虛擬儀器技術(shù)與應(yīng)用 教學(xué)大綱

《虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用》教學(xué)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(xué)分4適用專業(yè)智能控制技術(shù)、電氣自動(dòng)化技術(shù)總學(xué)時(shí)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(duì)智能控制技術(shù)專業(yè)面向的就業(yè)崗位進(jìn)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(duì)本課程的素質(zhì)、知識(shí)和能力要求的一門專業(yè)核心課程。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握理解圖形化編程語(yǔ)言的基本概念，編程環(huán)境、語(yǔ)法規(guī)則、程序結(jié)構(gòu)和編程技巧；掌握基于虛擬儀器測(cè)控系統(tǒng)的構(gòu)成及基本設(shè)計(jì)思想，并培養(yǎng)其分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的學(xué)習(xí)能力，具備繼續(xù)學(xué)習(xí)專業(yè)技術(shù)的能力，在本課程的學(xué)習(xí)中滲透思想道德和職業(yè)素養(yǎng)等方面的教育，使學(xué)生形成認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，為后續(xù)課程學(xué)習(xí)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(jì)算機(jī)信息技術(shù)》后續(xù)課程：《畢業(yè)設(shè)計(jì)》課程目標(biāo)（一）素質(zhì)目標(biāo)（包括職業(yè)素養(yǎng)和育人目標(biāo)）（1）具備愛崗敬業(yè)、誠(chéng)實(shí)守信、遵紀(jì)守法等職業(yè)道德；（2）具備良好合作交流能力及團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、創(chuàng)新精神；（3）具備良好職場(chǎng)安全與健康意識(shí)；（4）具備良好的工程意識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，自覺遵守工程規(guī)范；（5）具備社會(huì)責(zé)任心與環(huán)保意識(shí)。（二）知識(shí)目標(biāo)（1）理解虛擬儀器的基本概念、G語(yǔ)言的特點(diǎn)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(jìn)行程序設(shè)計(jì)；（4）掌握應(yīng)用虛擬儀器應(yīng)用程序?qū)⑼ㄓ糜?jì)算機(jī)與功能化硬件結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)被測(cè)量的采集、分析、判斷、顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及對(duì)被控對(duì)象的簡(jiǎn)單控制等；（5）初步掌握虛擬儀器的設(shè)計(jì)開發(fā)能力，掌握利用計(jì)算機(jī)開發(fā)各種專用儀器的知識(shí)基礎(chǔ)。（三）能力目標(biāo)（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(cè)控系統(tǒng)；（3）能按照要求編寫虛擬儀器測(cè)控系統(tǒng)程序，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試測(cè)試；（4）能夠綜合應(yīng)用虛擬儀器知識(shí)，進(jìn)行虛擬儀器系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)，構(gòu)建實(shí)現(xiàn)一定功能的虛擬儀器測(cè)控系統(tǒng)。二、課程內(nèi)容和要求序號(hào)課程單元主要教學(xué)知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)目標(biāo)及能力要求育人元素融入途徑、方式參考學(xué)時(shí)01項(xiàng)目1認(rèn)識(shí)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(shí)、良好的習(xí)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(yùn)行調(diào)試會(huì)創(chuàng)建簡(jiǎn)單的VI并調(diào)試運(yùn)行VI。02項(xiàng)目2認(rèn)識(shí)LabVIEW中的數(shù)據(jù)類型標(biāo)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(biāo)量型數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行屬性設(shè)置。屬性節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)建和使用能創(chuàng)建屬性節(jié)點(diǎn)，對(duì)控件進(jìn)行動(dòng)態(tài)屬性設(shè)置。03項(xiàng)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(xí)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(huì)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(jì)VI。能用事件結(jié)構(gòu)編寫VI。04項(xiàng)目4讀寫與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)存取文本文件。