虚拟仪器技术与应用 教学大纲

《虚拟仪器技术应用》教学大纲一、课程概述课程名称虚拟仪器技术与应用课程代码英文名称VirtualInstrumentTechnologyandApplication学分4适用专业智能控制技术、电气自动化技术总学时64课程性质□公共基础课程（□必修课、□选修课）专业课程（□专业基础课程、专业核心课程、□专业拓展课程）课程定位本课程是在对智能控制技术专业面向的就业岗位进行整体调研与分析的基础上，依据智能控制技术专业人才培养方案中对本课程的素质、知识和能力要求的一门专业核心课程。通过本课程的学习，使学生掌握理解图形化编程语言的基本概念，编程环境、语法规则、程序结构和编程技巧；掌握基于虚拟仪器测控系统的构成及基本设计思想，并培养其分析问题和解决问题的学习能力，具备继续学习专业技术的能力，在本课程的学习中渗透思想道德和职业素养等方面的教育，使学生形成认真负责的工作态度和严谨的工作作风，为后续课程学习和职业生涯的发展奠定基础。先修课程：《电路基础》、《模拟电子技术基础》、《数字电子技术基础》、《计算机信息技术》后续课程：《毕业设计》课程目标（一）素质目标（包括职业素养和育人目标）（1）具备爱岗敬业、诚实守信、遵纪守法等职业道德；（2）具备良好合作交流能力及团队协作精神、创新精神；（3）具备良好职场安全与健康意识；（4）具备良好的工程意识，严谨的工作作风，自觉遵守工程规范；（5）具备社会责任心与环保意识。（二）知识目标（1）理解虚拟仪器的基本概念、G语言的特点和编程方法；（2）了解虚拟仪器的体系结构；（3）掌握应用LabVIEW进行程序设计；（4）掌握应用虚拟仪器应用程序将通用计算机与功能化硬件结合起来，实现被测量的采集、分析、判断、显示、数据存储以及对被控对象的简单控制等；（5）初步掌握虚拟仪器的设计开发能力，掌握利用计算机开发各种专用仪器的知识基础。（三）能力目标（1）能使用LabVIEW软件编写应用程序；（2）能按照要求使用虚拟仪器设备搭建基于虚拟仪器测控系统；（3）能按照要求编写虚拟仪器测控系统程序，并对系统进行调试测试；（4）能够综合应用虚拟仪器知识，进行虚拟仪器系统的硬件和软件设计，构建实现一定功能的虚拟仪器测控系统。二、课程内容和要求序号课程单元主要教学知识点学习目标及能力要求育人元素融入途径、方式参考学时01项目1认识LabVIEW虚拟仪器的概念、体系结构能够描述虚拟仪器系统组成。工程意识、良好的习惯展示、操作4LabVIEW的环境、组成能够描述LabVIEW的组成及各部分作用。VI的创建、运行调试会创建简单的VI并调试运行VI。02项目2认识LabVIEW中的数据类型标量型数据（数值型数据、字符串型数据、布尔型数据）的应用、属性设置。能使用标量型数据，并对数据进行属性设置。规范命名程序和文档。展示、操作8结构型数据（数组和簇、波形数据、图形数据）的创建、应用及属性设置。能创建和使用结构型数据，并对数据进行属性设置。属性节点的创建和使用能创建属性节点，对控件进行动态属性设置。03项目3编写基于结构的程序For循环及应用，移位寄存器能用For循环编写VI，并使用移位寄存器良好编程习惯、规范命名程序和文档。展示、操作8While循环及应用能用While循环编写VI，并使用移位寄存器。条件结构及应用能用条件结构编写VI。顺序结构及应用，局部变量和全局变量能用顺序结构编写VI，会创建和使用局部变量。事件结构及应用事件结构设计VI。能用事件结构编写VI。04项目4读写与存储数据存取文本文件。会把数据存储文本型文件，并读取数据进行显示、处理等。良好编程习惯、规范命名程序和文档。4存取二进制文件会把数据存储为二进制文件，并读取数据进行显示、处理等。存取波形文件会把波形数据存储为.dat文件，并读取数据进行显示、处理等。05项目5典型虚拟仪器实验设备使用构建虚拟仪器测试测量系统；会描述虚拟仪器测试测量系统。工程意识、安全意识展示、操作10ELVIS使用会使用ELVIS编写简单的测量I/O程序myDAQ使用会使用myDAQ编写简单的测量I/O程序myRIO使用会使用myRIO编写简单的测量I/O程序06项目6交通灯控制系统设计前面板设计和控件制作会进行前面板设计、美化以及控件制作。工程意识、安全意识展示、操作8DO过程程序编写会应用DAQ的数字量生成过程编写交通灯控制程序。搭建硬件电路、系统调试测试会搭建硬件电路；运行和调试系统，并规范撰写项目报告。07项目7温度预警系统设计虚拟仪器温度采集系统构成会搭建基于虚拟仪器的温度采集系统。工程意识、安全意识展示、操作8模拟信号的采集（AI）、创建和调用子程序会编写主程序、编写和调用子程序。