虛擬儀器技術(shù)與應(yīng)用 教學大綱

《虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用》教學大綱一、課程概述課程名稱虛擬儀器技術(shù)與應(yīng)用課程代碼英文名稱VirtualInstrumentTechnologyandApplication學分4適用專業(yè)智能控制技術(shù)、電氣自動化技術(shù)總學時64課程性質(zhì)□公共基礎(chǔ)課程（□必修課、□選修課）專業(yè)課程（□專業(yè)基礎(chǔ)課程、專業(yè)核心課程、□專業(yè)拓展課程）課程定位本課程是在對智能控制技術(shù)專業(yè)面向的就業(yè)崗位進行整體調(diào)研與分析的基礎(chǔ)上，依據(jù)智能控制技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案中對本課程的素質(zhì)、知識和能力要求的一門專業(yè)核心課程。通過本課程的學習，使學生掌握理解圖形化編程語言的基本概念，編程環(huán)境、語法規(guī)則、程序結(jié)構(gòu)和編程技巧；掌握基于虛擬儀器測控系統(tǒng)的構(gòu)成及基本設(shè)計思想，并培養(yǎng)其分析問題和解決問題的學習能力，具備繼續(xù)學習專業(yè)技術(shù)的能力，在本課程的學習中滲透思想道德和職業(yè)素養(yǎng)等方面的教育，使學生形成認真負責的工作態(tài)度和嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L，為后續(xù)課程學習和職業(yè)生涯的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。先修課程：《電路基礎(chǔ)》、《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》、《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》、《計算機信息技術(shù)》后續(xù)課程：《畢業(yè)設(shè)計》課程目標（一）素質(zhì)目標（包括職業(yè)素養(yǎng)和育人目標）（1）具備愛崗敬業(yè)、誠實守信、遵紀守法等職業(yè)道德；（2）具備良好合作交流能力及團隊協(xié)作精神、創(chuàng)新精神；（3）具備良好職場安全與健康意識；（4）具備良好的工程意識，嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L，自覺遵守工程規(guī)范；（5）具備社會責任心與環(huán)保意識。（二）知識目標（1）理解虛擬儀器的基本概念、G語言的特點和編程方法；（2）了解虛擬儀器的體系結(jié)構(gòu)；（3）掌握應(yīng)用LabVIEW進行程序設(shè)計；（4）掌握應(yīng)用虛擬儀器應(yīng)用程序?qū)⑼ㄓ糜嬎銠C與功能化硬件結(jié)合起來，實現(xiàn)被測量的采集、分析、判斷、顯示、數(shù)據(jù)存儲以及對被控對象的簡單控制等；（5）初步掌握虛擬儀器的設(shè)計開發(fā)能力，掌握利用計算機開發(fā)各種專用儀器的知識基礎(chǔ)。（三）能力目標（1）能使用LabVIEW軟件編寫應(yīng)用程序；（2）能按照要求使用虛擬儀器設(shè)備搭建基于虛擬儀器測控系統(tǒng)；（3）能按照要求編寫虛擬儀器測控系統(tǒng)程序，并對系統(tǒng)進行調(diào)試測試；（4）能夠綜合應(yīng)用虛擬儀器知識，進行虛擬儀器系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計，構(gòu)建實現(xiàn)一定功能的虛擬儀器測控系統(tǒng)。二、課程內(nèi)容和要求序號課程單元主要教學知識點學習目標及能力要求育人元素融入途徑、方式參考學時01項目1認識LabVIEW虛擬儀器的概念、體系結(jié)構(gòu)能夠描述虛擬儀器系統(tǒng)組成。工程意識、良好的習慣展示、操作4LabVIEW的環(huán)境、組成能夠描述LabVIEW的組成及各部分作用。VI的創(chuàng)建、運行調(diào)試會創(chuàng)建簡單的VI并調(diào)試運行VI。02項目2認識LabVIEW中的數(shù)據(jù)類型標量型數(shù)據(jù)（數(shù)值型數(shù)據(jù)、字符串型數(shù)據(jù)、布爾型數(shù)據(jù)）的應(yīng)用、屬性設(shè)置。能使用標量型數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行屬性設(shè)置。規(guī)范命名程序和文檔。