电压表设计论文范文

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AD678是一种高档的、多功能的12位ADC,由于其内部自带有采样保持器、高精度参考电源、内部时钟和三态缓冲数据输出等部件,所以只需要很少的外部元件就可以构成完整的数据采集系统,而且一次A/D转换仅需要5ms。

在电路应用中,AD678采用同步工作方式,12位数字量输出采用8位操作模式,即12位转换数字量采用两次读取的方式,先读取其高8位,再读取其低4位。根据时序关系,在芯片选择/CS=0时,转换端/SC由高到低变化一次,即可启动A/D转换一次。再查询转换结束端/EOC,看转换是否已经结束,若结束则使输出使能/OE变低,输出有效。12位数字量的读取则要控制高字节有效端/HBE,先读取高字节,再读取低字节。整个A/D操作大致如此,在实际开发应用中调整。

由于电路中采用AD678的双极性输入方式,输入电压范围是-5～+5V,根据公式Vx10(V)/4096*Dx,即可计算出所测电压Vx值的大小。式中Dx为被测直流电压转换后的12位数字量值。

RS232接口电路的设计

AT89S51与PC的接口电路采用芯片Max232。Max232是德州仪器公司(TI)推出的一款兼容RS232标准的芯片。该器件包含2个驱动器、2个接收器和1个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。Max232芯片起电平转换的功能,使单片机的TTL电平与PC的RS232电平达到匹配。

串口通信的RS232接口采用9针串口DB9,串口传输数据只要有接收数据针脚和发送针脚就能实现:同一个串口的接收脚和发送脚直接用线相连,两个串口相连或一个串口和多个串口相连。在实验中,用定时器T1作波特率发生器,其计数初值X按以下公式计算:

串行通信波特率设置为1200b/s,而SMOD=1,fosc=6MHz,计算得到计数初值X=0f3H。在编程中将其装入TL1和THl中即可。

为了便于观察,当每次测量电压采集数据时,单片机有端口输出时,用发光二极管LED指示。

软件编程

软件程序主要包括:下位机数据采集程序、上位机可视化界面程序、单片机与PC串口通信程序。单片机采用C51语言编程,上位机的操作显示界面采用VC++6.0进行可视化编程。在串口通信调试过程中,借助“串口调试助手”工具,有效利用这个工具为整个系统提高效率。单片机编程

下位机单片机的数据采集通信主程序流程如图2所示、中断子程序如图3所示、采集子程序如图4所示。单片机的编程仿真调试借助WAVE2000仿真器,本系统有集成的ISP仿真调试环境。

在采集程序中,单片机的编程操作要完全符合AD678的时序规范要求,在实际开发中,要不断加以调试。最后将下位机调试成功而生成的.bin文件固化到AT89S51的Flash单元中。

人机界面编程

打开VC++6.0,建立一个基于对话框的MFC应用程序,串口通信采用MSComm控件来实现。其他操作此处不赘述,编程实现一个良好的人机界面。数字直流电压表的操作界面如图5所示。运行VC++6.0编程实现的Windows程序,整个样机功能得以实现。

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电表的反常规用法是近几年高考的热点问题，相对学生来讲也恰恰是一个难点问题。电表的反常规用法一般有这么两种设计方案，其一就是用电流表来测电压，题目里往往把已知确定阻值的电流表当作电压表使用或把一个电流表和一个定值电阻改装为电压表适用；其二就是用电压表来测电流，解题时需要把确定阻值的电压表当作电流表使用。

例1、现有一块灵敏电流表 ，量程为200，内阻约为1000，要精确测出其内阻R1教育学论文教育论文，提供的器材有：

电流表 (量程为1mA，内阻R2=50)；电压表(量程为3V，内阻RV约为3k)；

滑动变阻器R(阻值范围为0~20)；定值电阻R0(阻值R0=100)；

电源E(电动势约为4.5V，内阻很小)；单刀单掷开关S一个，导线若干。

(1)请将上述器材全部用上，设计出合理的便于多次测量的实验电路图，并保证各电表的示数超过其量程的1/3，将电路图画在图示的虚框内。

(2)在所测量的数据中选一组，用测量量和已知量来计算 表的内阻，表达式为R1=I2(R0+R2)/I1，表达式中各符号表示的意义是I1表示 表的示数，I2表示表的示数，R2表示 表的内阻，R0表示定值电阻的阻值毕业论文开题报告。

解析：此题目的本意是要考查学生对伏安法测电阻原理的掌握情况，但是该题目中所给出的电压表量程过大，只能用于保护电路使用。因此没有合适的电压表可以直接利用教育学论文教育论文，这时候我们必须依照伏安法测电阻的基本原理做出适当的改进，将电流表 和定值电阻R0改装成电压表，题目就迎刃而解了。

例2、从下面所给出的器材中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A1的内阻r1。要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据。

电流表A1(量程100mA，内阻r1约40，待测)

电流表A2(量程50，内阻r2=750)； 电压表V(量程10V，内阻r3=10k)；

电阻R1(阻值约100，作保护电阻用)； 滑动变阻器R2(总阻值约50)

电源E(电动势1.5V，内阻很小)；电键S，导线若干

(1)在虚线方框中画出电路图，标明所用器材的代号。

(2)若选测量数据中的一组来计算r1，写出所用的表达式并注明式中各符号的意义。

r1=r2I2/ I1 其中I1和I2分别表示A1和 A2的电流。

解析：本题给出了电压表和电流表，若采用下图所示的电路进行测量时教育学论文教育论文，电压表的示数不到满量程的1/20，测量值不准确，因为电表的示数没有接近量程的一半或一半以上。

因此，用上图所示的电路不能较准确的测量A1的内阻。这时候我们可以把已知电阻的电流表A2当做电压表来使用，电流表A2两端的电压可以由其示数和内阻推算出来，A2两端的电压也就是A1两端的电压，这样就可以较准确的测量出A1的内阻了毕业论文开题报告。

例3、使用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值(900-1000)。电源E，具有一定内阻，电动势约为9.0V；电压表V1，量程为1.5V，内阻r1=750；电压表V2，量程为5V，内阻r2=2500；滑动变阻器R，最大阻值约为100；单刀单掷开关K，导线若干。

(1)测量中要求电压表的读数不小于其量程的1/3,试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图。

或

(2)若电压表V1的读数用U1表示，电压表V2的读数用U2表示教育学论文教育论文，则由已知量和测得量表示Rx的公式为Rx= U1r1 r2/( U2 r1—U1 r2)或(U2—U1 )r1/U1

解析：该题目还是测未知电阻Rx的阻值的，显然本题目并没有给出电流表，我们不难发现本题里面已知两个电压表，而且电压表的内阻都是已知的，用电压表的读数除以本身的内阻就可得到通过自身的电流了，因此，我们完全可以把电压表当电流表来使用。

总而言之，类似的实验都是考查伏安法测电阻的基本原理，只要实验目的明确，充分利用题目所给出的器材，不难找出解题思路。

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前言：非接触式静电电压表主要通过静电感应原理、以及空气电离原理，对带电体的静电电位进行测量。其中静电感应是指，当测试探头接近带电体时，探头与被测带电体之间能够产生畸变电场，在测试仪表端能够产生电阻分压。该种表的测试结果比较准确，但是由于多种因素的限制，依然会存在很多误差，为此，在本文中将对这这些误差因素进行分析，并提出校验方法。

一、非接触式静电电压参数分析

直接感应式静电电压表是非接触式静电电压表的一种，在该电压表中，T为静电电压表测试感应板，CW为被测带电体与测试感应板之间的耦合电容，Rb和Cb分别为电压表的泄露电容、输入电容。在实际的电压测量中，被测带电体对地电压为U，那么T的对地电压为：

