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1現(xiàn)代多媒體技術(shù)在測儀實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

進(jìn)入21世紀(jì)，現(xiàn)代高新技術(shù)發(fā)展日新月異，這些技術(shù)為提高高等教育質(zhì)量，改善高?？蒲薪虒W(xué)方法提供了契機(jī)，多媒體技術(shù)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)即是很好的實(shí)踐[4-5]。在傳統(tǒng)教學(xué)模式的基礎(chǔ)上充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)技術(shù)的作用已成為教育教學(xué)發(fā)展的趨勢和潮流。眾所周知，計(jì)算機(jī)具有強(qiáng)大的計(jì)算能力、存儲能力、多媒體展示及動(dòng)畫功能，將各種數(shù)值、文字、聲音、圖像和動(dòng)畫有機(jī)結(jié)合，它的表現(xiàn)形式靈活多樣、形象生動(dòng)、重點(diǎn)突出且具有很好的趣味性和視覺效果，將其用于學(xué)生教學(xué)可以收到事半功倍的效果。目前測儀專業(yè)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍然是以傳統(tǒng)教學(xué)模式為主，多媒體實(shí)驗(yàn)教學(xué)較少，某些課程即使采用多媒體，也往往以文字類多媒體居多，教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)無法演示，更不用說運(yùn)用形象直觀的動(dòng)畫軟件進(jìn)行教學(xué)，影響教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。如測儀專業(yè)精密測量技術(shù)課程，該課程介紹精密測量理論和技術(shù)，理論知識抽象難懂，各種大型光學(xué)精密測量儀器原理和使用方法復(fù)雜，學(xué)生掌握起來很困難，實(shí)踐應(yīng)用效果不佳，鑒于這種情況，為提高教育質(zhì)量，我校對該課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段進(jìn)行了改革，在公差理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，結(jié)合教師豐富的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)易于理解、易于操作、低成本可重復(fù)的優(yōu)勢，將該課程中復(fù)雜抽象、難以理解的測量方法以及大型光學(xué)精密測量儀器的使用方法用Flash動(dòng)畫的方式模擬出來。例如，采用數(shù)字式萬能工具顯微鏡測量外螺紋參數(shù)以及用干涉顯微鏡測量表面粗糙度等實(shí)驗(yàn)。在過去的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，該實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)行分組，而且設(shè)備臺套數(shù)也不足，學(xué)生不能同時(shí)觀察，而且無法清楚地了解顯微鏡視場的變化情況。改革后，通過將開發(fā)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多媒體課件為學(xué)生展示，這類制約學(xué)生學(xué)習(xí)的問題迎刃而解，同時(shí)也避免了過去需要教師采用平面掛圖說明的缺點(diǎn)，加強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的直觀性和真實(shí)感，教學(xué)實(shí)踐表明，這種方法使學(xué)生的理解能力和動(dòng)手能力得到很好的提高。

2虛擬儀器在測儀實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

虛擬儀器是伴隨著計(jì)算機(jī)和微電子技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型儀器，它與傳統(tǒng)意義的儀器有著巨大的不同，它是一種具有圖形化的虛擬操作面板、功能實(shí)現(xiàn)后臺程序、可滿足用戶自定義自設(shè)計(jì)、以計(jì)算機(jī)為核心的軟件儀器平臺。它由計(jì)算機(jī)、LabVIEW軟件、數(shù)據(jù)采集卡等硬件接口模塊所組成。該系統(tǒng)的核心是由美國國家儀器公司開發(fā)的LabVIEW軟件平臺，輔助硬件僅僅是為解決信號的輸入輸出問題。使用者在該軟件平臺上可任意開發(fā)自己所需要的儀器去實(shí)現(xiàn)自身特定的功能，開發(fā)完成的儀器只需用鼠標(biāo)或鍵盤控制虛擬前面板，與操作傳統(tǒng)測量儀器并無二致。故而，虛擬儀器的實(shí)質(zhì)是利用計(jì)算機(jī)顯示器的顯示功能來模擬傳統(tǒng)儀器的控制面板，以多種形式表達(dá)輸出測量結(jié)果，利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的軟件功能實(shí)現(xiàn)信號數(shù)據(jù)的運(yùn)算、分析和處理，利用I/0接口設(shè)備完成信號的采集、測量和調(diào)理，從而完成各種測試功能的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。眾所周知，傳統(tǒng)意義的實(shí)驗(yàn)室中放置有各種各樣的儀器設(shè)備，來滿足不同的實(shí)驗(yàn)和科研需求。因此，實(shí)驗(yàn)設(shè)備的短缺和昂貴的購置經(jīng)費(fèi)制約了教學(xué)和科研的發(fā)展，虛擬儀器的出現(xiàn)則全面解決了這類問題。基于虛擬儀器的優(yōu)點(diǎn)，采用LabVIEW7.0虛擬儀器技術(shù)開發(fā)了虛擬儀器實(shí)驗(yàn)室，該實(shí)驗(yàn)室能夠提供長度測量、信號產(chǎn)生和濾波、輪廓測量、數(shù)據(jù)分析處理等傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備需提供的各種功能。通過使用虛擬儀器系統(tǒng)，不僅傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的方法和手段能夠使學(xué)生系統(tǒng)直觀的理解和掌握，而且能夠彌補(bǔ)某些儀器的缺失對學(xué)生學(xué)習(xí)造成的影響。實(shí)踐表明，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入虛擬儀器技術(shù)，不僅提高教學(xué)科研的質(zhì)量與效率，而且節(jié)省了購置精密儀器設(shè)備的巨額經(jīng)費(fèi)投入。學(xué)生通過虛擬儀器在學(xué)習(xí)專業(yè)技術(shù)的同時(shí)也能夠熟練使用計(jì)算機(jī)，從而以一個(gè)更高的起點(diǎn)面對未來。