展示、操作8結(jié)構(gòu)型數(shù)據(jù)（數(shù)組和簇、波形數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)）的創(chuàng)建、應(yīng)用及屬性設(shè)置。能創(chuàng)建和使用結(jié)構(gòu)型數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行屬性設(shè)置。屬性節(jié)點的創(chuàng)建和使用能創(chuàng)建屬性節(jié)點，對控件進行動態(tài)屬性設(shè)置。03項目3編寫基于結(jié)構(gòu)的程序For循環(huán)及應(yīng)用，移位寄存器能用For循環(huán)編寫VI，并使用移位寄存器良好編程習慣、規(guī)范命名程序和文檔。展示、操作8While循環(huán)及應(yīng)用能用While循環(huán)編寫VI，并使用移位寄存器。條件結(jié)構(gòu)及應(yīng)用能用條件結(jié)構(gòu)編寫VI。順序結(jié)構(gòu)及應(yīng)用，局部變量和全局變量能用順序結(jié)構(gòu)編寫VI，會創(chuàng)建和使用局部變量。事件結(jié)構(gòu)及應(yīng)用事件結(jié)構(gòu)設(shè)計VI。能用事件結(jié)構(gòu)編寫VI。04項目4讀寫與存儲數(shù)據(jù)存取文本文件。會把數(shù)據(jù)存儲文本型文件，并讀取數(shù)據(jù)進行顯示、處理等。良好編程習慣、規(guī)范命名程序和文檔。4存取二進制文件會把數(shù)據(jù)存儲為二進制文件，并讀取數(shù)據(jù)進行顯示、處理等。存取波形文件會把波形數(shù)據(jù)存儲為.dat文件，并讀取數(shù)據(jù)進行顯示、處理等。05項目5典型虛擬儀器實驗設(shè)備使用構(gòu)建虛擬儀器測試測量系統(tǒng)；會描述虛擬儀器測試測量系統(tǒng)。工程意識、安全意識展示、操作10ELVIS使用會使用ELVIS編寫簡單的測量I/O程序myDAQ使用會使用myDAQ編寫簡單的測量I/O程序myRIO使用會使用myRIO編寫簡單的測量I/O程序06項目6交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計前面板設(shè)計和控件制作會進行前面板設(shè)計、美化以及控件制作。工程意識、安全意識展示、操作8DO過程程序編寫會應(yīng)用DAQ的數(shù)字量生成過程編寫交通燈控制程序。搭建硬件電路、系統(tǒng)調(diào)試測試會搭建硬件電路；運行和調(diào)試系統(tǒng)，并規(guī)范撰寫項目報告。07項目7溫度預警系統(tǒng)設(shè)計虛擬儀器溫度采集系統(tǒng)構(gòu)成會搭建基于虛擬儀器的溫度采集系統(tǒng)。工程意識、安全意識展示、操作8模擬信號的采集（AI）、創(chuàng)建和調(diào)用子程序會編寫主程序、編寫和調(diào)用子程序。軟件和硬件調(diào)試會運行和調(diào)試系統(tǒng)，并規(guī)范撰寫項目報告。08項目8自動門仿真控制系統(tǒng)前面板設(shè)計、美化和控件制作會進行前面板設(shè)計、美化以及控件制作。工程意識、安全意識展示、操作6基于狀態(tài)機的測控程序編寫會編寫基于狀態(tài)機的稱重主程序以及編寫和調(diào)用質(zhì)量轉(zhuǎn)換子VI。搭建硬件電路、系統(tǒng)調(diào)試測試運行和調(diào)試系統(tǒng)，并規(guī)范撰寫項目報告。09*項目9基于myDAQ的體溫測量儀設(shè)計虛擬儀器體溫儀系統(tǒng)構(gòu)成會搭建基于虛擬儀器的溫度采集系統(tǒng)。工程意識、安全意識展示、操作8模擬信號的采集、創(chuàng)建和調(diào)用子程序會編寫主程序、編寫和調(diào)用子程序。軟件和硬件調(diào)試會運行和調(diào)試系統(tǒng)，并規(guī)范撰寫項目報告。10*項目10基于myDAQ音頻信號處理系統(tǒng)設(shè)計前面板設(shè)計、美化搭建硬件電路會進行前面板設(shè)計、美化以及控件制作。工程意識、安全意識展示、操作8基于myDAQ音頻信號處理系統(tǒng)程序編寫會編寫基于狀態(tài)機的稱重主程序以及編寫和調(diào)用質(zhì)量轉(zhuǎn)換子VI。搭建硬件電路、系統(tǒng)調(diào)試測試運行和調(diào)試系統(tǒng)，并規(guī)范撰寫項目報告。11*項目11基于myRIO的智能樓道燈控制系統(tǒng)搭建基于myRIO的智能樓道燈控制系統(tǒng)硬件會搭建myRIO的智能樓道燈控制系統(tǒng)。