| 标题 | 虚拟仪器在测控技术与仪器专业教学中的应用 |
| 范文 | 马坤 【摘要】 随着高校实验教学模式的应用，虚拟仪器作为一种重要的工具进入了实践教学中，并发挥出越来越重要的作用。从目前来看，我国很多院校的专业课程如电工电子、自动控制、仪器科学等，都将虚拟仪器技术应用其中，这不但帮助学校实现了实验室资源的节省，而且在使用上更加的方便、灵活，对学生的动手能力和独立思考能力的提升也有很大的促进作用。本文就针对虚拟仪器在测控技术与仪器教学中的应用展开讨论。 【关键词】 虚拟仪器 测控技术与仪器 应用 一、虚拟仪器 虚拟仪器兴起于20世纪80年代，同时它的兴起也标志着电子测量和自动检测仪器领域的革新[1]。虚拟仪器英文全称为Virtual Instrument，简称VI，指的是在计算机为核心的硬件平台上，通过用户定义、设计出的一种具有测试功能和虚拟版面的计算机仪器系统。通过运用PC计算机的显示器的显示功能模拟传统仪器的控制面板，用其他方式代表输出的检测结果，从而完成各项检测功能的一种计算模拟仪器系统。其中虚拟具体包括两层意思：第一层意思是指虚拟仪器的功能是由软件编程实现。在硬件平台中，以计算机为核心组成的平台支持下，运用软件编程或软件的组合来实现虚拟仪器的功能，体现着计算机与测试技术深入的结合[2]。第二层意思是指虚拟仪器的面板是虚拟构成的。与传统的虚拟仪器不同的是，其虚拟仪器的面板控件是实物和外形相似的图标，代表“放大”、“通”、“断”等等的图标相对应的软件程序。使用者只要通过鼠标点击面板中的控件就能进行操作，而不是由“触摸”、“手动”来进行操作。 二、虚拟仪器在高等教育中的作用 在理工科的高等教育中，虚拟仪器不但作为一门独立课程，而且其概念和方法已经渗透到诸多学科的教学实践当中。包括麻省理工、加州大学伯克利分校、弗吉尼亚理工等美国著名工科院校在内的许多国外大学已将虚拟仪器教学—包括理论、实验教学以及项目实践—贯穿到整个高等教育阶段。在国内，已有200多所高校开设了虚拟仪器课程并建立了虚拟仪器实验室，每年新增约五万名学生学习虚拟仪器技术的相关知识。虚拟仪器课程适合将理论学习、课程实验及实践项目相结合，使学生在掌握虚拟仪器技术的基础上，培养实际动手能力、独立思考能力、解决实际问题的能力和创新能力，符合高等教育重视理论实践结合、发展素质教育的趋势。另外，虚拟仪器实验受场地、设备约束较小，可以大大扩展传统实验室的概念。 三、虚拟仪器在测控专业教学中的应用 3.1虚拟仪器在课堂教学中的应用 在测控技术与仪器专业等工程的课程教学过程中强调原来的理解和掌握，上课除了必须得多媒体设备外还需要一些硬件的实验设备，这样才能使得原本抽象性极强的课程变得更容易理解，然而一般课堂将大量的硬件实验设备设置在课堂中是非常不现实的。为了满足课程教学的现实需要，也能够满足现实教学条件，我们可以采用验证性实验来帮助所需要掌握的原理与概念，它以软件的虚拟仪器实验代替了大量的硬件实验设备，可以将信号产生到分析、处理、存储通过一台PC机就可以实现，实际上就是通过虚拟的仪器来模拟真实设备的过程。学生使用也非常方便，它可以根据上课内容与课程要求的变化随时调整实验数据与方案，增减实验项目，学生也可以自己将编好的程序输入电脑来自行设计实验内容，灵活度非常高，同时它的操作界面美观且便于操作，也进一步提高了学生的兴趣及动手能力。 3.2虚拟仪器在实验教学中的应用 任何知识只有学以致用，完成在实际操作中得到应用才是最终学习的目的。验证性试验是为了满足课堂教学实际而采用模拟的方法来验证所学理论的正确性及一定程度上得操作，它仅是一种教学手段而不能代替真正的实验教学，事实上，只有将软硬件更好地结合起来的这种实证教学是教学的关键所在。在传统实验室中得实验中需要软硬件相结合，学生通过实验来认识各种硬件仪器与设备，以此来了解与掌握仪器连接、操作方法以及各种数据的采集方法。然而在实际教学中却越到了现实的瓶颈，工科专业为了保证各种实验的开设，就必须购进各种价格不菲的仪器设备，而且因为现代技术的不断发展，仪器设备更新速度非常快，这样以来学校要保证正常的教学就必须考虑购置新设备，就出现了新旧设备交替、旧设备淘汰、教育资源配置等等一系列问题。如果我们将虚拟仪器设备也引入了实验教学之中就可以很好的解决这些矛盾，我们可以将学校现有的计算机设备与虚拟软件结合起来，创新一种实验模式，在具体教学中采用虚拟仪器、实测信号、数据采集卡相结合的实验方式不仅可以节省了支出，将各种资源平衡运用，同时也可以提高学生兴趣与动手能力以及实际分析与解决操作问题的能力。 在测控技术与仪器专业教学中引入虚拟仪器的应用，是教学适应时代发展的重要表现，是高校实验教学改革中的重要发展方向。测控类专业培养是一项长期、艰巨的任务，教学界一定要不断探索和研究，为推动测控技术与仪器专业的发展，不断做出努力。 参 考 文 献 [1]罗明. 基于虚拟仪器技术的远程仪器测控实验系统的设计[D].中南大学，2009. [2]阚宏伟. 基于虚拟仪器技术、组件技术的测控系统的研究和应用[D].北京林业大学，2005. |
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