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摘 要：检测技术课程对于培养学生的综合能力具有十分重要的作用，采用虚拟仪器技术辅助检测技术课程教学能够极大地充实教学手段，提高教学效果。
关键词：检测技术；虚拟仪器；教学手段
当今世界科学技术飞速发展，发达国家正在进行以信息技术革新为代表的产业变革。作为信息技术的三大支柱之一的检测技术，在这场变革中必将发挥不可替代的作用。为了适应这种快速变革的需求，不少院校都将检测技术定为重点建设课程，希望为学生打下较为坚实的理论基础，使其具备适应这种变革的能力。通过多年的教学实践我们发现由于检测课程所涉及的知识点较多且较为抽象，如果仅依靠传统的教学方法进行课堂授课，很难达到预期的教学效果。为了提高教学效果，完善学生的知识体系，我们在教学过程中尝试将虚拟仪器引入到检测技术课程教学中，并取得了较好的教学效果。
（一） 涉及的新知识点多。检测技术教学内容包含将信号引入检测系统、对信号进行分析处理以及对结果进行展现等三个主要环节。上述教学内容涉及到信号分析、数据采集、滤波器、数据总线、数据分析等知识点。这些知识点中一部分是在以前的学习中已经完整的学习过，但大多数属于在以前接触过但没有进行深入学习，或者是全新的知识点。这样就要求教师在进行教学时必须深入掌握学生的知识基础，提高教学效率，将教学重点放在学生掌握的不够的知识点上，力求在课时内完成教学计划。
（二） 知识较为抽象。检测技术教学内容知识点不仅多，而且不少知识点较为抽象。有的抽象的知识点可以采用实际中的例子加以类比，例如：讲述自动测试系统结构时，可以以现有的测试系统为例进行讲述。但有的知识点不便于用实例进行讲述，例如：讲述各种测控总线的通信协议时，往往只能做介绍性的讲述，很难用便于理解的形式进行讲述。
（三） 实践手段匮乏。对于检测技术课，实验是必不可少的教学部分，但由于传统实验所需仪器数量多、场地大、投入资金巨大，使得现有的教学资源无法满足实验需求。此外，传统的实验功能单一、难以根据学生的实际情况及时调整，不利于发挥学生的创造性。而且由于缺乏便捷的管理手段，导致实验资源不能有效利用，管理维护不便。
由于存在上述特点，要求在检测技术课程教学中必须采用恰当的教学手段，提高教学效率，充实教学实践手段，从而达到较好的教学效果。
（一） 节省经费，一机多用。结合小型数据采集设备，单凭1台计算机和相关的程序就可以演示通信协议、放大、滤波、数据采集等多种实验，大大节约了经费投入，对设备空间及维护工作要求简单，便于在实验室或课堂教学中使用。
（二） 系统集成，综合利用。在日常教学科研活动中，花费大量资金购置了实验设备，例如：信号发生器、频率计、数字万用表等。当相关的科研活动结束后，由于缺乏应用对象这些设备往往处于闲置状态，造成了大量的资源浪费。虚拟仪器可以较为方便的将不同厂商生产的不同仪器（需要具备硬件接口）通过软件连接为一个整体，实现从信号发生、信号采集到信号处理的全过程，从而充分利用现有资源，发挥系统效能。
（三） 操作简便，便于理解。目前较为流行的虚拟仪器开发工具是LABView软件，该软件的开发主要基于图形化的操作。对于缺少编程经验的本科学生来说便于掌握、操作，对演示过程也容易理解掌握。在略加训练后，能够方便的构建自己的实验系统，大大激发了学生的学习积极性。加之LABView软件具有表格、数值、曲线、表盘等多种数据表现形式，形象直观，使学生对演示印象深刻，便于帮助其掌握相关知识点。
