电子设计创新实验室4篇电子设计创新实验室 编号:石河子大学大学生研究训练计划项目申请书项目名称电子技术创新实验设计及微课开发申请人毕鲁飞所在院系机械电气工程学院电气工程系专业班下面是小编为大家整理的电子设计创新实验室4篇,供大家参考。
篇一：电子设计创新实验室
:石河子大学大学生研究训练计划项目申请书 项 目 名 称电子技术创新实验设计及微课开发申请人毕鲁飞所 在 院 系机械电气工程学院电气工程系专 业 班 级电气 2013 级（2）班申 请 人 电 话18299082005申请人 E‐mail1659869795@qq.com指 导 教 师任玲导师所在单位机械电气工程学院电气工程系填 表 日 期2015 年 11 月 6 日 石河子大学教务处 二〇一五年十一月制
填
表
说
明
一、 填写立项申请书前，请先咨询指导教师或有关专业教师。申请书的各项内容要求实事求是，逐条认真填写，表达明确、严谨。
二、 《石河子大学大学生研究训练计划项目申请书》为参考模板，学院可针对学院实际进行修改和调整。
三、 项目名称应切实反映研究内容和范围，最多不超过 25 个汉字(包括标点符号)。
四、 每位申请人只允许主持一个项目，有在研项目未结题时不能申报新的项目。
五、 提倡并鼓励每一个立项作品团队跨学院、跨专业吸收成员，且有一名大一同学参加。
六、 “项目组成员”不超过 5 人（含 5 人）。
七、 申请书一律要求用 A3 纸的双面打印，骑马装订成册。封面字体为仿宋小四；申请书内容字号为小五号，宋体，单倍行距。如表格不够，可以加附页。
八、 此表一式三份，批准后由教务处、学院及申请人各保存一份。
“项目编号”不填，由学校统一编号。
承 诺 书
我已经认真阅读了《石河子大学大学生研究训练计划实施方案》，以及学校其他相关规定和政策，我保证如实填写本表各项内容。如果获准立项，我与本项目组成员承诺严格遵守学校有关政策和规定，服从学校管理，认真开展研究工作，按时报送有关材料，实现预期研究成果，保证做到节约开支、专款专用，恪守学术诚信。如有违反，愿意接受学校相应处理。石河子大学有权使用本项目研究成果。
申请者（签名）：
2015 年
月
日确 认 函 我已经认真评阅了该小组的立项申请书，以及石河子大学创新创业教育活动的相关规定和政策。我认为该件作品具有一定的研究意义、创新性和可行性。如果获准立项，我将认真负责地指导该项目小组成员按要求开展研究工作，监督项目经费的使用情况，取得预期研究成果。
指导老师（签名）：
2015 年
月
日
一、申请人简况申 请 人 姓
名 毕鲁飞 性别男民族汉族 出生日期 1993.09.21 所在院系 机械电气工程学院电气工程系 专业、年级电气 2013 级（2）班学
号 2013509209 E-mail 1659869795@qq.com 电
话 18299082005 申请学分 2 分 1. 申请人参加科研工作简历 自何年月 至何年月 项目名称 担任的工作
2. 申请人入校以来的主要专业必修课成绩 课程名称 类别 学分成绩课程名称 类别 学分 成绩电路（一）
必修 4.0 94 电路（二）
必修 3.0 95 模拟电子电路 必修 4.0 98 实验物理 A 必修 1.0 86 程序设计基础 C 语言 必修 3.5 94 机械制造实习 实习 2.0 75.5大学物理 A 必修 6.0 95 线性代数 必修 2.5 99 3. 申请人入校以来获奖情况 获奖名称 获奖等级 获奖时间 授奖单位 国家励志奖学金 国家 2014 年 9 月 教育部高等教育司国家励志奖学金 国家 2015 年 9 月 教育部高等教育司4.申请人个人能力综述 本人在校期间学习成绩优异，态度端正，有上进心，创新能力强，有较好的组织能力，曾带领同学去社会福利院做志愿者服务。同时以全校第二的成绩考取了计算机双学位。平时里喜欢关注有关本专业的科技前沿的新闻报道，思维开阔，热衷于电气专业的弱电方向的研究，尤其关注各种仿真软件，在自己摸索的过程中，已熟练掌握了 Multisim 仿真软件的使用。在数电实验中也有一些自己的想法，如各种实验设计，实验仿真，使用数字电子实验室模拟出自己的设计方案，以及用 Multisim软件仿真等。
二、项目概述 项目名称 电子技术创新实验设计及微课开发 项目负责人 姓名 学号 学院 联系电话 任务分工 签名 毕鲁飞2013509209 机械电气工程学院15699330785软件仿真
项目组成员 琚妍菲2013509189 机械电气工程学院18299082932资料搜集整理
尚
鑫2013509180 机械电气工程学院15609936715实验设计与开发
孙
潇2013509181 机械电气工程学院18935702072实验模拟及答辩
关代飞2013509166 机械电气工程学院15699330785视频拍摄及处理
指导教师 姓名 任玲 单位 机械电气工程学院 联系方式 15981703755 职务/职称 副教授 E-mail 2542958572@qq.com 项目来源 1.指导老师子课题
2.企事业单位、学校相关职能部门课题 3.通过专业学习而发现感兴趣的课题
4.观察社会，观察生活发现的问题 5.其他老师或同学推荐课题
6.社会实践项目
7.其他：实验设计与开发，微课开发 项目简介 本项目将数字电子技术课程中的实践环节以微课的形式展示。将数字电子技术课程中的重点实验及提高性的设计实验，通过先在电脑上进行软件仿真，然后在实验室进行电路连接和实现，以两种模式进行实验的呈现，并从翻转课堂的视角制作成微课，上传到网络平台上，以微视频的形式供同学们自主学习使用。为该课程进行翻转课堂的教学积累网络资源，从网络层面激发学生的实践能力，为提高实验课程的质量及培养学生的创新能力提供帮助。
研究综述 微课是将教学内容录制成简短的视频，通常每个视频只包括一个知识点，相比于宽泛的传统课堂，“微课”的教学内容聚集，主题突出，资源多样，情景真实。对学生而言，它能更好地满足学生对不同学科知识点的个性化学习，按需选择学习，即可查漏补缺又能强化巩固知识点，是传统课堂学习的一种重要补充和拓展资源。对教师而言，“微课”将革新传统的教学与教研形式，突破教师传统的听评课模式，教师的电子设备，课堂教学和课后反思的资源应用将更具有针对性和实效性。
而微课的开发将进一步促进翻转课堂的实施，翻转课堂增加了学生和教师之间的互动和个性化的接触时间；它从结构上拆解了过去黑箱式的教学过程，把传统的课堂从一个单向的知识传授转变成了老师与学生、学生与学生之间的互动。通过翻转课堂，学生可根据自己的节奏，在任何时间或者地点，观看视频，反复播放老师对一个新概念的解释，而不需要担心会跟不上班级其他同学的学习节奏。我们的研究思路是首先收集同学们在学习期间存在的问题和实验过程中存在的困难，确定我们所拍摄的实验内容；然后设计实验，以软件仿真的形式进行。重点突出实验过程中同学们难以掌握的内容，将难题分解，化简，使大家更容易接受；再进入实验室准备相应的实验，拍摄下来，后期配上相应的解说，图文结合，形成学生接受的微课，上传网络平台，供学生使用。
参考文献 [1]赵兴龙.翻转教学的先进性与局限性[J].中国教育学刊.2013（04）:44-50. [2] 何朝阳,欧玉芳,曹祁.美国大学翻转课堂教学模式的启示[J]高等工程教育研究.2014(3):35-37. [3]梁乐明,曹俏俏,张宝辉.微课程设计模式研究—基于国内外微课程的对比分析[J].开放教育研究.2013（01）:13-19. [4]张静然.微课程之综述[J].中国信息技术教育.2012（11）:55-60. [5]丁雪梅,张晓君,王鹏.翻转课堂模式在大学实验教学中的应用[J].实验室研究及探索.2015-06-15. [6]赵洋.电子电路设计[J].电子技术与软件工程.2014-07. [7] 刘小艳,金平.“电子电路与系统基础实验”教学改革与实践[J].实验室研究与探索。2014-06. [8]钟欣.电子电路优化设计[J].科技创新导报.2008-3-7(3). [9]王尔申,庞涛,李鹏.Multisim 和 Proteus 仿真在数字电路课程教学中的应用[J].实验技术与管理.2013-03. [10]颜芳,宋焱翼,谢礼莹.基于 Multisim 的电路原理课程仿真实验设计[J].实验技术与管理.2013(5):66-69. [11]翁硕.基于 Multisim 的数模混合电路仿真方法[J].苏州大学学报（工科版）.2014-03(2). [12] 王雪坤. 高速电路设计中的信号完整性分析[D]..苏州大学 2013.