从以上公式分析中得出，由于电容随着板间距离的增加而减小，因此，对于同一一起来说，改变感应板与被测带电体之间的距离，就能够改变耦合电容。进而对实际的电压测试值产生直接影响。在被测物体电位保持不变的情况下，实际的测量值Ub会随着时间的变化，而发生指数规律的数值衰减。为了避免数值的衰减，并降低测量误差，需要使得Rb、Cb足够大，但是Cb增大，将会对测试中的灵敏度产生影响[1]。

二、非接触式静电电压表检验方法

2.1电压表连接

首先将标准电极板与高压源输出端相连，其中标准电极板需要采用刚度好，且电性能良好的金属材质。然后将待校验的静电电压表安置好，调整其探头，确保标准电极板与其探头之间的距离能够处于比较适合的位置，另外需要注意的是静电电压表需要接地。

在此时标准电极板与静电电压表探头，可以看成是两个平行电极板所组成的电容器。当高压源中出现输出电压时，两个平行板之间就会叉产生电场。电场中的电荷在电场力的作用下，聚集在极板上。在实际电压测量环节中，需要不断提升测量环节中准确度。可以采用分压的形式，将测量中的高压电输出连接至标准电压表中。

对标准电压表中的输出阻抗进行限定，其数值应该大于分压端的输出阻抗值的10/（Kf%）倍，其中Kf是分压器准确度等级[2]。

2.2电极板限定

2.3测量范围限定

不同类型的非接触式静电电压表的测量范围存在着差异定，如果使用者对表的测量范围不清晰，那么在实际测量中将会出现较大误差。同时不同测量范围的表与标准电极板和静电电压表探头之间距离有关。例如，在CH2290防爆型静电电压表中，当实际的测试距离为3厘米时，则电压表的测量范围需要限定在0-20KV，当测试距离大于3厘米时，其测试范围也应该增加。

当距离为8厘米时，测量范围在0-40KV，电压表中的读数应该在实际数值基础上乘以2倍。另外，在电压表校验环节中，需要注意防触电、防损坏等安全措施，避免电表虚接的现象。高压源应该尽量与带电体保持一定的距离，距离约为1米即可[3]。

三、结论

综上所述，在带电体电压测量环节中，影响测量准确性的因素有很多，不仅是测量距离与圆盘之间的直径问题，还与测量仪表口径的大小、电极形状等因素相关。目前，非接触式静电电压表的校验方法不统一，对影响电压表测量的因素分析，能够规范实际电压表的校验，对静电工程发展有一定的促进作用。

参 考 文 献

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中图分类号：TM912 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）02-0199-01

1 概述

光伏发电技术关系着开发利用绿色能源、改善生态环境和人民生活质量等重大问题，是目前研究的热点方向。光伏照明系统是应用光伏发电技术的实例，具有丰富的学术研究价值和经济社会效益。其中，光伏照明系统中的控制器是整个系统的核心，不仅要调节光伏电池的输出功率使之具备最大的转换效率，还要控制蓄电池充放电，所以控制器性能的优劣直接关系到整个光伏照明系统的效率。这就要求在搭建实际光伏照明系统前要对系统的进行测试。相关参数的获取，对于优化选取实际光伏照明系统的单元组件，设计出高效实用的光伏照明系统具有非常重要的意义。本文设计了能够测试控制器和照明系统其他组件各种性能参数的测试系统。该系统能够实现同时测试控制器的多项性能参数。通过实际测试，可以确定使太阳能转换效率最高、照明系统工作最稳定的控制器。

2 光伏照明系统的组成

太阳能照明系统包括：太阳能电池组件、蓄电池、太阳能充放电控制器、直流负载及其驱动电路，如图1所示。系统各部分容量的选取配比，需要综合考虑效率、成本和可靠性等问题。在带负载实际应用过程中，应该考虑到连续阴雨天的情况，对系统容量留出一定裕度。

作为光伏照明系统的输入，光伏电池为整个系统提供电能，蓄电池是整个系统的储能部分，白天将太阳能电池输出的电能转换为化学能储存起来，夜间将化学能转换成电能输出到照明负载。太阳能控制器是整个系统的控制核心，它是以单片机为核心辅以逻辑控制电路来实现系统中光伏电池最大功率点跟踪（MPPT）、蓄电池容量预测和蓄电池充放电精确控制，以满足太阳能照明系统在不同工作状态下的稳定运行与准确切换的要求，从而提高太阳能照明系统效率，确保系统运行稳定，并延长蓄电池的寿命。

3 测试系统设计

在实际中检测控制器的电流电压，时间控制等参数需要分开多次测量，不能一次完成，这加长了实验的时间，降低了实验的准确度，使整个检测过程显得繁琐而复杂。本测试装置制作目在于：通过一次实验检测出所需要的控制器的主要参数，将电流、电压、时间等参数的测量综合到一个系统中，检测出控制器的性能好坏，得出系统中各个组成部分的最佳配比。

光伏照明测试系统的原理是通过光伏系统的电路设计，将电流表，电压表，定时器连接到测试系统中，设计阳光模拟装置，用来模拟太阳光，提供太阳能电池板光源，在整个系统的运行过程中通过对充放电过程的测试，并用电流表，电压表进行数值记录，来了解控制器的各项参数，方便快捷的检测试过充过放参数时可以快速，方便的更换为稳压电源来进行测试。

4 太阳能控制器特性测试

选择两种型号的太阳能控制器，用本论文中自行设计的光伏照明测试系统对控制器的性能参数和整个系统的效率进行测试，选择出性能最优良的控制器。测试的参数项目有太阳能控制器的光控点、自耗电、过充、过放电压、过放返回电压和延迟时间。

测试过程：将控制器连接进测试系统，并将系统通电（交流 220V），交流电是为了给测试系统的电流表，电压表和定时器供电。在空载情况下测试控制器的自耗电，从放电测试的电流表中显示的数值即是控制器的自耗电。测试完控制器的自耗电后将蓄电池接入系统，将光伏照明测试系统各个组成部分全部连接到系统中，太阳能电池组件为2 块 12V/5W 的板并联，总功率为 10W。负载是3并联的LED 灯泡，电压都是12V，其功率分别为1W、3W、4W。蓄电池选择12V/10AH 的铅酸电池。测试环境中无光，为了模拟测试过程中的黑天情况。

将滑动变阻器的主调旋钮和微调旋钮全部调至最大值，使模拟光照度达到最大，太阳能电池板将光能转化为电能通过控制器为蓄电池充电，在充电电流表上显示电流数值，充电电压表上显示太阳能电池板的电压值。在电池板给蓄电池的充电过程，负载不亮，相当于室外的白天情况，将滑动变阻器的主调旋钮和微调旋钮全部调至最小值，相当于夜晚情况，观察负载 LED灯泡是否立刻亮，如果即刻变亮，说明控制器的延迟时间为零，即没有延迟时间。如果负载没有立刻亮，则通过定时器来记录时间，当负载LED 灯泡亮时，定时器上显示的数值即为控制器的延迟时间。

将系统选定在给太阳能电池板给蓄电池充电状态，阳光模拟箱中的灯泡调到最亮，太阳能电池板给蓄电池充电的充电电压不断升高，当升到某一数值时，控制器开始保护，切断充电电路，保护蓄电池，从充电电压表上记录这个电值，这个值就是控制器的过充电压。 将系统选定在蓄电池给负载 LED 灯放电的状态，为了方便试验测试和保护蓄电池用直流电源来代替蓄电池，模拟放电过程中电压的变化，调节直流电源的电压值，不断降低，当降到某一数值时，控制器开始保护，切断放电电路，负载 LED 灯熄灭，记录放电电压表上的电压值，这个数值就是控制器的过放电压值，当负载 LED 灯熄灭后，调高直流电源的电压值直到负载 LED 灯再次亮起，记录此刻放电电压表上的数值，这个临界电压值就是控制器的过放返回电压值。这些测试的数值就是控制器的性能参数值。