除上述特点外，虚拟仪器技术还具有支持厂商多、开发资源丰富、应用范围广等特点。总之，将虚拟仪器应用到检测技术课程中可以大大提高教学效率，提高学生学习积极性，值得推广使用。
（一） 编程语言的讲解。标准程控语言（SCPI）是一种通用的仪器操作语言，以往讲授这部分内容时只能向学生描述语法规则以及操作效果，较为空范，学生很难切实掌握。现在，我们通过GPIB总线将被控仪器与计算机进行连接，通过虚拟仪器技术编程操作被控仪器，学生可及时地观察到不同的SCPI命令对仪器的影响。如果在课堂上没有完全掌握，学生还可在课后在实验室对相关内容加以学习掌握。
（二） 基础理论知识的讲授。对于基础理论知识，在以往的教学中偏向理论分析，学生学习后往往存在只会书本知识而不会应用的情况。例如在讲解数据采集系统的前值滤波时，以往只是通过一张静态示意图来进行讲解，学生学习较为枯燥。现在，通过虚拟仪器技术，我们可以很方便地将真实信号引入到虚拟检测系统之中。通过在固定采样频率条件下，加入前值滤波环节前后的采样效果比较，学生可以很直观的观察到加入前值滤波环节的优点，从而不仅在理论上掌握相关知识，而且在日后的实际应用中也能够
以上，我们分析了检测技术课程的特点，介绍了对虚拟仪器技术在该课程教学应用的优点及实例。下一步，我们将以虚拟仪器为技术基础，统一考虑整个检测系统的教学需求，开发便于学生学习以及教师教学的辅助教学系统。
关键词：检测技术；虚拟仪器；教学手段
当今世界科学技术飞速发展，发达国家正在进行以信息技术革新为代表的产业变革。作为信息技术的三大支柱之一的检测技术，在这场变革中必将发挥不可替代的作用。为了适应这种快速变革的需求，不少院校都将检测技术定为重点建设课程，希望为学生打下较为坚实的理论基础，使其具备适应这种变革的能力。通过多年的教学实践我们发现由于检测课程所涉及的知识点较多且较为抽象，如果仅依靠传统的教学方法进行课堂授课，很难达到预期的教学效果。为了提高教学效果，完善学生的知识体系，我们在教学过程中尝试将虚拟仪器引入到检测技术课程教学中，并取得了较好的教学效果。
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一、检测技术课程的主要特点
作为相对年轻的研究领域，检测技术的教学内容涉及面较广，内容更新较快，具体来说具有如下特点：（一） 涉及的新知识点多。检测技术教学内容包含将信号引入检测系统、对信号进行分析处理以及对结果进行展现等三个主要环节。上述教学内容涉及到信号分析、数据采集、滤波器、数据总线、数据分析等知识点。这些知识点中一部分是在以前的学习中已经完整的学习过，但大多数属于在以前接触过但没有进行深入学习，或者是全新的知识点。这样就要求教师在进行教学时必须深入掌握学生的知识基础，提高教学效率，将教学重点放在学生掌握的不够的知识点上，力求在课时内完成教学计划。
（二） 知识较为抽象。检测技术教学内容知识点不仅多，而且不少知识点较为抽象。有的抽象的知识点可以采用实际中的例子加以类比，例如：讲述自动测试系统结构时，可以以现有的测试系统为例进行讲述。但有的知识点不便于用实例进行讲述，例如：讲述各种测控总线的通信协议时，往往只能做介绍性的讲述，很难用便于理解的形式进行讲述。
（三） 实践手段匮乏。对于检测技术课，实验是必不可少的教学部分，但由于传统实验所需仪器数量多、场地大、投入资金巨大，使得现有的教学资源无法满足实验需求。此外，传统的实验功能单一、难以根据学生的实际情况及时调整，不利于发挥学生的创造性。而且由于缺乏便捷的管理手段，导致实验资源不能有效利用，管理维护不便。
由于存在上述特点，要求在检测技术课程教学中必须采用恰当的教学手段，提高教学效率，充实教学实践手段，从而达到较好的教学效果。