工程意識、安全意識展示、操作8信號采集與控制程序會編寫主程序、編寫和調(diào)用子程序。軟件和硬件調(diào)試會運行和調(diào)試系統(tǒng)，并規(guī)范撰寫項目報告。12*項目12數(shù)字存儲式錄音系統(tǒng)前面板設(shè)計、美化，選項卡使用會進行前面板設(shè)計、美化以及控件制作。工程意識、安全意識展示、操作8搭建數(shù)字存儲式錄音系統(tǒng)硬件，設(shè)計錄音系統(tǒng)軟件。 能夠應(yīng)用LabVIEW，結(jié)合計算機自帶聲卡設(shè)計錄音系統(tǒng)。能夠根據(jù)系統(tǒng)功能要求編寫錄音系統(tǒng)程序。 搭建硬件電路、系統(tǒng)調(diào)試測試會搭建硬件電路；運行和調(diào)試系統(tǒng)，并規(guī)范撰寫項目報告。（注：帶星號的項目任選一個項目）合計學時：64三、教學組織與實施教學設(shè)計依托網(wǎng)絡(luò)教學資源平臺和實踐一體化實踐教學場地（虛擬儀器應(yīng)用聯(lián)合實訓室），構(gòu)建線上線下、課內(nèi)課外立體教學體系。程教學過程中，設(shè)計模塊化項目，學生為中心，完成項目的各個任務(wù)；設(shè)計綜合項目，學生以小組為單位進行團隊組織和學習，討論研究。采取靈活的教學方法，啟發(fā)、誘導、因材施教，注重培養(yǎng)學生的學習主動性和創(chuàng)新能力。教學方法1．項目導向、任務(wù)驅(qū)動教學法教學過程中堅持工學結(jié)合，以項目為導向、以任務(wù)驅(qū)動的學生技能學習。選取典型任務(wù)，涵蓋相關(guān)知識點。注重培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力以及創(chuàng)新思維與技術(shù)綜合應(yīng)用能力。2．現(xiàn)場教學法在實訓場所、生產(chǎn)一線進行現(xiàn)場教學，理論與實踐有機結(jié)合，進行一體化教學，增強學生的感性認識，，提高學生的理解能力，易于學生掌握較抽象的知識點。3．“教、學、練、做”四位一體教學法堅持采用教、學、練、做四位一體教學法，邊講邊學，邊學邊練，邊練邊做，講、學、練、做相互交叉，學做合一、理實一體，使學生具有堅實的理論知識和過硬的實踐技能。4．傳統(tǒng)與現(xiàn)代結(jié)合教學法傳統(tǒng)的板書與多媒體教學有機結(jié)合，使師生良好互動與技術(shù)媒體的信息良好展示得以充分的融合。教學手段1．多媒體在教學過程中全程穿插使用。2．恰當運用現(xiàn)代輔助教學手段。3．充分利用網(wǎng)絡(luò)資源。學生可通過在網(wǎng)上直接下載本課程相關(guān)教學資源進行學習。四、教學條件【教師團隊】專任教師：具備雙師型教師素質(zhì)，具備講師（工程師）及以上職稱，要求對虛擬儀器技術(shù)非常熟悉，并能夠緊虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展，把最新技術(shù)有機融入新的教學內(nèi)容。企業(yè)兼職教師：要求具有一定的授課能力，在虛擬儀器技術(shù)相關(guān)工作崗位工作多年，對本行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢相當了解，對構(gòu)建基于虛擬儀器技術(shù)的測控系統(tǒng)和編寫虛擬儀器程序經(jīng)驗十分豐富?！窘滩摹⑿滦突铐撌交蚬ぷ魇绞謨浴縿⒖?虛擬儀器技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出版社.2024年1月2.韓思奇,高蘆寶,姚彬.LabVIEW虛擬儀器從入門到精通北京航空航天大學出版社2020年9月3.李晴，秦益霖.虛擬儀器應(yīng)用技術(shù)項目教程(第3版高職高專院校機電類專業(yè)規(guī)劃教材)中國鐵道出版社2021年1月【信息化教學資源、其他參考資料】1.“微知庫”國家資源庫/home/index2.美國國家儀器有限公司網(wǎng)站：/3.上海NI/zh-cn.html【實驗實訓條件與項目】實驗實訓室名稱主要設(shè)備（硬件、軟件）及臺套數(shù)虛擬儀器應(yīng)用實訓室計算機：安裝虛擬儀器軟件、硬件驅(qū)動虛擬儀器設(shè)備：ELVIS、myDAQ、myRIO五、考核評價考核項目考核方式成績比例過程考核學習態(tài)度根據(jù)課堂回答問題、學生出勤情況，由教師綜合評定學生的學習態(tài)度得分。10線上學習根據(jù)網(wǎng)絡(luò)教學平臺上視頻的觀看進度情況、線上作業(yè)完成情況、線上討論等結(jié)合的方式評定成績。20團隊合作根據(jù)任務(wù)完成情