5 结论

本论文的主要工作是设计了光伏照明测试系统，以具体数值的形式直观的显示出光伏电池板对蓄电池的充电参数值以及蓄电池对负载LED的放电参数值。测试系统最重要的测试功能是对系统核心部件太阳能控制器的测试，在系统的实际工作过程中测试出控制器的性能参数，对各款控制器进行检验和评估，选择出最优化的太阳能控制器，使整个太阳能LED照明系统的效率最大化。并在实际工程中进行应用。

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实验复习是初中物理教学的重点和难点。根据多年来数百份中考物理试卷抽样分析得知，在学生的实验能力考核中，实验题得分率较低，原因是多方面的，但大多数是复习时单纯重复课本中的几大实验，淡化了实验复习效果。事实表明，实验复习应在原有基础上，根据不同实验要求创设出新的实验环境，调动学生积极性，挖掘和拓展概念规律的内涵和外延，增大实验容量，有效利用实验复习时间，更好地培养和发展学生的发散思维能力和操作能力，达到事半功倍的复习效果。

一.创设实验环境，展示实验通性

分析近几年来全国各地中考物理试卷可知，中考物理实验题型基本要求大致为：能分清实验仪器的名称、用途及装置结构；熟悉实验原理、目的及实验器材；能根据实验目的设计实验方案、步骤和有关表格；会画有关示意图；掌握操作过程；会读各种仪表示数；会填写实验报告；会根据原理公式进行相关的计算；会判断实验过程中的操作错误或装置错误；会分析处理实验数据；会分析和排除实验中的故障；会根据条件设计探究性实验。实验复习围绕上述内容进行强化训练大有裨益。创造性是中考物理实验题的灵魂，实验复习着重体现实验内容与创造性紧密联系，突出学以致用的原则，有效促进学生运用学科知识解决实际问题的能力。比如复习用刻度尺测物体长度实验时，设置这样一些情景：用刻度尺能估测矿泉水瓶的容积吗？用刻度尺还能做哪些实验？引导学生积极思考，反馈出多种信息：声学中，验证音调与频率有关；热学中，钢尺和木尺测同一物体的长度不等，说明不同材料的热胀冷缩程度不同；电学中，塑料尺、木尺可做摩擦起电实验、绝缘体实验；力学中，尺可当简易杠杆使用教育学论文，与报纸配合可验证大气压是很大的，可制作跷跷板，特殊长度测量中离不开刻度尺。可谓“一尺激起千层浪”，使之形成科学思维方法，让学生把手里的“冷粑团”加工成美味佳肴。

二.创设实验环境，丰富实验内涵

素质教育替代“应试教育”，旨在全面发展和提高学生的创新能力。新课标的落实给中学物理实验教学带来了生机，为初中物理实验复习创设了有利条件。在实验复习课中，应充分发挥实验室的功效，比如复习电阻和电功率的测量，实验室仍摆出伏安法测电阻的器材，而黑板上的实验要求却大有变化：①若将电流表换成一个已知电阻的小灯泡，能否测出未知电阻和电功率？②将电压表换成已知电阻的小灯泡，能否测出未知电阻和电功率？③伏安法测电阻中，电流表无示数，如何用电压表检查其断路位置?④测小灯泡额定功率时，电源电压为6伏，灯泡额定电压为3.8伏，电压表15伏量程已坏不能使用，其余器材完好，不能换用其他仪器，如何测出小电灯泡的额定功率呢？画出电路图并加以说明。⑤电源电压为4.5伏，现只有一个电流表，一只标有“0.2A”的小灯泡，一个开关和一只“20Ω 2A”的变阻器，若干导线，估计小灯泡的电阻为12.5欧左右，能否测出小灯泡的额定功率？⑥用电能表，秒表如何从测出一个用电器的功率？⑦上述测量中用了哪些近似条件？通过布障设疑，加深知识横向和纵向联系，丰富了实验内涵，又如测量密度实验时，可列出下列条件：①不规则小金属块、细线及轻弹簧、刻度尺、盛有适量水的容器，测金属块的密度。②细杠杆和支架、盛水容器、砝码、细线、刻度尺，测量金属块和密度中国学术期刊网。③弹簧秤、盛水容器、细线、小金属块、未知液体，测量小金属块的密度和未知液体密度。④一些金属粒、烧杯和水、天平、砝码，测量金属粒的密度。⑤压强计、刻度尺，测待测油的密度。⑥U型管和水、刻度尺，测量菜油密度。到此，学生对密度测量有了较深认识，对密度内涵形成丰富认识，复习其他它演示实验及学生实验进亦如此。

三.创设实验环境，拓展实验内容

简单的重复，平铺直叙的讲述不利于实验复习。实验复习课灵活多变，旧题型新包装，使学生有耳目一新的感觉。可以将近几年中考物理实验题型加以整理，梳理成型，归纳成类，通过训练操作逐步形成规律，在新、趣、奇中享受成功的喜悦。如复习密度测量时，附加条件不同，解决方法也各异：①一大池盐水体积为V，给一质量为M的量筒教育学论文，天平和砝码，估测池中盐水里含盐的总质量，写出简要的步骤和最后表达式。②一块坚硬岩石质量约1千克，要求在一般家庭条件下用杆秤为主要测量工具，粗略测量这块岩石的密度，请简要写出测量密度的主要过程。③给你一支弹簧秤、空瓶、水、油，如何测出油密度？④一个量筒，水和金属盒，用这些工具能测出该金属盒的密度吗？若能测出，写出方法和最后的表达式；若不能，还需哪些器材？金属盒能放入量筒内吗？⑤为测石蜡块的密度，无天平量筒，只有两个杯子和一桶水，一根大头针还有一根自行车胎气门芯用的细长橡皮筋，请写出实验原理，操作步骤和最后密度表达式，蜡块可放进杯里。⑥用天平、刻度尺可以测出地图上某地的面积吗？把知识拓展，避免学生背实验步骤、画实验图的呆板复习方法。

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中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)18-31739-01

Experimental Teaching Reform of Sensors Course

ZHANG Huai,Chen Fu-jun,YANG Yong,LIANG Feng

(Huanghuai University,Zhumadian 463000,China)

Abstract:Sensors is a most practical course, the students can verify theories through an experiment, and can strengthen the cultivation of the student’s innovation and practice ability. Aimed at the present situation of the experimental teaching for sensor of our university, we do some beneficial reform and the aim is to improve the practice ability of students and cultivate the innovative talents.