三、研究方案 （一）立论依据（研究意义、拟研究问题的国内外现状分析、所涉及的学科领域科学价值）⑴研究意义：
（一）立论依据（研究意义、拟研究问题的国内外现状分析、所涉及的学科领域科学价值）⑴研究意义：
通过学习数字电子技术这门课程，我们学习了理论知识，通过老师上课时对往届学生创新实验电路的展示，我们也接触了电子电路的设计。我们对电路设计和仿真非常感兴趣，我们已经成功完成了几个仿真实验以及电路实验，并且在课堂上进行了很好的展示，这为我们进行该项目的开展奠定了技术基础和自信心。
我们小组有了进行创新实验设计的想法。通过收集资料，反复实践，我们可以把实验和仿真设计制作成微视频资料，把我们的设计灵感和思路系统的展示出来，上传到网络平台，为师弟们的数电学习提供思路，并且为他们课前的预习以及期末的复习提供实用的学习资料。
本项目微课的制作以我们学生的视角来设计，并且以我们的理解能力自主设计实验和仿真，解决同学们实践过程中遇到的困难，更有针对性，同学们更容易理解和接受。
⑵拟研究问题的国内外现状分析 ①国外现状分析 在国外的研究中，美国阿依华大学附属学校于 1960 年首先提出微型课程，也可称为短期课程或课程单元；新加坡南洋理工大学国立教育学院在 1998 年开展了微型课程项目。项目主持人 Philip Wong 教授认为，微型课程是运用计算机通讯技术(ICT)来达到特定目标的小教学材料。微型课程一般是一系列半独立性的专题或单元，持续时间比较短，教学目标单纯集中，重视学习情境、资源、活动的创设，为学生提供有效的学习支架，同时也为教师提供一系列支架帮助其进行具体的教学设计，教学的组织规模也比较小。
2004 年 7 月，英国启动教师电视频道，每个节目视频时长 15 分钟，频道开播后得到教师的普遍认可，资源的积累达到 35 万分钟的微课视频节目； 2008 年秋，美国新墨西哥州圣胡安学院的“一分钟教授”戴维·彭罗斯因首创了影响广泛的“一分钟的微视频”的“微课程”而声名远播，其核心理念是要求教师把教学内容与教学目标紧密地联系起来，以产生一种“更加聚焦的学习体验”。
在美国，超过 2/3 的大学或学院，已经开始或准备使用讲课录制软件，录制教师的讲课视频，使大学生在住所里也能听讲课。可以看出：国外越来越重视“微课程”、“微视频”的研究，但其核心组成资源不统一，有的是教案式，有的是视频式；课程结构较为松散，主
要用于学习及培训等方面，应用领域有待扩充；课程资源的自我生长、扩充性不够。
②国内现状分析 1.微课受到教育部、各省市区各级教育行政部门的高度重视。
2012 年 11 月 21 日，教育部刘利民副部长在全国高校教师网络培训中心成立五周年庆祝大会的讲话中指出：“微课教学比赛是符合时代要求的积极探索,希望借此推动高校教师培训方式方法的改变,解决培训多样性、便捷性和针对性的问题,促进高校教学与现代信息技术的深度融合。”教育部、各省市区县各级教育行政部门、学校以及学会/协会、联盟均在积极开展面向高等教育、基础教育、职业技术教育等领域的微课比赛和资源建设计划。
2.微课拍摄与制作技术在硬件和软件上取得了重要突破 对于一线教师，尤其是各个学科教师来说，技术门槛是微课设计开发与应用的拦路虎。然而，在过去两三年间，微课拍摄与制作技术在硬件和软件上均取得了重要突破。
3.组织设计、开发、征集了一大批微课作品，微课资源日渐丰富，系列化程度不断增加教育部全国高校教师网络培训中心、教育部教育管理信息中心支持的中国微课网，国家开放大学所属的五分钟课程网，全国各省、市、区（县）教育资源网微课资源，各相关企业机构微课资源，华南师范大学与香港凤凰传媒集团共同开发的华师凤凰微课等资源平台内容不断充实。
4.实践探索、应用与试点研究日渐丰富，研究成果逐步显现出来 随着实践的迅速发展，与微课设计、开发与应用相关的刊物刊发的论文、博士硕士学位论文开始不断涌现，越来越多的各级各类研讨会和学术会议也纷纷将微课列入会议的主题、专题或子专题。
5.国内大学教学教育模式过于单一，学生对于知识点掌握不到位 目前国内大多数大学存在实验教师队伍建设不足、实验箱过于模块化、实验项目缺乏创新和实验室管理体制不健全等情况，同时在大学模拟电路教学中,由于传统的教学模式与教学手段存在的滞后问题,已经很难适应现代化社会对人才培养的需求。对于大多数美国大学，由于经济发达，人数较少，大学实验室条件优良，使得同学们取得很好的实验结果。这一方面，国内大学做的与其比较起来有很大的不足之处。
当前工科生在学习数字电子技术这门学科时，大部分学生不能准确把握知识点，难以理解数字电子技术的实验要点，TTL 门电路、加法器、触发器等实验，微课视频采用由浅到深的方法，将微课技术与数字电子技术及 Multisim10 仿真软件相结合，从较为浅显的知识点
开始，逐个击破，让学生在学习数字电子技术时更轻松的掌握该课程重点难点。
例如，南通农业学院机电工程系的张丽老师就以数字电路课程为例的微课课程设计进行了讨论，其认为以微课的形式进行学习，不单单方便学生课外学习，而且有利于教师教学经验总结。她的设计思路是首先提出问题“楼道里的触摸掩饰节能灯和汽车上的震动报警器有什么共同点”，然后回顾所学知识，结合实际，设计一个单稳态电路解决问题，最...