會(huì)把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)文本型文件，并讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、處理等。良好編程習(xí)慣、規(guī)范命名程序和文檔。4存取二進(jìn)制文件會(huì)把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為二進(jìn)制文件，并讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、處理等。存取波形文件會(huì)把波形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為.dat文件，并讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、處理等。05項(xiàng)目5典型虛擬儀器實(shí)驗(yàn)設(shè)備使用構(gòu)建虛擬儀器測(cè)試測(cè)量系統(tǒng)；會(huì)描述虛擬儀器測(cè)試測(cè)量系統(tǒng)。工程意識(shí)、安全意識(shí)展示、操作10ELVIS使用會(huì)使用ELVIS編寫簡(jiǎn)單的測(cè)量I/O程序myDAQ使用會(huì)使用myDAQ編寫簡(jiǎn)單的測(cè)量I/O程序myRIO使用會(huì)使用myRIO編寫簡(jiǎn)單的測(cè)量I/O程序06項(xiàng)目6交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)前面板設(shè)計(jì)和控件制作會(huì)進(jìn)行前面板設(shè)計(jì)、美化以及控件制作。工程意識(shí)、安全意識(shí)展示、操作8DO過(guò)程程序編寫會(huì)應(yīng)用DAQ的數(shù)字量生成過(guò)程編寫交通燈控制程序。搭建硬件電路、系統(tǒng)調(diào)試測(cè)試會(huì)搭建硬件電路；運(yùn)行和調(diào)試系統(tǒng)，并規(guī)范撰寫項(xiàng)目報(bào)告。07項(xiàng)目7溫度預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)虛擬儀器溫度采集系統(tǒng)構(gòu)成會(huì)搭建基于虛擬儀器的溫度采集系統(tǒng)。工程意識(shí)、安全意識(shí)展示、操作8模擬信號(hào)的采集（AI）、創(chuàng)建和調(diào)用子程序會(huì)編寫主程序、編寫和調(diào)用子程序。軟件和硬件調(diào)試會(huì)運(yùn)行和調(diào)試系統(tǒng)，并規(guī)范撰寫項(xiàng)目報(bào)告。08項(xiàng)目8自動(dòng)門仿真控制系統(tǒng)前面板設(shè)計(jì)、美化和控件制作會(huì)進(jìn)行前面板設(shè)計(jì)、美化以及控件制作。工程意識(shí)、安全意識(shí)展示、操作6基于狀態(tài)機(jī)的測(cè)控程序編寫會(huì)編寫基于狀態(tài)機(jī)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(cè)試運(yùn)行和調(diào)試系統(tǒng)，并規(guī)范撰寫項(xiàng)目報(bào)告。09*項(xiàng)目9基于myDAQ的體溫測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)虛擬儀器體溫儀系統(tǒng)構(gòu)成會(huì)搭建基于虛擬儀器的溫度采集系統(tǒng)。工程意識(shí)、安全意識(shí)展示、操作8模擬信號(hào)的采集、創(chuàng)建和調(diào)用子程序會(huì)編寫主程序、編寫和調(diào)用子程序。軟件和硬件調(diào)試會(huì)運(yùn)行和調(diào)試系統(tǒng)，并規(guī)范撰寫項(xiàng)目報(bào)告。10*項(xiàng)目10基于myDAQ音頻信號(hào)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)前面板設(shè)計(jì)、美化搭建硬件電路會(huì)進(jìn)行前面板設(shè)計(jì)、美化以及控件制作。工程意識(shí)、安全意識(shí)展示、操作8基于myDAQ音頻信號(hào)處理系統(tǒng)程序編寫會(huì)編寫基于狀態(tài)機(jī)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(cè)試運(yùn)行和調(diào)試系統(tǒng)，并規(guī)范撰寫項(xiàng)目報(bào)告。11*項(xiàng)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(huì)搭建myRIO的智能樓道燈控制系統(tǒng)。工程意識(shí)、安全意識(shí)展示、操作8信號(hào)采集與控制程序會(huì)編寫主程序、編寫和調(diào)用子程序。軟件和硬件調(diào)試會(huì)運(yùn)行和調(diào)試系統(tǒng)，并規(guī)范撰寫項(xiàng)目報(bào)告。12*項(xiàng)目12數(shù)字存儲(chǔ)式錄音系統(tǒng)前面板設(shè)計(jì)、美化，選項(xiàng)卡使用會(huì)進(jìn)行前面板設(shè)計(jì)、美化以及控件制作。工程意識(shí)、安全意識(shí)展示、操作8搭建數(shù)字存儲(chǔ)式錄音系統(tǒng)硬件，設(shè)計(jì)錄音系統(tǒng)軟件。 能夠應(yīng)用LabVIEW，結(jié)合計(jì)算機(jī)自帶聲卡設(shè)計(jì)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(cè)試會(huì)搭建硬件電路；運(yùn)行和調(diào)試系統(tǒng)，并規(guī)范撰寫項(xiàng)目報(bào)告。