Key words:sensor experiment;teaching reform;cultivation of innovative talents

传感器技术作为现代三大信息技术之一，广泛应用于工农业生产及日常生活中，是测控过程中反映被测对象、保证控制质量的重要一环，也是自动化、测控技术、机械电子等专业的一门实践性和应用性很强的基础课。随着计算机技术，信息技术和网络技术的发展，传感器技术与应用也飞速发展，而传统的传感器教学尤其是实践环节的教学迫切需要改革创新。为此，针对我校传感器实验教学的现状做一些有益的改革，旨在提高学生对传感器原理及特性的理解并进而达到设计和应用的目的，培养高素质技能型人才。

1 我国传感器及实验教学的发展及需求

传感器及智能仪器仪表自上个世纪60年代以来一直作为自动化、测控技术、机械电子等专业的一门专业课程，特别是进入80年代后，国际上出现了“传感器热”：日本把传感器技术列为80年代十大技术之首，美国把传感器技术列为90年代的关键技术，我国把传感器技术列为“八五”、“九五”的重点研究项目之一；并且2003年3月国家教育部紧跟国际科技发展步伐，已将传感器的教学纳入到普通高级中学物理课程的教学体系中。由此可见，传感器在当今科技发展及国民教育体系中所处的重要地位。而对于传感器本身又是一门实践性和应用性很强的学科，而且传感器实验教学是整个教学环节中的一个重要子系统，因此，加强传感器实验教学以适应我国高等教育的任务――培养学生创新精神和实践能力的需求。

2 传感器实验教学的现状

长期以来，理论教学重于实验教学的观念根深蒂固，影响了传感器教学的效果。传统的传感器教学尤其是实践性环节迫切需要改革创新。传统的传感器实验教学的问题主要反映在以下几个方面：

2.1教学中存在不重视实验的倾向

实验教学是理论知识和实验活动、间接经验与直接经验、抽象思维和形象思维、传授知识与训练技能相结合的过程。但是，对传感器实验教学现状的调查结果表明，目前很多高校在教育观念上，仍存在着重理论、轻实践，重理论知识传授、轻动手能力培养的倾向，在课程体系上，实验教学少有独立的教学体系以及相应的学分评价体系，实验课从属于理论课，实验内容含在理论课程中，实验学时与内容的开设随意性强，随意削减实验学时成为普遍现象，实验课时同理论课时比例不太合理等问题，从而大大影响了学生对传感器特性的理解及在传感器应用中解决实际问题能力的培养。

2.2实验项目验证型多于设计型

目前，我系使用的传感器实验装置是由浙江高联科技开发公司提供的CSY2000D型传感器检测技术实验台，它所提供的实验项目大多为验证性实验，虽然各传感器透明式封装比较直观，但缺乏设计性、综合性要求，与工程实践脱节严重。

2.3教学方式单调枯燥

传统的传感器实验教学是注入式的，从实验原理、步骤、实验注意事项，甚至连实验结果都面面俱到地由老师讲解，然后由学生“按方抓药”地操作。这使学生处于消极被动的地位，影响其学习主观能动性的发挥，严重阻碍了学生的全面综合素质的培养。

2.4实验经费投入不足

实验室建设对各高校来说是一项重要的投资，特别是对于一般的普通高校在资金有限的情况下，对实验室的建设投入更少；而传感器又是精密测量仪器，一般单个售价都在50元以上，我系于2003年购置的6台CSY2000D型传感器检测技术试验台就高达1.83万元/台。因此，在资金紧张的情况下，使得高校扩招后由原来的一名学生一台设备，改为2～3人一组，这样在实验过程中往往一个学生做，同组人旁观，教学效果很不理想。

3 改革与探讨

实验教学是高等院校教学的重要组成部分，是对课堂所学理论知识的直观认识和拓展应用，是学生理论联系实际的重要途径，它在培养学生综合素质和创新能力方面有着不可替代的重要作用。因此传感器实验教学必须从理论教学中解脱出来，实验教学应与本课程特点紧密结合，做一次全面的改革：

3.1深化传感器实验教学改革，着力培养学生动手能力

为推进我国全面的素质教育，培养学生创新精神和实践能力，根据传感器实验教学的现状和面临的问题，充分调研，对目前的传感器实验教学进行全面改革：从本科培养计划的约束，到实际实验教学的实施；从教师的教学观念，到学生的实验的目的等各方面都要充分认识到传感器实验在传感器教学中的重要性，在实际实验教学中不断培养学生独立的操作动手能力。

总体上说，注重引导，加强实验考核，使学生普遍对实验重视程度提高，能主动预习准备实验，甚至带着问题进实验室，学生的动手能力明显增强。

3.2切实加强传感器实验室基础建设和科学管理制度

实验器材是开展实验教学活动的基础平台，虽然传感器实验器材价格相对较贵，但也应逐渐增加传感器实验室经费的投入，除了确保正常的教学实验所需各项经费外，还要投入一定经费改进和完善现有仪器设备。同时，还要加强实验室科学管理制度的建设，现在各高校的实验室管理专职人员紧缺，一般由理论课老师来担任实验的教学和实验室管理，其间存在管理漏洞，仪器损坏无法及时维修，严重影响实验教学的开展。因此，传感器实验室要根据本学科的特点和自身条件建立切实可行的实验室管理制度和实验操作规程，逐渐形成较为完整的实验教学管理和保证体系。

3.3加快传感器实验教材的编写

实验教材是提高实验教学质量的重要环节。传感器实验是近几年才在各高校普遍开设，据调查现阶段各高校采用的传感器实验教材都是在厂家提供的仪器使用指南的基础上编写的讲义，缺乏规范性、普适性。根据高校实验教学改革和本学科发展的现状更新充实实验教学内容和教学方法，编写配套的、高水平的传感器实验教材是刻不容缓的。

3.4改革传感器实验教学的内容及方法

3.4.1实验教学内容的改革

为了突出实践教学，培养学生的应用意识、工程实践能力，使学生“消化理论、发展能力”我们对该课程的实验内容进行了较大改革：一方面保留了一些基础验证性实验，如电阻应变、电涡流位移特性、光纤传感器位移特性实验等，使学生通过这些实验，理解传感器的基木原理和特性，消化教学内容；另一方面开设一些设计性实验，如我们利用电阻应变片设计了数字电子秤，以及结合单片机知识设计出自动避障小车和全自动洗衣机控制器等，通过学生自己制作出一些小产品模型，使学生进一步认识到课堂中学过的传感器在其中的限位、距离检测等作用。在教学过程中除了要求学生写出实验报告外还要求撰写设计论文，这样更能够将设计思想、方案论证、技术路线等一些列创造性工作反映出来，同时还可锻炼学生的总结能力，为将来撰写科技论文奠定基础。

3.4.2实验教学方法的改革

实验课是验证理论、应用理论、锻炼学生动手能力的重要环节。在实验指导的方法上,我们进行了一些改革探索，在实验指导过程中,注意因材施教,采用启发式教学方法,提示学生是否有更好的改进方法等等。如电阻应变实验中对电子秤标定时反复调节Rw3、Rw4直至托盘空时电压表显示为0v、200g砝码时显示为0.2v。反复调节最终是可以达到要求，当学生反复调节几次没达到预期要求时可能不耐烦了，这时提示学生根据电阻应变式传感器的测力原理及输入输出特性――线性关系，分析电路中Rw3、Rw4的作用可以看出Rw3起调节放大倍数――即线性关系中的斜率、Rw4起零点参考电压调节――线性关系中的初始值的作用，经过这样比较对应后，很快可以得出这样的快速调节方法：当托盘空时，调节Rw4使电压表显示为零；然后将10个砝码全放入托盘，调节Rw3使电压表显示为0.2v；然后去掉全部砝码记下此时电压表读数v0 (如0.002v)；再将砝码全放入托盘调节Rw4使电压表显示为0.2-v0（如0.198v）；最后再调节Rw3使电压表显示为0.2v即可。通过像这个实验一样的实验教学方法改革,我们认识到如果在每次实验指导中都能够采用启发式的方法启迪学生，发展学生的发散思维能力，那么一定能使学生举一反三，达到学以致用的目的，同时还可激发学生的创新兴趣。

3.5建立科学的实验考核方案

成绩评定方式对于实验教学十分重要，它是这次传感器实验教学改革实施的总体指挥棒。学生最关心的就是成绩，我们要充分利用这一法宝设计较为合理的考核方案，既能达到考察的目的，同时使学生通过试验不仅能很好理解理论知识，还可以培养学生的动手、创新能力。为此，将成绩评价定位在是否理解并灵活应用所学知识，以及鼓励创新思想和创新实践过程，而不仅仅是结果正确与否。在总结多年实验课经验的基础上，采用两种结果验收相结合的形式，一种形式是当面验收，通过演示和口头介绍展示实验过程及实验效果，并完成高质量的实验报告（包括利用VC、vb、matlab等软件实现对测量数据的分析及相应的改进措施和仿真），这种方式是学生实践活动结果的直观体现；另一种形式是提交撰写设计论文，相对与前者，这种形式更能够将设计思想、方案论证、技术路线等一些列创造性工作反映出来，同时还可锻炼学生的总结能力，为将来撰写科技论文奠定基础。学生的最终实验成绩是这两部分成绩的综合。