篇二：电子设计创新实验室
日期：２０１６ －６ －２基金项目：本文系本江苏师范大学实验室建设与管理课题“大学生创新实验室安全教育体系架构”成果。作者简介：王海峰（１９７７—），男，江苏丰县人，研究方向：学校基础设施管理。大学生科技创新实验室安全教育面临的挑战及对策王海峰（江苏师范大学，江苏徐州 ２２１１１６） ［摘 要］大学生创新实验室实现了由原来的以教师为中心转变为以学生为中心，使学生成为实验训练的主体。科技创新是提高大学生核心竞争力的有效举措。根据我校大学生创新实验室安全教育工作中存在的一些问题，通过总结我校在实践和探索大学生创新实验室安全教育建设中所取得的一系列经验，贯彻“以人为本、安全第一”的安全教育理念，推动和发挥我校大学生创新实验室在学生核心竞争力培养中的作用。［关键词］创新实验室；安全教育；对策［中图分类号］Ｇ６４０ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１６７１－５９１８（２０１６）１７－０００９－０２ｄｏｉ：１０．３９６９ ／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－５９１８．２０１６．１７．００４ ［本刊网址］ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｈｂｘｂ．ｎｅｔ 科技创新是提高大学生核心竞争力的有效举措。近年我校非常重视大学生科技创新能力的提升，积极面向学生开放实验室放，学校立项建设了一批大学生创新实验室。２００９ 年我校“集成”创新实验室立项为学校第一批“大学生科技创新实验室”，２０１２ 年成功通过学校验收。实验室已建设成为我校学生课外科技实践的重要基地。一、大学生科技创新实验室成效显著（一）科技创新成果突出大学生创新实验室建立以来，提高了我校大学生科技创新水平，在以国家级“挑战杯、智能机器人大赛、电子设计大赛、智能汽车大赛”等为龙头的大学生科技创新活动中，获得国家级奖项５０ 余项、省级奖项６０ 余项、发明专利９ 项、省级、国家级实践训练 １０ 项。创新实验室的运行提高了大学生的动手能力、团队精神、就业核心竞争力，受到师生、家长、社会的一致好评。大学生创新实验室实现了由原来的以教师为中心转变为以学生为中心，使学生成为实验训练的主体。（二）提升了毕业生就业的核心竞争力通过分析以往几届在创新验室学习的同学就业情况，比同年级同专业的学生更具有优势，非常受用人单位的青睐。不但就业率 １００％，而且提前就找到了满意的工作。在创新实验室，无论是在知识的运用能力还是在动手以及思维能力都比大部分没在实验室学习的有有时与竞争力，而企业在招聘方面也最注重这点。“终端服务、精细管理”，是学校实验室管理的目标，加强高校大学生创新实验室的安全教育建设迫在眉睫，迫切需要有良好的运作机制作为保障。二、大学生创新实验室安全教育面临的挑战近年来，随着高校对实验室建设投入的不断增加和办学规模的扩大，实验室安全和环保工作也面临着巨大的压力和挑战，实验室安全事故时有发生，造成了许多损失并产生了恶劣的社会影响。据国内一项对２００３ 年至２０１５ 年中国 １００ 起典型实验室事故的研究表明，火灾和爆炸是实验室事故的主要类型，实验室中的危险品、仪器设备和压力容器是引发安全事故的主要因素，违反操作规程或操作不当、疏忽大意以及电线短路、老化是导致事故的重要原因。根据公开资料，近几年，就有北京师范大学化学楼、北京大学化学楼发生过实验室起火，常州工程职业技术学院、中国矿业大学（徐州）化工学院实验室、清华大学实验室发生过爆炸，造成了人员伤亡及较大财产损失。大学生创新实验室与一般开放实验室相比，管理模式运行机制等方面还有着很大的区别：面临的挑战如下：（一）科技创新实验指导教师力量不足科技创新实验室建设完成但不可否认我校实验室具有较强实践能力的实验专职人员较少。普通专业教师实验操作能力相对于专职实验人员而言较弱，且常规教学任务也牵制了实验室专职人员和教师的时间。同时教师也面临着自身教学、科研较大压力，无法全身心投入。缺少专业实验指导教师则对大学生科技创新实验室的管理带来新的挑战，无法及时有效地对学生科技创新活动进行指导、监督、管理等。８ 小时之外及寒暑假则实验指导教师更是难以到一线进行指导。缺少管理的大学生科技创新实验室存在着较大的管理安全隐患。（二）科技创新实验室管理以学生自治为主由于创新实验室对学生是全天候开放，实验室管理人员不可能全程指导、管理。大学生创新实验室的建立使实验室的管理更加复杂，安全问题更加突出。存在明显学生自主创新、主动实践、实验教学内容及时间的不确定性、实验室开放时间的不确定性。学生自治管理虽然解决了日常管理问题，但毕竟实验室管理专业经验不足，很多事情考虑欠缺。有时学生为了赶时间，通宵加班，以致夜不归宿，白天昏昏欲睡，影响正常的学习、生活。（三）科技创新过程存在复杂性我校科技创新实验室建成运作以来，进入实验室的学生和实验室的使用时间大大增加，但是安全问题也逐渐更加突出。科技创新实验室的建立使得实验和实验教学设备的利用率提高，学生实验的时间和内容的自主性增大，但设备的故障、过程的不确定性几率同时增大。比如学生创新过程中需要用到机床、电钻、电焊等容易残生危险的工具，实验作品的失败等等，给学生造成伤害。（四）创新实验室场地的局限性大学生创新实验室是个相对于其他实验室的一个独立系统。随着参与的学生人数越来越多，科技创新活动也受到了场地、设备、经费及管理等方面的限制，制约着科技创新实验室的９第 ２９ 卷第 １７ 期 总第 １８３ 期 湖 北 函 授 大 学 学 报 Ｖｏｌ．２９．ＮＯ．１７（Ｇｅｎ．ＮＯ．１８３）２０１６ 年 ９ 月（上）Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＨＵＢＥＩ Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｃｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｓｅｐ．（ｆｉｒｓｔ ｈａｌｆ）２０１６万方数据
开放与管理。科技创新实验室的孤岛效应慢慢显出，不利于学生科技创新能力的进一步提高与扩大。如何将创新实验室和其它专业实验室对接越来越紧迫，越来越需要办法与对策。三、大学生科技创新实验室安全教育对策大学生科技创新实验室成立的目的在于为提高我校学生的科技实践水平，培养学生的创新意识和动手能力，鼓励学生利用课余时间到实验室开展发明制作和创新活动。支持学生参与全国电子设计大赛，挑战杯、创新设计大赛等等大学生课外科技大赛活动，有效的利用和挖掘实验室的教学资源。根据我校大学生创新实验室安全教育工作中存在的一些问题，通过总结我校在实践和探索大学生创新实验室安全教育建设中所取得的一系列经验，贯彻“以人为本、安全第一”的安全教育理念，推动和发挥我校大学生创新实验室在学生核心竞争力培养中的作用。归纳出大学生创新实验室安全教育的几点对策。（一）改变观念，狠抓安全意识教育为了提高学生的安全意识、丰富、安全环保知识、增强防范和应急救援能力、保障师生员工生命财产安全，促进创新实验室健康、快速、稳定的发展，每位学生要进入《高校实验室安全考试系统》考试，合格方能取得准入证。时刻强化安全意识教育，高度强调“确保万无一失，否则一失万无”。提高师生员工的安全意识是安全教育的重中之重。明确高校安全无小事，安全稳定是新时期高校快速发展的根本保障，是建设和谐校园、平安校园的切入点和着力点。在每学期开学初，实验室都会组织成员进行相关安全教育知识的培训。这种培训不仅能强化安全意识，它更能够在学生中形成良好的制度与氛围。（二）强化实验室安全准入制度强化创新实验室安全准入制度建设。建立完善的实验室安全知识培训体系，让实验室安全学习、培训和考核通过各种形式开展，达到师生真正掌握安全知识的目的。培训不合格的坚决不允许进入实验室进行科技创新活动。创新实验室由学生和老师共同管理，并且有明确的严格的规章制度。以学校电气学院“集成”创新实验室为例，科技创新实验室主要由创新社成员组成，通过面试、笔试等环节进入社团是能够进入实验室的前提。实验指导教师实行到时制。