基于 Proteus 的“机电类传感器与机电检测技术”课程教学改革探究.docVIP

基于 Proteus 的“机电类传感器与机电检测技术”课程教学改革探究 0 前言 传感技术是现代信息时代的关键技术，越来越多智能系统、物联网系统的核心部件都是传感器。使学生能够掌握各类传感器的基本原理，并将其灵活运用，是提高机械电子工程专业教学质量和培养应用型人才的一个重要内容。“传感器与机电检测技术”作为机械电子工程专业的一门主要专业基础课，在实际的理论教学过程中，主要是对各类传感器的物理性质、工作原理及简单生活应用进行讲解，学生在接触传感器知识时，缺乏感性认识，其原因是缺乏对传感器有效的演示方法；同时实验环节一般采用各类传感器试验箱来完成，以验证性实验和演示性实验内容居多，实验过程一般是：连接导线-运行仪器-观察效果，缺少学生进行自主的研究性学习内容和训练环节，因而学生对课程学习起来枯燥无味，很难调动学生的积极性，教学效果不是很理想。基于上述问题，笔者引入Proteus 软件作为教学辅助手段到机电类“传感器与机电检测技术”课程教学环节中。 1 Proteus 仿真在课程教学中的应用 1.1 将 Proteus 引入到课程的课堂教学 在 Proteus 软件中，最常见的传感器模块（如光敏、压力、温湿度传感器）在Transducer库中都可以找到，使用Proteus进行理论教学，教师可将设计好的各类传感器工作示意图来演示实验效果，在讲授课程理论的同时进行效果演示。同时，传感器系统中的诸如各种传感器、各类单片机和嵌入式 CPU 模块单独讲解来供学生学习和研究，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传感器系统的各步骤有更清晰的认识。 1.2 利用 Proteus 改进课程的实验教学 “传感器与机电检测技术”是一门繁杂的交叉学科课程，在进行传感器课程实验教学环节中，往往涉及到诸如电子类、机械类课程的相关知识。在实验教学环节中引入 Proteus 可以摆脱以往局限于验证性实验，所做实验偏重于理论，灵活性和创新性不足的缺点，借助 Proteus 所提供的元器件和外设模型来选择各类传感器和各种 CPU 进行各种原创实验设计，使学生在学习各类传感器原理的同时，还巩固了单片机类和控制类等相关知识，加强该课程与“微型机及单片机应用技术”、“机电一体化系统设计”、“机电系统接口技术”、“单片机原理与接口技术”等机电类专业课程的衔接力度，促进了对机电类各专业课程的融会贯通，提升了学生机电设计的水平和能力。 1.3 利用 Proteus 改进课程的考核方式 “传感器与机电检测技术”课程的考试一般采用期末一张试卷的考核方式，部分会结合平时考勤考核表现，考核内容不可能包含该学期教学任务的全部内容，而只能从本学期教学内容中选取一部分，考核结果必然存在偶然性，无法考核学生在平时学习过程中对知识和技能的掌握程度，有问题得不到及时解决，有可能造成问题的积累，为此还可以将 Proteus 软件引入到传感器课程的考核方式中，可以克服一卷定终生，死记硬背知识点的弊病，真正从提高学生的设计能力与实践能力着手，对该课程考核进行改革，采用“试卷成绩+Proteus大作业+平时成绩”累加式的考核方式，通过Proteus来改革本课程的传统应试模式，突出和加强学生综合能力的培养，培养高素质创新型人才。 2 实例 打开Proteus软件，首先在元件库中选择所需传感器模块、AVR 或 C51 单片机以及相关元器件，按照课程要求连接元器件组成电路，即完成了仿真电路图的绘制，然后在 Keil 或ICCAVR 集成开发环境下使用 C 语言编制程序和编译，程序调试通过后生成一个后缀名为 .hex 的文件，以备仿真时调用。以 SHT11 温湿度传感器或 MPX4115 压力传感器的实例来说明Proteus 在“传感器与机电检测技术”课程中的应用。 通过上述实例的讲解，学生不仅可以对各类传感器的工作原理进行掌握，而且可以培养学生综合运用对该课程所学知识解决工程实际问题的能力，以进一步巩固、深化、扩展本课程所学的理论知识，并用来指导实践技能。引入 Proteus 还可让学生进行电子电路绘制、C 语言编程等方面知识的综合训练，促进对传感器、单片机、接口技术等相关课程知识的融会贯通，提高学生对知识自主综合运用的能力。 3 结束语 在“传感器与机电检测技术”课程的教学中引入Proteus软件，可以有效地弥补原有基础实验仪器的不足，大大节约成本，使学生对该课程的学习过程可以不受时间、场地的限制，在一定程度上摆脱了各类传感器实验中对于传统硬件条件的束缚和局限，同时学生更加容易理解传感器课程相关