（注：帶星號(hào)的項(xiàng)目任選一個(gè)項(xiàng)目）合計(jì)學(xué)時(shí)：64三、教學(xué)組織與實(shí)施教學(xué)設(shè)計(jì)依托網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源平臺(tái)和實(shí)踐一體化實(shí)踐教學(xué)場(chǎng)地（虛擬儀器應(yīng)用聯(lián)合實(shí)訓(xùn)室），構(gòu)建線上線下、課內(nèi)課外立體教學(xué)體系。程教學(xué)過(guò)程中，設(shè)計(jì)模塊化項(xiàng)目，學(xué)生為中心，完成項(xiàng)目的各個(gè)任務(wù)；設(shè)計(jì)綜合項(xiàng)目，學(xué)生以小組為單位進(jìn)行團(tuán)隊(duì)組織和學(xué)習(xí)，討論研究。采取靈活的教學(xué)方法，啟發(fā)、誘導(dǎo)、因材施教，注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和創(chuàng)新能力。教學(xué)方法1．項(xiàng)目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法教學(xué)過(guò)程中堅(jiān)持工學(xué)結(jié)合，以項(xiàng)目為導(dǎo)向、以任務(wù)驅(qū)動(dòng)的學(xué)生技能學(xué)習(xí)。選取典型任務(wù)，涵蓋相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。注重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)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(chǎng)教學(xué)法在實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所、生產(chǎn)一線進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，進(jìn)行一體化教學(xué)，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，，提高學(xué)生的理解能力，易于學(xué)生掌握較抽象的知識(shí)點(diǎn)。3．“教、學(xué)、練、做”四位一體教學(xué)法堅(jiān)持采用教、學(xué)、練、做四位一體教學(xué)法，邊講邊學(xué)，邊學(xué)邊練，邊練邊做，講、學(xué)、練、做相互交叉，學(xué)做合一、理實(shí)一體，使學(xué)生具有堅(jiān)實(shí)的理論知識(shí)和過(guò)硬的實(shí)踐技能。4．傳統(tǒng)與現(xiàn)代結(jié)合教學(xué)法傳統(tǒng)的板書與多媒體教學(xué)有機(jī)結(jié)合，使師生良好互動(dòng)與技術(shù)媒體的信息良好展示得以充分的融合。教學(xué)手段1．多媒體在教學(xué)過(guò)程中全程穿插使用。2．恰當(dāng)運(yùn)用現(xiàn)代輔助教學(xué)手段。3．充分利用網(wǎng)絡(luò)資源。學(xué)生可通過(guò)在網(wǎng)上直接下載本課程相關(guān)教學(xué)資源進(jìn)行學(xué)習(xí)。四、教學(xué)條件【教師團(tuán)隊(duì)】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(duì)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(jī)融入新的教學(xué)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(duì)本行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)相當(dāng)了解，對(duì)構(gòu)建基于虛擬儀器技術(shù)的測(cè)控系統(tǒng)和編寫虛擬儀器程序經(jīng)驗(yàn)十分豐富。【教材、新型活頁(yè)式或工作式手冊(cè)】劉科.虛擬儀器技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：機(jī)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(xué)出版社2020年9月3.李晴，秦益霖.虛擬儀器應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目教程(第3版高職高專院校機(jī)電類專業(yè)規(guī)劃教材)中國(guó)鐵道出版社2021年1月【信息化教學(xué)資源、其他參考資料】1.“微知庫(kù)”國(guó)家資源庫(kù)/home/index2.美國(guó)國(guó)家儀器有限公司網(wǎng)站：/3.上海NI/zh-cn.html【實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)條件與項(xiàng)目】實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室名稱主要設(shè)備（硬件、軟件）及臺(tái)套數(shù)虛擬儀器應(yīng)用實(shí)訓(xùn)室計(jì)算機(jī)：安裝虛擬儀器軟件、硬件驅(qū)動(dòng)虛擬儀器設(shè)備：ELVIS、myDAQ、myRIO五、考核評(píng)價(jià)考核項(xiàng)目考核方式成績(jī)比例過(guò)程考核學(xué)習(xí)態(tài)度根據(jù)課堂回答問(wèn)題、學(xué)生出勤情況，由教師綜合評(píng)定學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度得分。10線上學(xué)習(xí)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上視頻的觀看進(jìn)度情況、線上作業(yè)完成情況、線上討論等結(jié)合的方式評(píng)定成績(jī)。20團(tuán)隊(duì)合作根據(jù)任務(wù)完成情