实验室在成立以来，集成社的成员不断地总结和积累管理经验，实验室的管理制度也不断地完善。每个进入实验室的成员都必须严格遵守实验室的一切制度。进入科技创新实验室的学生，都能够到实验室提供的一些电子元器件以及得到老师和高年级同学的辅导。（三）加强信息化建设创新实验室安全教育需要先进管理理念，从传统形式主义、粗放式安全教育转变为注重实效、求真务实的安全教育。通过信息网络、物联网技术，建立使用“门禁系统”及远程监控系统。从基本的行政手段、经济手段、规范化安全教育转变为现代法治手段、文化手段、科学的安全教育。进一步以学生为本，实践格物，能力培养，开拓创新，建设一个管理规范、资源共享的实验平台。加强管理创新，科研创新相长，实现更大范围的电子资源共享。创新实验室拥有先进的研发设备和平台，结合严格的管理制度，建立长久发展的研发基地，拥有持久发展规划和人才培养模式。（四）加强管理及安全督查对进入创新实验室的每位同学严格要求，既要学习理论知识，又要勇于实践，敢于创新，理论与实践相结合，在实践中不断学习，不断提高，不断创造，为学校培养一批具备独立科研能力的高技术人才。培养出一批具备基本的科技创新能力，工作严谨、认真，敢于挑战的精神，具备独立完成一整套系统的研发能力。实验设备资产登记，借用记录等表格信息存档工作，实验人员信息存档。强化安全检查是保证创新实验室安全工作落实到实处的重要方式。随机抽查，对发现的安全问题采取零容忍的态度，督促师生时时紧绷安全这根弦。检查内容可以有指导教师安全管理是否到位、实验操作是否规范、实验室安全设施是否完备、是否存在安全隐患、是否有应急预案，填写安全检查日志。四、总结只有在安全的环境下才能保证创新实验的安全性。面对创新实验室开放出现的新的安全问题，我们应勇于面对，积极解决、消除安全隐患，防患于未然。只有加强和规范创新实验室的安全管理及安全教育，才能保证大学生科技创新的长期运行，才能保障师生的人身安全。参考文献：［１］张晓丽，黄小玲，曹宇东．创新实验室体系，促进实验教学改革［Ｊ］．医学教育探索，２００６，５（６）．［２］赵庆双．加强安全教育是保障高校实验室安全的关键［Ｊ］．实验技术与管理，２００７，２４（９）．［３］高淑芹．新时期高校实验室安全管理分析及对策［Ｊ］．实验室研究与探索，２００７，２６（１０）．Ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ ａｎｄ Ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｓａｆｅｔｙ ＥｄｕｃａｔｉｏｎＷＡＮＧ Ｈａｉ －ｆｅｎｇ（Ｊｉａｎｇｓｕ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｕｚｈｏｕ Ｊｉａｎｇｓｕ ２２１１１６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｅｄｕｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｓｔｕｄｅｎｔｓ ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｉｎ ｏｕｒｓｃｈｏｏｌ，ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｓｕｍｍａｒｙ ｏｆ ｏｕｒ ｓｃｈｏｏｌ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃｅ ａｎｄ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏｌｌｅｇｅ Ｓｔｕｄｅｎｔｓ＇ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｓａｆｅｔｙ ｅｄｕ-ｃａｔｉｏｎ，ｔｏ ｂｕｉｌｄ ａ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ，ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ ＂ｐｅｏｐｌｅ －ｏｒｉｅｎｔｅｄ，ｓａｆｅｔｙ ｆｉｒｓｔ＂ｓａｆｅｔｙ ｅｄｕｃａｔｉｏｎ ｉｄｅａ，ｐｒｏｍｏｔｅ ａｎｄ Ｉｎｎｏｖａ-ｔｉｏｎ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ ｃｏｌｌｅｇｅ ｓｔｕｄｅｎｔｓ ｔｏ ｐｌａｙ ａ ｒｏｌｅ ｉｎ ｔｈｅ ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｒｅ ｃｏｍｐｅｔｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｕｄｅｎｔｓ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ；ｓａｆｅｔｙ ｅｄｕｃａｔｉｏｎ；ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ （责任编辑：章 樊）０ １湖北函授大学学报（２０１６）第 ２９ 卷第 １７ 期 总第 １８３ 期万方数据
篇三：电子设计创新实验室
AR 理论视角的创新实验室建设方案专题策划 王 彦 刘以倩 赵彦晓 李世杰约 4736 字
摘 要:文章针对实验室的现状和发展趋势,结合示范校建设中对实验室提出的创新教育的实际情况,提出了一种基于 AR 理论视角的创新实验室建设方案。
关键词:AR 理论;创新实验室;建设方案;示范校建设
中图分类号:G642 文献标识码:B
1 我国高等职业院校实验教学现状
启动示范校建设的主要宗旨之一就是 “培养高技能人才、 增强社会服务能力” 。
可以看到,随着时间的推移、 建设实践经验的丰富,关于示范校实验室建设的研究遵循着 “理论研究——理论与实践结合——基于实践的经验和思路总结——基于实践的理论升华”这样一个范式展开。
实验教学是专业教学的重要环节之一,学生的实践能力和创新能力是衡量该专业办学的重要指标。
实验室既是实现知识转化成能力的场所,也是连接高校和社会的纽带和桥梁。
目前,我国教育不可避免地停留在传统教育的模式上,偏重于理论知识的传授。
实验教学基本采用一门课程一个实验室的做法,每门课程开设仅为理论教学服务的验证性实验,譬如各校有 “电路” 、“电机” 、 “模电” 、 “数电” 、 “电力电子” 、 “单片机”和“EDA”等实验室,采用这种实验方法,不仅实验仪器、 实验原理都有固定的模式,学生在整个实验过程中被动地适应实验指导书的要求,只起到一个“装配”实验的作用,而且公共基础、专业基础与专业实验教学明显脱节,缺乏对学生能力的培养,创新更无从谈起。
创新实验室的建设有两个目的:
一是充分利用现有的教育资源,对教材内容进行深度挖掘,使学科教育的效益最大化。
二是对实验室提出了创新教育的要求,为实验室增加了新的功能,把实验室作为学校进行创新教育的平台;培养学生综合实践能力与技术素养的重要场所;学生综合运用所学知识,进行探究与创造活动的重要阵地;引领学生通过创造性设计、 操作性动手动脑实践活动获得知识、技能、创新意识与实践能力的重要基地。
由此可见:创新实验室比实验室内容更丰富、更广泛、更开放,它不仅注重知识和技能训练,还注重对学生创新精神的培养。
2 基于 AR 理论视角的创新实验室建设概念模型
2.1 AR 理论概述
行动研究是从实际工作需要中寻找课题,在实际工作过程中进行研究,由实际工作者与研究者共同参与,使研究成果为实际工作者理解、 掌握和应用,从而达到解决实际问题,改变社会行为的目的的研究方法。行动研究(action research)作为一个专业术语、一种研究类型,源于20世纪40年代美国的社会科学研究,50年代开始被应用于教育研究之中,70年代后开始受到广大教育工作者的青睐,目前已成为广大教育技术实践工作者从事教育技术研究的主要方式。美国学者 R.Rapoport 于 1970 年将行动研究定义为“行动研究的目的是在双方都接受的框架中进行共同努力,同时解决人们面临直接困境时的实际顾虑和实现社会科学目标”,这是目前学术界引用得比较多的关于 AR 的定义。