4 结束语

关于传感器实验课教学改革涉及面广，环节多，是个比较复杂的问题。我们只是在这方面做了一些有益的尝试，并取得了一定的成功经验。我们改革的目的很明确，就是要让学生感觉到每一个实验都是一次挑战，要想取得成功必须要有充分的准备、严谨的态度、细致的操作和灵活的思维。每一次实验的完成，不仅要让学生的实验能力得到充分的训练和提高，更重要的是要激发学生的主观能动性和创造性。只有这样才能为国家培养出具有较高的全面素质的一流人才。

参考文献：

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DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.10.244

掘进机电气系统是设备的控制核心，控制着各个电机的启动停止，同时对掘进机其他组成部分的工况进行监控和综合保护，与液压系统及水路系统互相配合，可控制整机完成掘进生产作业。

1 电气系统概述

掘进机电气系统主要由隔爆兼本质安全型掘进机控制箱（以下简称 电控箱）、隔爆兼本质安全型按钮操作箱、隔爆型声光报警装置、隔爆型照明灯、隔爆型控制按钮、低浓度甲烷传感器以及整机多个工作机构部分的电机组成。其总体布置如图1所示。

2 电气系统构成

掘进机电控箱大多采用PLC可编程逻辑控制器作橹骺氐ピ，人机界面采用彩色液晶显示屏，这种控制系统的优点是编程简单、性能稳定、系统主参数以及故障可视化，方便日常检修维护。电控箱位于掘进机整机的左后方，左右箱门和接线腔盖板均用标准螺栓与箱体紧固连接，保证安装于内部的电气元件不受外界恶劣环境影响。电控箱壳体由钢板焊接而成，壳体分为上下两个腔，均为隔爆型结构。下腔为电气件安装腔，腔内装有驱动板、控制板（两块）、视窗板及隔离开关等；上腔为接线腔，腔内装有数组接线柱。

控制板分两块，一块左门板，装有FX3U系列可编程控制器及模拟量模块、本安电源等。另一块右门板，装有中间继电器、电机集成保护器、开关电源等电气件。

视窗板装在电控箱体的前侧中间部分，有四个显示窗口，依次装有电压表、电流表以及两块焊接有LED指示灯的发光板。其中电压表显示系统供电电压、电流表显示切割电机的实时电流，两块发光板指示系统故障及各个电机的故障。

电控箱的上腔为接线腔，其中有一组陶瓷接线端子用于连接电控系统的供电电缆，五组接线端子用于连接整机电机和十二个七芯接线端子用于连接系统元件，此外接线腔内装有两个接地端子用于连接地线。电控箱两侧及背面设置有不同尺寸的十六个电缆引入装置，供控制箱与其它元件连线。

与电控箱配套连接有一个隔爆兼本质安全型按钮操作箱，操作箱箱体采用钢板焊接而成，分为本安元件腔和隔爆元件腔两部分。本安元件腔布置有十二个操作按钮，用以控制各个电机的启动停止，通过一根19芯控制电缆与电控箱连接；隔爆元件腔布置有一个液晶显示屏，用以显示电控系统的主要参数，例如电压电流，电机温度，电机运行状态等，当电控系统出现故障时，该显示屏也会实时显示故障内容，方便使用者及时排除故障。显示屏通过一根7芯控制电缆与电控箱连接。

电控箱及操作箱外观如图2所示。

3 小结

本论文研制的掘进机电气系统具有防护等级高、体积小、操作简便、集成有多种保护等优点，可长期工作在煤矿隧道等恶劣环境中。该电控系统人机界面采用工业用液晶显示屏，工业用液晶显示屏可图文显示，显示容量大，参数及故障直观可见；同时系统采用总线通信技术，可减少大量接线，拆装十分方便。

参考文献：

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《物理课程标准》指出：“应当重视将信息技术应用到物理教学中。”在物理教学中，教师通过运用信息技术手段和方法把容易混淆或是难以理解的物理概念加以展示，使静态的知识生动化，促使学生动手、动脑，不断揭示概念所反映的客观世界的多种矛盾，分清主次、搞清楚各种矛盾的相互依存关系及发展方向，让学生既获得了知识、又掌握了方法，培养能力，从而真正实现物理概念教学的目的。

一、呈现物理情景，引入概念

建构主义认为：“学生的知识不是通过教师传授获得的，而是学生在一定的情境中，借助教师和同学的帮助，利用必要的学习资源，通过一定建构的方式获得的。”因此，在物理概念引入教学中，运用信息技术呈现物理情景，能使学生在视觉、听觉等多种感官上全方位地受到刺激，从而有效激发学生的好奇心，点燃学生的思维火花。

如，“动能”教学时，我把龙卷风、海啸、水库放水等动态视频组合在一起加以呈现，学生看到大树拔起、车辆掀翻、堤坝冲毁、房屋倒塌的画面后非常震感，也提了许多问题：“龙卷风怎么形成的?力量怎么样厉害?” “水狂泻下怎么会如此厉害?这是什么能量?”……这样以信息技术呈现物理现象，无论是视觉效果还是听觉效果，都能给学生深刻的印象，让学生对自然界物体具有的某种“能力”获得一种强烈的感受和直观的认识，从而为建立“动能”的概念打下基础。

因此，在物理概念教学中初中物理，创设与形成物理概念有关的生动的、新颖的情境，使学生感知大量的感性材料，对物理现象有一个明晰的印象，有利于学生形成正确的物理概念，加深理解物理规律。

二、揭示本质属性，理解概念

物理概念的建立过程是在物理环境中学生通过观察、实验获取必要的感性知识，并与自己认知结构中原有的概念相联系的基础上，通过同化或顺应不断加深认识和理解概念的。因此，在教学中运用信息技术为学生提供充分的感性认识的基础上，引导学生进行分析、综合、抽象，摒弃现象和过程中那些表面的、偶然的、次要的等非本质的东西，以揭示现象和过程的本质属性。

如，“重力”教学时，我先播放铅球和跳高比赛的视频录像，然后提出问题：奋力投出的铅球和跃过横杆的运动员最终会处于怎样的状态？这样的竞技项目挑战的是人类的什么极限？问题的提出，激起了学生浓厚的兴趣。待学生回答之后，再播放神舟七号航天飞船成功升上太空和宇航员在飞船舱内的生活和工作情景的视频，再一次提出问题让学生思考：在远离地球的太空中，宇航员可以用任意的姿势“漂浮”在船舱中，这又是什么原因呢?

