基于Proteus的機電類(lèi)傳感器與機電檢測技術(shù)課程教學(xué)改革探究論文
0 前言
傳感技術(shù)是現代信息時(shí)代的關(guān)鍵技術(shù)，越來(lái)越多智能系統、物聯(lián)網(wǎng)系統的核心部件都是傳感器。使學(xué)生能夠掌握各類(lèi)傳感器的基本原理，并將其靈活運用，是提高機械電子工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)質(zhì)量和培養應用型人才的一個(gè)重要內容�！皞鞲衅髋c機電檢測技術(shù)”作為機械電子工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)主要專(zhuān)業(yè)基礎課，在實(shí)際的理論教學(xué)過(guò)程中，主要是對各類(lèi)傳感器的物理性質(zhì)、工作原理及簡(jiǎn)單生活應用進(jìn)行講解，學(xué)生在接觸傳感器知識時(shí)，缺乏感性認識，其原因是缺乏對傳感器有效的演示方法；同時(shí)實(shí)驗環(huán)節一般采用各類(lèi)傳感器試驗箱來(lái)完成，以驗證性實(shí)驗和演示性實(shí)驗內容居多，實(shí)驗過(guò)程一般是：連接導線(xiàn)—運行儀器—觀(guān)察效果，缺少學(xué)生進(jìn)行自主的研究性學(xué)習內容和訓練環(huán)節，因而學(xué)生對課程學(xué)習起來(lái)枯燥無(wú)味，很難調動(dòng)學(xué)生的積極性，教學(xué)效果不是很理想�；谏鲜鰡�(wèn)題，筆者引入Proteus 軟件作為教學(xué)輔助手段到機電類(lèi)“傳感器與機電檢測技術(shù)”課程教學(xué)環(huán)節中。
1 Proteus 仿真在課程教學(xué)中的應用
1.1 將 Proteus 引入到課程的課堂教學(xué)
在 Proteus 軟件中，最常見(jiàn)的傳感器模塊（如光敏、壓力、溫濕度傳感器）在Transducer庫中都可以找到，使用Proteus進(jìn)行理論教學(xué)，教師可將設計好的各類(lèi)傳感器工作示意圖來(lái)演示實(shí)驗效果，在講授課程理論的同時(shí)進(jìn)行效果演示。同時(shí)，傳感器系統中的諸如各種傳感器、各類(lèi)單片機和嵌入式 CPU 模塊單獨講解來(lái)供學(xué)生學(xué)習和研究，便于講解各功能模塊的作用，并進(jìn)行功能演示，可使學(xué)生對各功能模塊的作用了解得更詳細，并且對于設計一個(gè)完整傳感器系統的各步驟有更清晰的認識。
1.2 利用 Proteus 改進(jìn)課程的實(shí)驗教學(xué)
“傳感器與機電檢測技術(shù)”是一門(mén)繁雜的交叉學(xué)科課程，在進(jìn)行傳感器課程實(shí)驗教學(xué)環(huán)節中，往往涉及到諸如電子類(lèi)、機械類(lèi)課程的相關(guān)知識。在實(shí)驗教學(xué)環(huán)節中引入 Proteus 可以擺脫以往局限于驗證性實(shí)驗，所做實(shí)驗偏重于理論，靈活性和創(chuàng )新性不足的缺點(diǎn)，借助 Proteus 所提供的元器件和外設模型來(lái)選擇各類(lèi)傳感器和各種 CPU 進(jìn)行各種原創(chuàng )實(shí)驗設計，使學(xué)生在學(xué)習各類(lèi)傳感器原理的同時(shí)，還鞏固了單片機類(lèi)和控制類(lèi)等相關(guān)知識，加強該課程與“微型機及單片機應用技術(shù)”、“機電一體化系統設計”、“機電系統接口技術(shù)”、“單片機原理與接口技術(shù)”等機電類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程的銜接力度，促進(jìn)了對機電類(lèi)各專(zhuān)業(yè)課程的融會(huì )貫通，提升了學(xué)生機電設計的水平和能力。
1.3 利用 Proteus 改進(jìn)課程的考核方式
“傳感器與機電檢測技術(shù)”課程的考試一般采用期末一張試卷的考核方式，部分會(huì )結合平時(shí)考勤考核表現，考核內容不可能包含該學(xué)期教學(xué)任務(wù)的全部?jì)热�，而只能從本學(xué)期教學(xué)內容中選取一部分，考核結果必然存在偶然性，無(wú)法考核學(xué)生在平時(shí)學(xué)習過(guò)程中對知識和技能的掌握程度，有問(wèn)題得不到及時(shí)解決，有可能造成問(wèn)題的積累，為此還可以將 Proteus 軟件引入到傳感器課程的考核方式中，可以克服一卷定終生，死記硬背知識點(diǎn)的弊病，真正從提高學(xué)生的設計能力與實(shí)踐能力著(zhù)手，對該課程考核進(jìn)行改革，采用“試卷成績(jì)+Proteus大作業(yè)+平時(shí)成績(jì)”累加式的考核方式，通過(guò)Proteus來(lái)改革本課程的傳統應試模式，突出和加強學(xué)生綜合能力的培養，培養高素質(zhì)創(chuàng )新型人才。
2 實(shí)例
打開(kāi)Proteus軟件，首先在元件庫中選擇所需傳感器模塊、AVR 或 C51 單片機以及相關(guān)元器件，按照課程要求連接元器件組成電路，即完成了仿真電路圖的繪制，然后在 Keil 或ICCAVR 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境下使用 C 語(yǔ)言編制程序和編譯，程序調試通過(guò)后生成一個(gè)后綴名為 .hex 的文件，以備仿真時(shí)調用。以 SHT11 溫濕度傳感器或 MPX4115 壓力傳感器的實(shí)例來(lái)說(shuō)明Proteus 在“傳感器與機電檢測技術(shù)”課程中的應用。
通過(guò)上述實(shí)例的講解，學(xué)生不僅可以對各類(lèi)傳感器的工作原理進(jìn)行掌握，而且可以培養學(xué)生綜合運用對該課程所學(xué)知識解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，以進(jìn)一步鞏固、深化、擴展本課程所學(xué)的.理論知識，并用來(lái)指導實(shí)踐技能。引入 Proteus 還可讓學(xué)生進(jìn)行電子電路繪制、C 語(yǔ)言編程等方面知識的綜合訓練，促進(jìn)對傳感器、單片機、接口技術(shù)等相關(guān)課程知識的融會(huì )貫通，提高學(xué)生對知識自主綜合運用的能力。
3 結束語(yǔ)
在“傳感器與機電檢測技術(shù)”課程的教學(xué)中引入Proteus軟件，可以有效地彌補原有基礎實(shí)驗儀器的不足，大大節約成本，使學(xué)生對該課程的學(xué)習過(guò)程可以不受時(shí)間、場(chǎng)地的限制，在一定程度上擺脫了各類(lèi)傳感器實(shí)驗中對于傳統硬件條件的束縛和局限，同時(shí)學(xué)生更加容易理解傳感器課程相關(guān)的教學(xué)與實(shí)驗內容，有利于提高學(xué)生的學(xué)習興趣，發(fā)揮學(xué)生的自主性來(lái)獨立地設計傳感器電路完成設計性實(shí)驗，最終提高學(xué)生的學(xué)習能力。另外，機自、測控和車(chē)輛等相近專(zhuān)業(yè)學(xué)生也可以靈活利用Proteus軟件進(jìn)行相關(guān)課程的學(xué)習，從而提高課程的“教”與“學(xué)”效率。
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