行动研究是一种收集由行动直接导致现象的相关信息的方法,从方法论的角度看,它对于描述和研究整个过程的进展状态具有重要意义和作用。其本质是一种学习的过程,学习过程中的重要结果来自于参与者的实践经验和知识改进。
行动研究理论不仅包含理论和实践,而且还把研究者和实际参与者整合在一个双方都可以接受的框架中进行交流和反映。它同时还是一个重复的过程.在这个过程中,理论研究者和实际参与者一起循环地进行问题诊断、行动干预和反射性学习等一系列活动。图 1 列出了该理论的循环周期活动。
通过上述定义,结合现有研究成果,有学者归纳出行动研究的三项主要特征:为行动而研
究(re-search for action);在行动中研究(research in action);由行动者研究(research by actors)。
行动研究的根本目的不是为了理论的发现以及推广普及,而是为了改进实践本身,这就是一种创新活动。它把解决问题放在第一位,强调在实践中发现问题,在实践中解决问题。行动研究强调解决问题的实践者必须意识到所进行研究的重要性,这种研究的动力来自实践者本人。
通过实践者的研究和对自己实际工作的反思,不断提高行动质量,改进实际工作,最后达到创新的目的。
2.2 在行动中研究
在行动中研究指出了研究情境和方式的特质性。行动研究的环境就是实际工作者所在的工作情境,并非是经过特别安排的或控制的场景,因此具有很强的现实性和一般性。行动研究的实验过程既是实际工作者解决问题的过程,也是实际工作者学会反省、 问题探究与问题解决的过程。
2.3 由行动者研究
行动研究中充当研究主体的是实践工作者。行动研究强调实践工作者要实际参与研究工作,亲身投入研究过程,因而实践工作者须具备专业水准与工作热忱。在传统意义上的社会科学研究中,实践者是被研究者,是研究的客体或对象,而在行动研究中,他们成了研究的主体。他们不是被动地接受局外人的研究成果,而是对自己所从事的实践进行研究,通过研究与行动的密切配合提高自己改造实践的能力。
为了实现“以学生为主”的教学理念,达到“教、学、做”一体化的教学目的,教师可以灵活采取教学方法。教学过程中,根据学生的个性特征、课程内容及自身特点,教师灵活运用项目教学法、演示教学法、角色扮演教学法、案例分析教学法等行动导向的教学方法,可以引导学生积极思考、乐于实践,提高教学效果。
创新实验室一般接纳的是大二或大三的学生及成年人,他们观察事物的目的性和系统性较强,已能按一定程序掌握事物的本质属性及细节特征。
他们的思维具有较高的抽象性和理论性,由抽象逻辑思维逐渐向辩证逻辑思维发展。
思维的组织性、 深刻性和批判性已发展到较高层次,有较强的独立性,注意稳定且集中注意的范围较大。在情感方面,他们有明确的价值观,社会参与意识强,深信自己的力量能促进社会的进步与发展,学习动机倾向于信念型,自我调控建立在趋向稳定的人格基础上。另一方面,他们还不够成熟,因此教师采用有指导的自我调控学习作为“创新实验室”的基本学习方式。
这种学习方式是在教师的指导下,自我组织和控制自己的认知行为活动以及自我训练与约束的过程。其特点是在突出学生的主体性、独立性和开放性的同时强调教师的指导作用,利用学生对知识的兴趣,在已有的学习基础上,激励他们主动地探索,积极反思,丰富他们的学习经验,使他们在原有认知基础上有所超越和突破,最终能自我发现事物的真相。
这种学习方式主要包括,根据自身的特点与条件,
① 树立正确的学习目标与动机
② 制定合适的学习策略和学习方法
③ 自主学习
④ 自我评价和反馈
在以上两个阶段中,教师应充分发挥其知识与经验的优势,为学生提供积极的指导。
[图片]
3 基于 AR 理论视角的创新实验室建设方案
如上所述,在创新实验室中,学生运用传统的仪器和器材进行实践。这是电子技术学习中一种十分重要的学习方法,但它因效率低、成本高而经常受到指责。如果与计算机虚拟实验、网络虚拟现实及虚拟仪器技术进行整合,则可以取长补短、提高效率、降低成本,提高教学质
量。
当前电子电路 CAA 和 EDA 软件功能十分强大,提供了从原理设计、 电路形成、 功能仿真到最后版图生成的“一条龙”解决方案。可以这样说,一套 EDA 就是一个虚拟的电子实验室,甚至是一个虚拟的电子工厂,它没有取代实验的操作和过程,而是完善了实验环节,充实实验内容。教师在设计实验课时可以增加一些实用性强、与现代电子技术飞速发展相适应的、特别是体现综合性和设计性的实验内容;学生用计算机进行电子电路的仿真、模拟实验,更多地了解在一次实验课中无法观察和实验的内容,提高学习效率。
学生的实验不再都是对教师操作的复制,而是自己动手、 动脑去解决与生活密切相关的实际问题。学生主动去探索、试验解决问题的方法,获取更多的知识,实践能力和创新能力得到提高,因此实验教学更加符合素质教育的要求。
4 基于 AR 理论视角的创新实验室建设意义
(1) 是素质教育的需要
(2) 是学校科技教育的需要
(3) 是培养创新型人才的需要
(4) 是加快教育现代化进程的需要
(5) 是学生个性化发展的需要
(6) 是学校和教师发展的需要
5 基于 AR 理论视角的创新实验室建设目标
5.1 在动手实践过程中培养学生的技术素养和能力
本方案以实际技术活动项目为载体,让学生参与技术活动的全过程,促使学生将动脑设计和动手操作相结合,使学生在实际体验和实践探究过程中形成初步的技术能力、 技术思维方式,并在此基础上发展学生的技术实践能力。
活动项目的内容选择注重具有 “通性、 通法和通则”的基础技术和有关知识,强调接近学生日常生活、 传统工业生产和现代信息技术发展的实际应用,使学生正确理解传统技术和现代技术的发展关系。
5.2 通过整合不同知识培养学生系统解决问题的能力
本方案通过各活动项目的知识主题,把多门学科知识整合起来,使学生打破思维定式,从不同学科、多方面因素综合认识问题,学会以系统观念学习知识和解决问题,认识水平上升到更高的层次。
通过将某门课程的知识、 培养的能力同要解决的实际问题进一步整合,使学生形成对
世界的整体认识和综合解决问题能力。
5.3 以新颖有趣的教学模式激发学生的创造能力
本方案改变了传统技术课程的“教”与“学”模式,突出以“实践、体验、探究”为基点的研究性学习方式,给学生提供较多的自主探究、创新应用、发明创造空间,引导学生积极主动地参与学习过程,主动地发现可迁移的劳动技术要素,唤醒、开掘、提升学生的创新潜能,使学生从“学会技术”变为“会学技术”,提高学生的创新精神和实践能力。
5.4 以分组试验的教学模式培养学生的团队合作精神
本方案采用分组教学方式,学生们通过讨论、分工、研究等形式加强沟通、交流与合作。活动完成后,学生们采用活动作品介绍、交流表现、心得体会、自我评估、相互评价等方式构建良好的沟通氛围,养成乐于交流、善于合作的团队意识,善于聆听他人意见的合作品质和不断进取的创新精神。
6 创新教育的实施
创新实验室建设要突出重点和创新,促进学科交叉。创新已经成为时代的主旋律,“建设创新型社会” 目标的提出,向学校提出了培养创新型人才的要求。
创新型人才需要创新的学校、创新的老师,用创新的方法去培养。创新实验室建设要明确以下几点:
(1) 实验室定位:创新实践实验室+实验教学实验室
(2) 建设目的:全面提高学生动手实践能力,选拔参加电子竞赛、挑战杯、机器人大赛、创新发明竞赛等的优秀学生
(3) 运行模式:日常管理+图书馆式开放模式
(4) 师资力量:专职负责人+邀请导师+以老带新
(5) 学生情况:以电子科技协会等社团学生为主体,面向全校学生
(6) 日常管理:学生自主管理为主,老师宏观引导
(7) 课程设置:“电子制作” 、 “电子创新设计” 、 “16 位单片机”
(8) 经费来源:学校支持+学生自筹+科研创收+企业赞助
(9) 横向联合:采用共建方式,学校提供部分经费,公司提供实验室设备和资料
参考文献:
[1] 楚金华. 基于行动研究理论视角的高职示范校建设概念模型——兼示范校建设启动一年来研究述评[J]. 职教论坛, 2008(2):4-8.