这样，借助信息技术展示现实生活中的重力现象，丰富了学生的感知，激发了学生积极思维，在鲜明对比的情境中，抽象概括出重力概念的本质属性，使学生深刻认识到:重力是由于地球的吸引而产生的。

三、突破教学难点，深化概念

将物理学科教学与信息技术整合，利用信息技术辅助教学无疑为课程目标的实现提供了近乎完美的渠道。信息技术独有的“模拟”作用，不仅能真实生动地再现各种难以理解的、抽象的物理知识，激励学生参与教学过程，而且可以有效突破物理教学中的重点和难点问题，深化概念规律的理解。

如，“电流”一节，难点是学生无法观察到电流的形成与方向，因此，电流的概念理解起来比较困难。在教学时，我利用Flash软件进行仿真“模拟”，把电池组、小灯泡、开关、导线连成实物电路。然后闭合开关，电流(用红色线条表示)从电源正极(用“+”表示)流出，通过小灯泡时，灯泡发光，最后回到负极(用 “一”表示)，形象、直观一目了然。师生通过对这一直观模拟实验的观察、分析、归纳和总结，很快就能够理解电流的形成、方向这一重点、难点，对“电流”的概念也就有了更深层次的理解。

因此，在物理教学中，教师应充分利用信息技术教学手段，根据教学内容精心设计，把抽象的、枯燥的物理知识原理转化为生动的、具体的图像，帮助学生在头脑中建立正确模型中国。从而有效突破教学难点，加深对物理概念的理解。

四、动态分析过程，活化概念

物理概念与规律的教学是物理教学的核心。物理现象、物理过程的相互联系及其发展趋势是靠物理规律建立的。在物理规律教学中拓展概念教学，运用信息技术的动态变化功能，进一步揭示和理解相关概念之间的相互关系，形象直观地“顿悟”概念的内涵。这有利于概念知识沿网状同化，从而达到活化概念的目的。

初中物理如，有关滑动变阻器的滑片移动时初中物理，电流表、电压表示数变化情况的判断以及变化范围的计算问题，一直是历年中考物理试题和各种物理竞赛中的热点。而学生普遍感到此类题难度大，得分率也较低。

如右图所示的电路中，滑动变阻器R2的滑片P向右移动。请分析电流表和电压表的变化情况。教师在引导学生分析时，可充分利用信息技术的动态变化功能，制成课件进行以下动态分析：把电压表和电流表等效替换，电压表等效于开路，电流表等效于一条导线。由此不难看出，电路中的电流只有一条道路，即串联电路，电压表测量的事滑动变阻器的电压。

这样，运用信息技术对电路进行动态分析，既让学生充分理解了电路的规律，也加深学生对电学部分相关概念的具体认识，深化和活化了物理概念，收到良好的教学效果。

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中图分类号：TU857文献标识码： A

一、前言

 当前电梯检验人员在现场存在以下问题：

⑴仪器不便于使用。携带检验仪器过多，增加装载携带的负担；检验仪器频繁交替使用，容易发生遗失；单项检验准备时间较长，需交替使用不同的检验仪器。

⑵数据不利于保存。单项检验完成需手工填写单项检验数值，很繁琐；纸质表单易损坏，不易保存；检验记录单遗失、损坏、字迹不清时需重新检验；现场有可能发生检验仪器没电、损坏、配件不齐等不确定因素导致单项无法检验。

⑶仪器不便于维护。检验仪器平时的维护工作繁重，例如：更换电池、校准仪器等；后勤维护繁重，各种仪器的配套电源都不同，如9v电池、5号电池、7号电池、其他异状电池等；检验仪器的使用率高，故障和损坏率也高，每年采购经费居高不下等。

二、电梯综合测试仪的原理与构成

1测试仪框图

本测试仪拟实现对温度、声级、电压、电阻、电流、距离、照度等信号的采集，系统框图见图1。

图1 测试仪系统框图

2传感器选择

目前常用的检验检测仪器大多是带液晶数显的检测终端，随着科技的发展，各种数字传感器、微型处理器的不断发展，可以使用各类成熟的传感器，结合数字采集和高速数字运算功能，开发出全数字的专用综合测试仪器，从而替代现有各种独立使用的测量仪表。

根据国家或地方有关电梯检验的技术标准，选取部分可以使用电类测量检测仪器的测量参数，并确定传感器如下：

电类：交流电压、交流电流、直流电压、电阻测量4种全数字传感器；

环境类：照度、温湿度、声级3种数字传感器；

测量类：激光非接触速度传感器；

3指标参数

 电流：AC30A精度≤2%；

 电压：DC500v精度≤2%；AC500v精度≤2%；

 电阻：200Ω，精度≤2%；

 温度精度0.5°；

 湿度、电类参数，误差±5%；

 距离、速度误差±1%。

 电类测量必须符合：

GB-T 13978-1992 数字多用表通用技术条件 《GB/T13978-2008 数字多用表》

GB/T 22264.2-2008 安装式数字显示电测量仪表 第2部分：电流表和电压表的特殊要求

 防水：IP65

4测量方式

 电压测量：采用前端带有鳄鱼夹装置的万用表棒，定制全数字万用表采集模块；

 电流测量：采用钳形互感器，定制全数字万用表采集模块；

 温湿度测量：采用露点式二合一全数字采集模块；

 照度测量：采用全数字菲尼尔照度采集模块；

 声级测量：采用定制电容式声级模数采集模块；

 平移速度测量：采用非接触式激光测速模块；

5技术接口

要求与现有电梯快速检验系统对接；

 数据可通过USB2.0或Micro USB或蓝牙无线方式传送；

 制定通信协议与android平板电脑APP软件或windows系统上位机软件进行通信；

 主板预留CDMA2000/WCDMA/GPRS/通讯模块接口，后期支持无线数据传输功能；

 主板预留SD/TF存储卡接口；

 主板预留232/485接口；

2.6结构部分

 外形尺寸≤190mm×98mm×40mm

 背板带LED照明功能；

 外露式探头需有格珊保护；

 内置电池仓；

 外壳需做止滑处理；

 菲尼尔透镜需有保护罩；

 电流、电压表棒必须符合安规，结构上要做防误插设计；

三、测试仪样机

 主控板，选用PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier),带引线的塑料芯片载体.表面贴装型封装,外形呈正方形,64脚封装,引脚从封装的四个侧面引出,呈丁字形,外形尺寸比DIP封装小得多.PLCC封装适合用SMT表面安装技术在PCB上安装布线,具有外形尺寸小、可靠性高的优点；

 传感器/采集模块，选用全数字带数据接口，技术较为成熟的主流芯片、采集模块；

 传输方式：选用可靠性较高的蓝牙无线通讯模块，预留Micro USB接口做为数据传输、充电接口；

测试仪样机工作流程图及样机，见图2、图3。

图2 测试仪工作流程图

图3 测试仪样机

四、样机测试

1系统程序

测试仪采用潜入式系统开发，以下为5v电源控制程序。

extern void GPIO_ApplicationIfInit ( void )

{

/*****************

* 输出信号组*

*****************/

/* 注册电源5v输出控制脚 */

p5v_io_handler = GPIO_Configuration ( PORT_D, GPIO_8, Output_type );

if(p5v_io_handler > 0)

{

GPIO_WritePINlevel ( p5v_io_handler, IO_SET );

}

sound_io_handler =GPIO_Configuration ( PORT_D, GPIO_9, Output_type );

if(sound_io_handler > 0)

{

GPIO_WritePINlevel ( sound_io_handler, IO_SET );

}

multimeter_io_handler=GPIO_Configuration ( PORT_D, GPIO_10, Output_type );

if(multimeter_io_handler > 0)

{

GPIO_WritePINlevel ( multimeter_io_handler, IO_SET );

}

speed_io_handler = GPIO_Configuration ( PORT_D, GPIO_12, Output_type );

if(speed_io_handler > 0)

{

GPIO_WritePINlevel ( speed_io_handler, IO_SET );

}

temperature_humidity_io_handler =GPIO_Configuration ( PORT_C, GPIO_7, Output_type );

if(speed_io_handler > 0)

{

GPIO_WritePINlevel ( speed_io_handler, IO_SET );

