软件引入到该课程教学中，学生借助Proteus所提供的元器件，选择各种传感器，自主设计控制电路，提高了學生的动手、动脑能力，增加了学生的学习该门课程的兴趣和积极性，提升了我院学生的机电设计水平和能力，并且在一定程度上提高了学生的科研和工作能力。

二、教学过程

首先，教师根据传感器的常见性和重要性，着重讲解常见传感器和重要传感器的工作原理和生活或工程的应用实例，教师根据学生的课堂主动回答问题情况、课堂小测试情况、出勤情况及课后作业进行打分，此分作为平时成绩，为了让平时成绩公平、公正和较少教师的工作量，可利用智能助教软件进行辅助，例如，麦可思智能助教，让软件系统自行打分。

另外，教师要及时补充最新的测试与传感相关知识，拓展学生的知识面，在课上或者课下随时与学生保持沟通，了解学生掌握所授知识的情况。然后教师设计经典的传感器相关案例，利用Proteus仿真软件在课堂上进行演示，并对仿真软件系统中的各功能模块单独放大出来供学生观察，便于讲解各功能模块的作用，并进行功能演示，可使学生对各功能模块的作用了解得更详细，并且对于设计一个完整系统的各步骤有更加清晰的认识。之后教师给出几个仿真实验项目，让学生在虚拟仿真实验室进行相关的实际实验操作，根据学生的上机操作情况和回答问题情况进行打分，此分作为实验成绩。

然后，让学生自行组队，5人左右为一队，选出组长和组员，共同商量分工，设计出一个完整的传感器应用实例，并在Proteus仿真软件上，搭建出完整的仿真模型，进行调试，观察结果，撰写相关的课题报告，教师根据模型的难易程度、课题报告的撰写质量和成员的分工情况给每位学生进行打分，此分作为实践成绩。

最后，再组织理论闭卷考试，使学生对测试与传感的相关知识认识更加深刻，学生的卷面成绩作为为期末考试成绩。学生的4个成绩，经过相应的比例运算折算成学生最终的总评成绩，总成绩=实验成绩（15%）+实践成绩（15%）+平时成绩（20%）+卷面成绩（50%）。总的教学过程流程图如图1所示。

三、结束语

《测试与传感技术》课程理论课时多，实验操作单一、枯燥，学生缺乏学习兴趣。将虚拟仿真实验与理论课程相结合，一方面学生可以不附加任何约束自主设计实验电路，可提高学生的学习兴趣，提高学生的创新能力和动脑能力;另一方面也节省耗材费及设备成本。

参考文献：

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