[2] 董刚,丁建石. 高职教育示范校建设中提升教学质量的问题思考[EB/OL]. [2008-06-27].http://www.jyb.cn/xwzx/ zyjy/jxsx/t20080627_174128.htm.
篇四：电子设计创新实验室
Ｉ ：１０．１６７９１ ／ ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｊｇ．２０１９．０６．０２１ 电子技术“口袋实验室”开发及实验项目设计金 燕，陈 强（浙江工业大学 信息工程学院，浙江 杭州 ３１００２３ ）摘 要：基于“口袋实验室”理念，开发了低成本、易制作的包含多个功能模块的电路板，并与 ＮＩ ｍｙＤＡＱ 及面包板一起组成电子技术口袋实验室。设计了“称重传感器信号调理电路”实验项目，并在所设计的实验平台上完成调测。使用结果表明，该实验平台具有操作简单、性能可靠、便携、功能丰富等优点，能满足电子技术移动实验教学需要。“称重传感器信号调理电路”实验项目可用于模拟电子技术综合性实验或课程设计。关键词：口袋实验室；电子技术； ＮＩ ｍｙＤＡＱ中图分类号：
Ｇ６４２ ； ＴＮ７１０ 文献标识码：
Ａ 文章编号：１００２ － ４９５６ （ ２０１９ ）
０６ － ００９４ － ０６Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｊｅｃｔ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ “ Ｐｏｃｋｅｔ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ”ＪＩＮ Ｙａｎ ， ＣＨＥＮ Ｑｉａｎｇ（ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ， Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ， Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１００２３ ， Ｃｈｉｎａ ）Ａｂｓｔｒａｃｔ ：
Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ｐｏｃｋｅｔ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ， ａ ｌｏｗ － ｃｏｓｔ ａｎｄ ｅａｓｙ － ｔｏ － ｍａｋｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ ｗｉｔｈ ｍｕｌｔｉｐｌｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｍｏｄｕｌｅｓ ｉｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ， ａｎｄ ｔｏｇｅｔｈｅｒ ｗｉｔｈ ＮＩ ｍｙＤＡＱ ａｎｄ ｂｒｅａｄｂｏａｒｄ ， ａｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｐｏｃｋｅｔ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｉｓ ｆｏｒｍｅｄ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｊｅｃｔ ｏｆ “Ｓｉｇｎａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔ ｏｆ ｗｅｉｇｈｉｎｇ ｓｅｎｓｏｒ ” ｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ ， ａｎｄ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｉｓ ｃｏｍｐｌｅｔｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｐｌａｔｆｏｒｍ．Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔｔｈｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｈａｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｓｉｍｐｌｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ， ｒｅｌｉａｂｌｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ， ｅａｓｙ ｐｏｒｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｒｉｃｈ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ，ａｎｄ ｃａｎ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｎｅｅｄｓ ｏｆ ｍｏｂｉｌｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ：
ｐｏｃｋｅｔ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ； ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ； ＮＩ ｍｙＤＡＱ收稿日期：
２０１８ － １１ － ０５基金项目：浙江省高等教育教学改革项目（ｊｇ２０１６００３３ ）；浙江工业大学２０１６ 年度创新性实验项目（ ２３ ）；浙江工业大学 ２０１６ 年教学改革项目（ｊｇ２０１６１７ ）作者简介：金燕（ １９６４ —），女，浙江绍兴，硕士，副教授，主要研究方向为电子技术和图像处理 ．Ｅ － ｍａｉｌ ：