}

2测试报告

研制的样机实际测试报告，

3测试报告分析

（1）该蓝牙设备使用距离较短且不稳定，测试过程中常断开需重新连接；

（2）直流电压测试结果与实际值基本一致，交流电压测试结果比实际值偏小，平均偏差为-0.48%；

（3）电阻值测试结果比实际值偏大，平均偏差为+1.68%；

（4）温度值测试结果比实际值偏大，平均偏差为+10.15%；湿度值测试结果比实际值偏大，平均偏差为+3.28%；

（5）照度值测试结果比实际值偏小，平均偏差为-4.48%；

测试报告显示数据，全部测量值均小于设计指标，判定产品研发成功，设备外观经过修改完全符合设计要求，外观设计判定完成。

五、结论

本论文探讨的电梯检验综合测试仪，可以很方便通过android平板电脑的APP定制软件设定检验项目，快速检验，无需每次单项检验完再收纳检验仪器、更换仪器、记录检验数据的工序；检验完成之后，系统自动记录每次检验的项目、数值、时间、单位名称等原先需要手工填写的书面内容，保证每次检验数据的单一、精准，并不用担心纸质表单的损坏、遗失、字迹不清、遗漏检验仪器等诸多缺点，也方便检验人员检验之后的数据统计、整理，并可进行历史数据的查询，摒弃传统方法的纸质文件翻页查询。简化了检验人员检验之后的数据整理工作，最关键的是，数据精准，易保存，实时查询，方便管理等优点 。

参考文献：

［1］GB/T 3785.1-2010电声学 声级计 第1部分：规范

［2］SJ/T 10423-1993声级计通用技术条件；

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《电路初探》一章是整个电学知识的基础，在学生构建电学基本理论、基本技能和创新能力方面具有重要的作用。根据初中生的知识背景和学习心理特点，“苏科版”教材编排的电学内容是这样的：第十三章（本章）探究电路的基本结构及其特点；第十四章研究电路的“交通规则”——欧姆定律；第十五章探究电能与内能的相互转化关系。这几章的安排是从现象到规律，从定性到定量，层层递进，在探究过程的体验中逐步深化对电的认识和理解。

本章课程标准的要求为：从能量转化的角度认识电源和用电器的作用；会读、会画简单的电路图；能连接简单的串联电路和并联电路；能说出生活、生产中采用简单串联或并联电路的实例；会使用电流表和电压表。

这些内容既是学生学习电学的准备知识，又是生活中的必备知识，所以它在整个电学部分有着极其重要的地位。

从本章内容来看，大多数教师认为本章知识浅显不值得花过多时间，因而采取了快速且直接的教学方法，学生的学习兴趣难以提高。很多知识内容教学不够细致透彻，造成“夹生饭”，甚至有些学生在学习串、并联电路时就开始害怕学电学，教学效果较差。有些教师教到第十五章时很难讲，才发现是第十三章《电路初探》的基础没有打好。因此，很有必要探索该章的教学方法，通过各种教学方法和手段来培养学生的应用能力，提高教学质量，改善教学效果。

2 《电路初探》学情分析

通过一年的物理学习，学生已经具备了一定的实验探究能力和空间想象能力，形象思维和抽象思维都有了不同程度的发展，分析问题、解决问题的能力也更加进步。几乎每个学生对电源和用电器都有了较直观的认识。因而，第一次接触电路时，对电学感到既紧张又兴奋。但是，九年级的学生往往不爱发言，不主动表现自我，课堂气氛比八年级沉闷，需要教师调动他们的积极性。大多数学生不喜欢枯燥的理论分析和教条式的计算，但乐于参与动手实验、观察现象。他们喜欢探索自己熟悉的或与所学知识有关的生活现象、科学事件，这样才更能激发和培养他们的创造性。因而，教师在教学时要充分考虑九年级学生的学习特点。

3 《电路初探》教学方法探究

本章内容繁多，有电路图、实物图和实验操作，有各种基本电路元件和电表。因此，教学的难度较大。在教学方法上笔者进行了创新，效果较好，主要体现在以下几个方面。

3.1 补充课本素材，开阔学生的视野，激发学生的学习兴趣

本章第一节是《初识家庭电路》，教材首先介绍了电路组成的各个部分：电源、开关、用电器、导线，然后画手电筒的电路图，最后是实物连接手电筒电路。其实，这一节课本知识可挖掘的内容很多。比如：电源有干电池、蓄电池、电池组，电源符号，干电池的各种规格等；开关有闸刀开关、拉线开关、声光控开关、滑动开关、按钮开关、旋钮开关等；毕业论文导线有螃蟹夹、鳄鱼夹等；用电器除了小灯泡之外，实验室能提供的还有电铃和电动机。能拿来的实物尽量拿来让学生看，学生看到很新奇，都很感兴趣。除了介绍学生练习用的器材之外（与课本要求一致），还要介绍教师演示用的电路板；除了介绍电路元件的电路符号之外，还要介绍实物的简单画法。毕竟学生还是要自己画实物图。接下来画电路图和实物图时，用电器可以选择的就很多样，灯泡、电铃、电动机等就可以不重复地练习，这样就扩充了课本素材。通路、断路和短路要多举些例子，多画一些电路图和实物图，让学生多见识见识。电源短路的情况可以让学生观看视频，这样学生才能认识到电源短路的危害，自然就不会接错。

3.2 调整教材顺序，重组教材内容，打破传统框架

“苏科版”在教材上的安排是：第二节是电路连接的基本方式（串联和并联）；第三节是电流和电流表；第四节是电压和电压表。学生往往在第二节就开始对串、并联电路感到难学和厌烦，从而影响了对电流表和电压表使用的学习。现在笔者调整为：第二节串联电路、短路和电流表；第三节并联电路和电压表；第四节串、并联电路的电流和电压特点；最后，学习断路和短路的电路故障分析。这样安排是因为电流表本来就是串联使用的，电压表本来就是并联使用的。将课本进行这样的调整，能更好地体现学生思维的步步深入，也有利于学生掌握知识、应用知识，对串、并联电路的认识也更深刻了。

3.3 结合串联电路，学习局部短路，联系生活实际

串联电路相比较而言要简单一些，但也不可大意，这是因为画串联电路能检验学生是否能把刚刚学到的元件符号正确画出。在学生画图中发现容易出现的问题是：画电路图时，电源的正负极标反，电铃的元件符号半圆没有封口。实物连接时容易出现的问题是：导线没有连接在接线柱上，电池组横放或竖放时正负极乱连，电铃、蓄电池分不清接线柱在哪，等等。因此，这并不是一件简单的事，基础打好了，后面的画图才能正确。此外，还可以利用串联电路让学生学习局部短路，让学生先观察局部短路的性质：用一根导线直接接在某灯泡两侧，结果出现该灯泡不亮，另一灯泡更亮。然后分析原因，指出电流具有“偷懒”的现象：导线无阻碍，电流（几乎）全部流过导线，灯上没有电流，灯被短路，灯不亮，但也不坏。实际生活中不会有人故意去短路，但有时不该挨在一起的导线挨上；若导线外皮破损，也会发生短路现象。这样解释学生就清楚了实验与实际的关系。最后，学习串联和短路的应用，笔者采用叙述加推理的方法，“某银行有一笔巨款，行长、副行长、会计各有一把钥匙，会计偷偷用钥匙打开保险柜的门，盗走了巨款……”学生赶紧着急地说：“不对，不对，应该3个人同时开锁。”由此，趁机让学生设计出3个开关的串联。“晚自习后，同学们纷纷走出教室，走廊里很暗，灯很及时地亮了，你能画出电路图吗？”这些联系生活实际的例子，使学生感到枯燥的电路图变成了十分有用的东西，因而很有兴趣地画图。学习局部短路的应用时，学生感到十分好奇，“短路竟然还有应用？”利用这种心理，教师给出了吹风机的电路和饮水机的电路，从而让学生体会到合理设计电路的必要性。以上的教学使串联知识内容丰富起来，让以前不重视串联电路的学生认真地学习，为第十五章的电功率知识打下了良好的基础。