二、采用虚拟仪器教学的优势
虚拟仪器技术是近几年蓬勃发展起来的一门新技术，其核心思想使用软件替代原本由硬件实现的功能，从而实现“软件即仪器”的目标。虚拟仪器具有重复性好、使用方便、易于接受等特点，如果将其应用到检测技术课程中具有如下不可替代的优点：（一） 节省经费，一机多用。结合小型数据采集设备，单凭1台计算机和相关的程序就可以演示通信协议、放大、滤波、数据采集等多种实验，大大节约了经费投入，对设备空间及维护工作要求简单，便于在实验室或课堂教学中使用。
（二） 系统集成，综合利用。在日常教学科研活动中，花费大量资金购置了实验设备，例如：信号发生器、频率计、数字万用表等。当相关的科研活动结束后，由于缺乏应用对象这些设备往往处于闲置状态，造成了大量的资源浪费。虚拟仪器可以较为方便的将不同厂商生产的不同仪器（需要具备硬件接口）通过软件连接为一个整体，实现从信号发生、信号采集到信号处理的全过程，从而充分利用现有资源，发挥系统效能。
（三） 操作简便，便于理解。目前较为流行的虚拟仪器开发工具是LABView软件，该软件的开发主要基于图形化的操作。对于缺少编程经验的本科学生来说便于掌握、操作，对演示过程也容易理解掌握。在略加训练后，能够方便的构建自己的实验系统，大大激发了学生的学习积极性。加之LABView软件具有表格、数值、曲线、表盘等多种数据表现形式，形象直观，使学生对演示印象深刻，便于帮助其掌握相关知识点。
除上述特点外，虚拟仪器技术还具有支持厂商多、开发资源丰富、应用范围广等特点。总之，将虚拟仪器应用到检测技术课程中可以大大提高教学效率，提高学生学习积极性，值得推广使用。
三、使用实例
目前，我们已将虚拟仪器贯穿于检测技术课程教学的全过程，通过三个期班的教学实践，学生普遍反映较好。下面，通过实例说明具体应用情况。（一） 编程语言的讲解。标准程控语言（SCPI）是一种通用的仪器操作语言，以往讲授这部分内容时只能向学生描述语法规则以及操作效果，较为空范，学生很难切实掌握。现在，我们通过GPIB总线将被控仪器与计算机进行连接，通过虚拟仪器技术编程操作被控仪器，学生可及时地观察到不同的SCPI命令对仪器的影响。如果在课堂上没有完全掌握，学生还可在课后在实验室对相关内容加以学习掌握。
（二） 基础理论知识的讲授。对于基础理论知识，在以往的教学中偏向理论分析，学生学习后往往存在只会书本知识而不会应用的情况。例如在讲解数据采集系统的前值滤波时，以往只是通过一张静态示意图来进行讲解，学生学习较为枯燥。现在，通过虚拟仪器技术，我们可以很方便地将真实信号引入到虚拟检测系统之中。通过在固定采样频率条件下，加入前值滤波环节前后的采样效果比较，学生可以很直观的观察到加入前值滤波环节的优点，从而不仅在理论上掌握相关知识，而且在日后的实际应用中也能够
(三) 数据采集系统的构建。一个完整的数据采集系统包含标
准信号的发生、信号的采集、信号处理等环节，所需设备较多，交联关系较为复杂，难以做到一人一组实验。为了解决这一问题，我们设置了基于虚拟仪器的声卡数据采集系统。通过软件激励声卡产生标准的声波信号，然后通过麦克风进行数据采集，并利用软件对采集的信号进行分析处理，利用一个廉价的耳机麦克风及计算机已经配备的声卡就可让学生亲手构建一个数据采集系统，实现了一人一组操作，大大提高了学生的学习积极性。以上，我们分析了检测技术课程的特点，介绍了对虚拟仪器技术在该课程教学应用的优点及实例。下一步，我们将以虚拟仪器为技术基础，统一考虑整个检测系统的教学需求，开发便于学生学习以及教师教学的辅助教学系统。