ｊｙ＠ｚｊｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ “口袋实验室”具有体积小、功能全、操作方便、可扩展性强的特点，解决了实验室的时间和空间限制问题，激发了学生的自主学习兴趣，提高了学生的创新意识和能力 ［１ ］ ，有助于学生个性化发展。口袋实验室已越来越多地应用于实践性强的高校课程 ［２ － ５ ］ ，如单片机类课 程 ［６ － ７ ］ 、嵌 入 式 系 统 课 程 ［ ７ － ８ ］ 、数 字 电 子 技 术 课程 ［９ － １０ ］ 、物联网技术课程 ［ １１ － １ ２ ］ 等。从公司直接采购的“口袋实验室”具有通用性强、产品性能稳定、符合行业标准等优点，但由于不同高校课程要求不同，市场的产品不一定符合课程的所有教学要求；由学校自主研发的实验套件突出了量身定制的优势，所以其功能和操作性将更符合实验教学要求。本文将现有产品和自行研发结合，开发了一种电子技术“口袋实验室”，并基于该平台设计了“称重传感器信号调理电路”实验项目，该实验项目可用于模拟电子技术综合性实验或课程设计实验。１ 电子技术“口袋实验室”的设计和实现１．１ 电子技术“口袋实验室”总体方案ＮＩｍｙＤＡＱ是近年由美国 ＮＩ公司设计的小巧便携的数据采集器，具有坚固外壳和安全措施，适合学生使用，通过 ＵＳＢ和计算机相连，能输出或分析实时信号，实现多种常见的实验室仪器：双通道示波器、函数信号发生器（正弦波、三角波、锯形波）、数字万用表、任意波形发生器、波特图分析仪、动态信号分析仪？偆ｈ （快速傅里叶变换）、数字逻辑电平指示器和数字逻辑电平写入器、 －１０Ｖ～＋１０Ｖ模拟直流电压输出、音频均衡器等， ＮＩｍｙＤＡＱ提供５Ｖ 和±１５Ｖ 的直流电源，２路差分模拟输入通道、２路模拟输出通道、８路数字输入／输ＩＳＳＮ １００２ － ４９５６ＣＮ１１ － ２０３４ ／ Ｔ 实 验 技 术 与 管 理Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ 第３６卷 第６期 ２０１９年６月Ｖｏｌ．３６ Ｎｏ．６ Ｊｕｎ．２０１９
出复用端口、１路音频输出端口、１路音频输入端口、内置万用表的专用接线端口。
ＮＩ ｍｙＤＡＱ 已被多所高校选用，例如上海交通大学、杭州电子科技术大学、山东大学 ［１３ ］ 等。但 在 使 用 中 发 现 ＮＩ ｍｙＤＡＱ 存 在 以 下问题：（１ ）输出的５Ｖ 和±１５Ｖ 直流电源功率太小，总计最大５００ｍＷ ，虽然对于电子技术基础性实验，如晶体管单管放大器、单运放应用等， ＮＩ ｍｙＤＡＱ 的电源输出电流能满足要求；但如果进行一些综合性实验，其提供的５Ｖ 和±１５Ｖ 直流电源电压常由于过载而导致失压；（２ ）数字输入／输出复用总端口数只有 ８ 路，对于某些数字逻辑电路实验不够用。这些问题一定程度上限制了 ＮＩ ｍｙＤＡＱ 的应用。为了解决这些问题，并且使得基于 ＮＩ ｍｙＤＡＱ的实验操作更加便利实用，研制了包含有多种功能模块的扩展电路板，并将该功能扩展板与 ＮＩ ｍｙＤＡＱ和面包板一起组成电子技术“口袋实验室”实验平台，框图见图 １ 。图 １ 电子技术“口袋实验室”总框图１．２ 功能扩展板设计和实现图１中，功能扩展板设计有与 ＮＩ ｍｙＤＡＱ连接的２０脚接口、直流稳压电源、单脉冲发生电路、６位数码管显示、１路音频采集电路、８位逻辑电平输出、８位逻辑电平指示等模块；面包板用于搭建实验电路。利用扩展板上的功能模块及 ＮＩ ｍｙＤＡＱ 自带的信号发生器和测量仪器，可完成多种模拟电子电路和数字电子电路实验。 在设计扩展板上各功能模块电路时，优先选用模拟电子电路和数字电子电路课程教学内容中的常规元器件和电路，如电阻、电容、双极型三极管、三端集成稳压器、５５５定时器、数码管、发光二极管等。这样，功能扩展板不仅可以作为实验装置的一部分，而且本身还是一块学习板，学生通过对其中各功能模块的学习和操作，帮助理解和掌握电子技术课程涉及的知识点。直流稳压电源模块是在＋１２Ｖ 直流稳压电源输入情况下，具有＋１２Ｖ 、 ＋９Ｖ 、 －９Ｖ 、 ＋５Ｖ 、 －５Ｖ５组输出，各组电压输出端留有４孔输出接线母座，便于用杜邦线进行连接。
＋９Ｖ 由７８０９三端集成稳压器产生，其输入为 １２Ｖ ； ＋５Ｖ 由 ７８０５ 输出，其输入为＋９Ｖ ； －９ Ｖ 由 一 片 ＩＣＬ７６６０ 产 生，如 图 ２ 所 示。ＩＣＬ７６６０是小功率的电源极性反转转换器，每片只需要外接２个１０ μ Ｆ 的电容即可完成电源极性转换，ＩＣＬ７６６０的脚８为正电压输入，脚５为负电压输出。Ｈｅａｄｅｒ２ｘ２为４孔输出接线母座。
－５Ｖ 由另一片ＩＣＬ７６６０产生，电路与图２相同，只需将＋９Ｖ 处改成＋５Ｖ 即可。图 ２ 直流稳压电源模块单脉冲模块有二路独立的单脉冲产生电路，一路输出正脉冲，另一路输出负脉冲，如图３所示。
５５５定时器组成的单脉冲产生电路的输出为正脉冲，后面再加一级晶体三极管组成的反相电路即可产生负脉冲。图３ 双路单脉冲产生电路５ ９金 燕，等：电子技术“口袋实验室”开发及实验项目设计
数码管显示电路选用９ｍｍ （ ０．３６英寸）红色共阴数码管，所接的限流电阻阻值为３．３ｋ$。输入端为高电平５Ｖ 时，对应笔段发光二极管亮。逻辑电平指示电路的输入端为低电平时，发光二极管亮；输入端为高电平时，发光二极管灭。图４为研制完成的功能扩展板成品实物图，大小约１９ｍ×７．５ｃｍ ，选用低成本器件，各功能模块的输入或输出端口均放置了足够的接线端口。由于对各元器件选用了常规的封装类型，整块功能扩展板的焊接、装配和调试不需要太多技能，所以也可由使用该扩展板的学生在使用前自行完成装配，使学生获得参与电子制作、增强实践能力的机会。图４ 功能扩展板成品实物图１．３ 电子技术“口袋实验室”调测结果电子技术“口袋实验室”实验平台实物图见图５ 。扩展板与面包板装配固定在同一底板上，以方便携带。扩展板、面包板和 ＮＩ ｍｙＤＡＱ 总尺寸不大于 Ａ４纸。实验时，将 ＮＩ ｍｙＤＡＱ 通过 ＵＳＢ 线和电脑相连， ＮＩｍｙＤＡＱ仪器仪表及接口设置等操作通过计算机完成，数据和波形显示在计算机屏幕上，见图６ 。图５ 电子技术“口袋实验室”实物图在该实验平台上进行了模拟电子技术和数字电子技术实验，结果表明该“口袋实验室”不仅适合基础性实验，也能进行复杂的综合性实验，具有操作简便、性能可靠、便携等特点。例如，图５中面包板上搭建有几图 ６ 计算机屏幕截图组实验模块。其中电路 １ 为由 ＣＤ４５１８ 和 ＣＤ４５１１ 组成的十进制计数器和七段显示译码器，其时钟脉冲由扩展板上的单脉冲提供，按动一次单脉冲按钮，计数器加１。电路２是由５５５定时器组成的施密特触发器，其输入信号源由 ＮＩ ｍｙＤＡＱ 函数信号发生器提供，ＮＩ ｍｙＤＡＱ 双通道示波器测量输入和输出波形，见图６ ，图６中红色的为输入电压波形，蓝色的是输出电压波形。电路３为由运放组成的双门限电压比较器。电路４为称重传感信号调理电路。图６中显示的０．５Ｖ电压值是用 ＮＩ ｍｙＤＡＱ 万用表测得的称重传感信号调理电路的滤波模块的输出端的电压值，此时称重传感上所加的砝码为１００ｇ 。２ 称重传感器信号调理电路“口袋实验室”的充分应用不仅要相应的软硬件，还要有相关实验内容的设计，为此设计了适合用于模拟电子技术课程设计或综合实验课程的“称重传感器６ ９实 验 技 术 与 管 理