3Matlab在測儀專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

在眾多的數(shù)學(xué)軟件中，Matlab是應(yīng)用最為廣泛的一種，它由matrix和laboratory兩個(gè)詞組合而成，含意是矩陣實(shí)驗(yàn)室。它是當(dāng)今世界最先進(jìn)、最全面、功能最強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算工具軟件之一，它強(qiáng)大的計(jì)算和處理功能被世界的科技研究人員廣泛的采納。它具有的可視化、交互式程序設(shè)計(jì)的計(jì)算環(huán)境將信號處理、矩陣運(yùn)算、數(shù)值分析、非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模、有限元和控制系統(tǒng)仿真等許多功能集成在一個(gè)易于使用的視窗中，它擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計(jì)語言的編輯模式，編程者可以方便地利用它去開發(fā)和實(shí)驗(yàn)自己的計(jì)算需要，它代表著當(dāng)今國際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。對于測儀專業(yè)學(xué)生來說，主要學(xué)習(xí)測量和控制方面的知識，這一過程中會(huì)有大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，傳統(tǒng)方式往往是學(xué)生通過人工分析、計(jì)算和處理，然后將處理后的數(shù)據(jù)繪制成圖和表格，這種方法不僅極大的占用學(xué)生的時(shí)間，而且學(xué)生容易出現(xiàn)這樣那樣的錯(cuò)誤，同時(shí)因人工計(jì)算能力的限制，很多實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不能直觀有效的表現(xiàn)出來。而利用Matlab軟件中相關(guān)工具箱，學(xué)生不僅能夠快速地將大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，而且可以通過Matlab的繪圖功能把結(jié)果直觀的表現(xiàn)出來。借助Matlab這種強(qiáng)大的功能，學(xué)生可以快速靈活的學(xué)好自己的專業(yè)知識，也可以掌握這種世界通用的數(shù)學(xué)分析計(jì)算工具，為他們以后進(jìn)一步深造打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。

4結(jié)論

通過上述將現(xiàn)代教育手段應(yīng)用于我校測儀專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，且經(jīng)教育教學(xué)實(shí)踐表明，現(xiàn)代教育手段的使用不僅極大地解決了實(shí)驗(yàn)設(shè)備購置經(jīng)費(fèi)投入不足的問題，而且豐富了教學(xué)手段，緊跟教育技術(shù)發(fā)展潮流，學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和科技創(chuàng)新能力得到了明顯加強(qiáng)，這些在測儀專業(yè)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)和挑戰(zhàn)杯等學(xué)科競賽中得到了很好的體現(xiàn)和證明。然而，創(chuàng)新沒有止境，技術(shù)的發(fā)展也日新月異，高校作為創(chuàng)新人才培養(yǎng)的主戰(zhàn)場，對教育教學(xué)手段的革新也永無止境。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革是一個(gè)系統(tǒng)工程，要使實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠符合人才培養(yǎng)的目標(biāo)，順應(yīng)社會(huì)對人才的需求，需要教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中勇于探索和創(chuàng)新教育教學(xué)方法，這樣才能更好地培養(yǎng)出優(yōu)秀人才，滿足國民經(jīng)濟(jì)的需要。學(xué)生系統(tǒng)直觀的理解和掌握，而且能夠彌補(bǔ)某些儀器的缺失對學(xué)生學(xué)習(xí)造成的影響。實(shí)踐表明，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入虛擬儀器技術(shù)，不僅提高教學(xué)科研的質(zhì)量與效率，而且節(jié)省了購置精密儀器設(shè)備的巨額經(jīng)費(fèi)投入。學(xué)生通過虛擬儀器在學(xué)習(xí)專業(yè)技術(shù)的同時(shí)也能夠熟練使用計(jì)算機(jī)，從而以一個(gè)更高的起點(diǎn)面對未來。

作者：毛璽李云峰徐巧玉蔡海潮單位：河南科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院