软件和硬件调试会运行和调试系统，并规范撰写项目报告。08项目8自动门仿真控制系统前面板设计、美化和控件制作会进行前面板设计、美化以及控件制作。工程意识、安全意识展示、操作6基于状态机的测控程序编写会编写基于状态机的称重主程序以及编写和调用质量转换子VI。搭建硬件电路、系统调试测试运行和调试系统，并规范撰写项目报告。09*项目9基于myDAQ的体温测量仪设计虚拟仪器体温仪系统构成会搭建基于虚拟仪器的温度采集系统。工程意识、安全意识展示、操作8模拟信号的采集、创建和调用子程序会编写主程序、编写和调用子程序。软件和硬件调试会运行和调试系统，并规范撰写项目报告。10*项目10基于myDAQ音频信号处理系统设计前面板设计、美化搭建硬件电路会进行前面板设计、美化以及控件制作。工程意识、安全意识展示、操作8基于myDAQ音频信号处理系统程序编写会编写基于状态机的称重主程序以及编写和调用质量转换子VI。搭建硬件电路、系统调试测试运行和调试系统，并规范撰写项目报告。11*项目11基于myRIO的智能楼道灯控制系统搭建基于myRIO的智能楼道灯控制系统硬件会搭建myRIO的智能楼道灯控制系统。工程意识、安全意识展示、操作8信号采集与控制程序会编写主程序、编写和调用子程序。软件和硬件调试会运行和调试系统，并规范撰写项目报告。12*项目12数字存储式录音系统前面板设计、美化，选项卡使用会进行前面板设计、美化以及控件制作。工程意识、安全意识展示、操作8搭建数字存储式录音系统硬件，设计录音系统软件。 能够应用LabVIEW，结合计算机自带声卡设计录音系统。能够根据系统功能要求编写录音系统程序。 搭建硬件电路、系统调试测试会搭建硬件电路；运行和调试系统，并规范撰写项目报告。（注：带星号的项目任选一个项目）合计学时：64三、教学组织与实施教学设计依托网络教学资源平台和实践一体化实践教学场地（虚拟仪器应用联合实训室），构建线上线下、课内课外立体教学体系。程教学过程中，设计模块化项目，学生为中心，完成项目的各个任务；设计综合项目，学生以小组为单位进行团队组织和学习，讨论研究。采取灵活的教学方法，启发、诱导、因材施教，注重培养学生的学习主动性和创新能力。教学方法1．项目导向、任务驱动教学法教学过程中坚持工学结合，以项目为导向、以任务驱动的学生技能学习。选取典型任务，涵盖相关知识点。注重培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力以及创新思维与技术综合应用能力。2．现场教学法在实训场所、生产一线进行现场教学，理论与实践有机结合，进行一体化教学，增强学生的感性认识，，提高学生的理解能力，易于学生掌握较抽象的知识点。3．“教、学、练、做”四位一体教学法坚持采用教、学、练、做四位一体教学法，边讲边学，边学边练，边练边做，讲、学、练、做相互交叉，学做合一、理实一体，使学生具有坚实的理论知识和过硬的实践技能。4．传统与现代结合教学法传统的板书与多媒体教学有机结合，使师生良好互动与技术媒体的信息良好展示得以充分的融合。教学手段1．多媒体在教学过程中全程穿插使用。2．恰当运用现代辅助教学手段。3．充分利用网络资源。学生可通过在网上直接下载本课程相关教学资源进行学习。四、教学条件【教师团队】专任教师：具备双师型教师素质，具备讲师（工程师）及以上职称，要求对虚拟仪器技术非常熟悉，并能够紧虚拟仪器技术的发展，把最新技术有机融入新的教学内容。企业兼职教师：要求具有一定的授课能力，在虚拟仪器技术相关工作岗位工作多年，对本行业现状及发展趋势相当了解，对构建基于虚拟仪器技术的测控系统和编写虚拟仪器程序经验十分丰富。【教材、新型活页式或工作式手册】刘科.虚拟仪器技术与应用[M].北京：机械工业出版社.2024年1月2.韩思奇,高芦宝,姚彬.LabVIEW虚拟仪器从入门到精通北京航空航天大学出版社2020年9月3.李晴，秦益霖.虚拟仪器应用技术项目教程(第3版高职高专院校机电类专业规划教材)中国铁道出版社2021年1月【信息化教学资源、其他参考资料】1.“微知库”国家资源库/home/index2.美国国家仪器有限公司网站：/3.上海NI/zh-cn.html【实验实训条件与项目】实验实训室名称主要设备（硬件、软件）及台套数虚拟仪器应用实训室计算机：安装虚拟仪器软件、硬件驱动虚拟仪器设备：ELVIS、myDAQ、myRIO五、考核评价考核项目考核方式成绩比例过程考核学习态度根据课堂回答问题、学生出勤情况，由教师综合评定学生的学习态度得分。10线上学习根据网络教学平台上视频的观看进度情况、线上作业完成情况、线上讨论等结合的方式评定成绩。20团队合作根据任务完成情