信号调理电路”实验。该实验来源于教师的实际科研项目，经适当简化和修改。电子称是学生较为熟悉的电子装置，它主要由称重传感器及传感器输出信号处理电路组成。称重传感器将重量信号转换成电信号，由于该电信号是微弱信号，需要再通过信号调理电路将微弱信号进行放大、处理和变换，然后再送给下一级模数转换和数字信号处理后显示结果。信号调理电路主要是由模拟电子电路组成，并且涉及到很多模拟电子技术知识点，所以非常适合用于模拟电子技术综合性实验或课程设计。２．１ 实验任务该实验为设计性实验，只给出任务和要求，学生在教师指导下通过查阅相关资料自主完成各模块的设计及系统级调测等。（１ ）要求学生按图７框图设计一种称重传感器信号调理电路。已知称重传感器满载荷量程为１ｋｇ ，激励电压３～１２Ｖ ，综合误差０．０５％ＦＳ ，灵敏度（１%０．１ ）ｍＶ ／ Ｖ ，线性度０．０５％ＦＳ ，过载能力１５０％ ，称重传感器的输出电压值由激励电压和所加的压力共同决定。通过前置放大电路，把称重传感器输出的毫伏级微弱电压信号放大至几伏。有源低通滤波电路要求能滤除５０Ｈｚ以上的频率信号，以减少工频信号对电路的干扰，并在称重传感器所加的压力在０～１ｋｇ 范围内变化时，滤波电路输出电压 Ｖ ３ 在０～５Ｖ 范围内成线性地变化。电压／电流转换电路能将０～５Ｖ 电压信号转换成标准的４～２０ｍＡ 模拟电流信号输出，电流输出方式适用于 需要 将 模拟信号 进行较长距离传输的场合。（２ ）要求学生通过查阅相关资料，并借助电路仿真软件，设计并调测各级放大和滤波模块，然后搭建实际电路，先分模块调试，再进行系统级联合调试。在仿真实验和实际实验过程中记录和分析相关实验数据，包括有源低通滤波电路的频度响应测量和分析等。该实验项目涉及到模拟电子技术课程中的差分放大电路、运算放大器及其应用、有源滤波电路及其频率响应、负反馈放大电路、电压／电流信号转换电路、多级放大电路等知识点，以及模拟电子电路分析和设计方法，难易适度。教师验收学生实验完成情况时，只要在称重传感器上放置标准砝码，即可方便地检查各级电路的输出是否符合设计指标要求，提高了实验指导效率。图 ７ 称重传感器信号调理电路框图２．２ 称重传感器信号调理电路设计实例及测试结果按上述实验任务要求，对该实验项目进行了试做，在仿真实验部分完成后，在“口袋实验室”进行实际电路的实验。（１ ）前置放大电路选用差分输入的仪表放大器ＡＤ６２０组成，如图８ （ ａ ）所示， ＡＤ６２０所需外接元器件少，通过１脚与８脚的外接电阻 Ｒ Ｇ 设定电压放大倍数，设 Ｒ Ｇ ＝１００ $ ，则 ＡＤ６２０ 电 压 增 益 为 Ｇ ＝４９．４ｋΩＲ Ｇ＋１＝４９５ 。由于称重传感器在空载时输出电压不为零，所以在 ＡＤ６２０的５脚设有调零电路，通过调节电位器 Ｒ ３ （ ２０ｋ$），使得当称重传感器空载时，滤波模块输出电压 Ｖ ３ 为零。（２ ）有源低通滤波电路选用低输入失调电压、低噪声的 ＯＰ０７ ，组成经典的同相一阶 ＲＣ有源低通滤波电路，滤波参数为 Ｒ ＝５１ｋ$， Ｃ ＝０．２&Ｆ ，通带增益通过 ＯＰ０７的第６引脚与第２引脚间的反馈电位器实现可调，使得当称重传感器所加的压力在 １ｋｇ 时，滤波电路通带内输出端 Ｖ ３为５Ｖ。（３ ）电压／电流转换电路见图 ８ （ ｂ ），其中输入电压 Ｖ ３ 来自前一级有源低通滤波电路输出， Ｒ Ｌ 作为负载电阻（实测 Ｒ Ｌ ＝１００．２ $）， Ｒ Ｌ 上的电流即为输出电流ｉ ｏ ，通过联合调节电位器 Ｒ １０ 和 Ｒ １３ ，可实现当 Ｖ ３ 在 ０～５Ｖ 范围内变化时输出电流 ｉｏ ＝４～２０ｍＡ 。称重传感器所用的直流激励为＋５Ｖ ，前置放大电路、有源低通滤波电路和电压／电流转换电路均用＋９Ｖ 和－９Ｖ 双路直流电源供电。按照先模块调试再整体调试的步骤，在完成称重传感器信号调理电路系统级调试后，在称重传感器上施加砝码，从空载到满载１ｋｇ （增量为１００ｇ ），用 ＮＩｍｙＤＡＱ内置万用表进行电压测量，部分测量情况见图９ ，图９（ａ ）、（ ｃ ）分别为称重传感器空载时的 Ｖ ３ 和Ｖ ＲＬ ，此时有 ｉ ｏ ＝４００ｍＶ ／ １００．２$＝４．０ｍＡ；图９（ｂ ）、（ｄ ）分别为称重传感器满载１ｋｇ 时的 Ｖ ３ 和 ｖ ＲＬ ，此时ｉ ｏ ＝２Ｖ ／ １００．２$＝２０．０ｍＡ 。全量程范围内实测结果见表１ ，可见 ｉ ｏ 各值偏离其理想值最大为０．１ｍＡ 。７ ９金 燕，等：电子技术“口袋实验室”开发及实验项目设计
图８ 称重传感器信号调理电路中前置放大电路和电压／电流转换电路图 ９ 用 ＮＩ ｍｙＤＡＱ 万用表测量滤波电路的输出电压 Ｖ ３ 以及电压／电流变换电路负载 Ｒ Ｌ 的电压 Ｖ ＲＬ表 １ 称重传感器信号调理电路系统实测结果传感器载荷／ｇ Ｖ １ ／ ｍＶ Ｖ ３ ／ Ｖｉ ｏ ／ ｍＡ实测值 理想值０ １．４ ０ ４．０ ４．０１００ ２．２ ０．５ ５．６ ５．６２００ ３．１ １．０ ７．３ ７．２３００ ３．９ １．５ ８．９ ８．８４００ ４．７ ２．０１ １０．４ １０．４０５００ ５．６ ２．５１ １２．０ １２．０６００ ６．４ ３．０１ １３．６ １３．６７００ ７．２ ３．５１ １５．２ １５．２８００ ８．０ ４．０１ １６．８ １６．８９００ ８．９ ４．５１ １８．４ １８．４１０００ ９．７ ５．０ ２０．０ ２０．０ 图１０为用 ＮＩ ｍｙＤＡＱ 提供的 Ｂｏｄｅ图示仪测得的有源低通滤波电路模块的频率响应，可见该滤波器能滤除５０Ｈｚ及以上的频率信号。图 １０ 用 ＮＩ ｍｙＤＡＱ 的 Ｂｏｄｅ 图分析仪测量有源低通滤波电路的频率响应８ ９实 验 技 术 与 管 理
３ 结语设计的“口袋实验室”既能进行电子技术基础性实验，也能进行综合性课程设计类实验，具有简单易用、方便携带、扩展性强的特点，不仅能用于实验教学，还能用于毕业设计、课外科技竞赛等。自主研制的功能扩展板制作成本低、容易装配和调试，所以还可用于电子工艺实习类课程的学生实训，完成装配后，由学生保管，并在后续的电子技术实验教学中使用，既增加了学生电子实践能力，又提高了对后续电子技术实验的兴趣。参考文献（ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ）［ １ ］ 初竑邑，房启志，张丽丽 ． “口袋实验室”在电子类专业实践教学中的应用［ Ｊ ］ ． 教育教学论坛， ２０１６ （５ ）：
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