3.4 借助实物演示，层层递进连线，学好并联电路

并联电路的连接往往是学生感到难的地方，原因是路径多，节点多，开关多。因此，重点是连接方法，但需要层层递进学习。利用实物展台演示，能起到很好的作用。

第一、展示并联电路，对比串联电路，得出并联电路的概念（图1）。

第二、学习并联电路的特点，分为以下几个步骤：

首先，观察并联电路有多条路径，引出干路和支路（图2）。

其次，学习一个开关在干路，支路各有一个灯的电路。通过实物演示连接方法——先串成一个电路再并联。连好后演示该开关的闭合和断开对灯亮灭的影响，得出干路开关控制整个电路，并与串联电路进行对比。同时，还要在黑板上画出电路图和实物简图，标出分支点A和汇合点B（图3）。

再次，学习改变分支点的位置，让这个开关接到其中一个支路上去。结合实物演示，得出支路开关控制所在支路。并指出这个电路连接存在安全隐患，即一个灯始终亮着（图4）。由此，学生很自然地想到要在干路和支路各加一个开关。此时，让学生自己画出电路图和实物图，让学生自己进行实物连接，很多学生都掌握了（图5）。

总之，采用以上的方法能充分调动学生的积极性，也降低了电路连接与分析的难度，基础打好了，后面几章学习起来就感到轻松了，何乐而不为呢？

篇11

深化教育改革，全面推进素质教育，培养二十一世纪具有高素质的创新精神和能力的建设者和接班人，是学校教育的最高目标，作为教育工作者应实现由应试教育向素质教育转变，培养学生的创新能力，使学生全面发展。

一、培养学生的创新思维能力

精心创设情境，激发学生的创新思维。兴趣是激发学生思维能力的重要因素，它能提高学生学习的积极性，主动性，探究性，使学生以一个被动的知识接受者，变成一个主动的参与教学活动的合作者。教师必须精心备课，对所设置的教学问题必须具有趣味性、新奇性、生活性、开放性和适宜性。只有这样才能激发他们的创新思维，例如，在学习光的折射时，提出一些问题，透过圆形金鱼缸看鱼，鱼会变大，筷子斜插入水中，侧面会看到筷子在分界处弯折，学生带着这些问题去学习，会产生兴趣，达到一定的效果。

基础知识，基本技能是培养学生创造性思维能力的前提条件，首先在教学中要狠抓“双基”的落实，让学生学透知识，练实知识，用活知识。用基本的科学知识去解决实际问题，其次要克服定向思维，培养发散性思维和思维的变通能力，对于一个问题，能从不同角度.不同方向去探索解决问题的方法。传统的教学注重解决问题的唯一性。这样不利于培养学生的创新能力，实际中的许多问题，往往是开放的，多变的，答案不是唯一的。在习题教学中要加强一题多问，一题多解，一题多变，多题同解等形式的训练，培养学生的多种思维方式。例如，有这样一道开放题：现有一杯纯净水和一杯食盐水，仪器不限，用那些方法可以鉴别它们，通过各小组的热烈讨论和交流，利用密度、浮力、蒸发结晶、凝固点、导电性等知识，同学们得出了10多种方法，并用实验加以证明，开阔了学生的思路，在教学中还要培养学生的逆向思维。例如有一重为10斤的一个瓶子，用手拿着不动。手与瓶子的摩擦力为多少？当手握瓶子的力增大，此时，瓶子与手之间的摩擦力是否增大。一般的学生会认为摩擦力会随着压力的增大而增大，这是一种定向思维。如果用逆向思维去分析瓶子的状态未变。即静止(受平衡力的作用)f=G，就不难理解。通过这些思维方式的训练和解题的指导，培养学生严密的逻辑推理能力和思维能力。

二、从实验和生活中培养学生的观察能力和问题意识

科学实验离不开观察，观察是科学研究的最基本方法，是创新思维的基础，每个科学实验都有其明确的实验目标。因此，在实验教学中，对每个实验教师首先要让学生明确为什么观察和观察什么?使学生掌握观察的具体内容。例如在观察水沸腾实验中，教师提出让学生观察水在沸腾前后实验现象。实验后有的学生就观察到沸腾前气泡上升中变小，消失，沸腾后气泡会变大，破裂，并提出了相应的问题。又如，在研究液体内部压强时，指导学生观察：当金属盒中的橡皮膜在不同深度，不同液体，不同方向时，分别观察U型管两管液面的高度差是否发生变化，来得出液体内部压强的规律。使学生掌握实验观察的具体方法。如顺序观察法，对比观察法，重点观察法，全面与重点观察法，归纳观察法等。

在平时教学中，学生往往不提问题，也提不出问题，不管是实验还是作业都是按照教师的要求去完成。鉴于这种情况，教师应帮助学生学会观察，鼓励学生在观察的基础上提出问题，培养学生的问题意识。在平时的教学中，教师要把课本知识同生活实际联系起来，提出一些问题。 转贴于

三、注重科学研究，培养学生的科学探究能力

初中阶段的实验大多数是一些验证性的实验。用人为控制的实验条件去验证这些结论，加深对科学知识的理解、掌握，这样不利于充分发挥学生的主动性，培养学生的创新能力。为此，在教学中把演示实验改为分组实验，把一些验证性实验改成探索性实验，增加学生的动手机会，培养他们的实践能力，例如，探索电流与电压、电阻的关系时，让学生按照探究的过程进行，在实验中强化用控制变量法探究，在这个实验中，最难的是电路的设计，教师可采用让学生独立设计——小组讨论合作——各组讨论交流——师生共同补充。整合完成设计的方法，让学生在原有能力的基础上相互学习取长补短。培养学生的观察能力，动手实验能力，严谨求实的科学态度和与他人合作的精神。通过分析实验数据，得出结论，通过评估与交流，让学生发现问题，分析原因，培养学生的实事求是的科学态度。

加强实验设计，培养学生的实践能力和创新意识，开始时，可先让学生设计一些简单的实验。如，用2只开关控制一个灯泡，并且闭合任一只开关都能使灯泡发光等，在这样的基础上教师可采取少给器材，设置故障电路，把仪器调乱，让学生设计实验方案，解释实验中出现的问题，分析实验误差，改进实验等。又如在“测定小灯泡额定功率”的实验中，除按教材上的方法外，教师可提出问题，用一只已知阻值的电阻代替电压表，其他器材不变，设计实验，然后教师再深入引导学生。如果在这个实验中，电压表的量程小于灯泡的额定电压时，怎样测出小灯泡的额定功率，通过这样的引导和启发，激发了学生的求知欲望。

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中图分类号：TP31 文献标识码：A 文章编号：1001-828X（2013）11-0-01

当今社会电子技术日新月异，在各种不同类型的嵌入式系统中，以单片微控制器作为系统的主要控制核心所构成的单片嵌入式系统占据着非常重要的地位。如何提高学生学习单片机的兴趣，成为了课程教学中的难点。将Proteus软件引入到单片机教学中，可以大大地提高了该课程的可视性，能够有效的激发学生学习兴趣和热情。

一、Proteus仿真软件简介

Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件，Proteus可以将spice电路原模型、动态外设以及微处理器的仿真结合起来，它的电路仿真功能是互动的。

Proteus具有数量庞大的原件库，包括基本元件库、74系列TTL元件和4000系列COMS元件，存储芯片包括各种的ROM、RAM和EEPROM等30多个元件库，并在不断的更新中。在proteus中只要完成了原理图布局并设置好元件的属性，即可进行仿真和虚拟测试。

Proteus可以仿真很多常用的微处理器，它支持仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等主流单片机，针对微处理器的应用，可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，并实现软件代码级的调试，还可以直接实时动态的模拟按钮、键盘的输入，LED、液晶显示的输出，同时配合虚拟工具如示波器、逻辑分析仪等进行相应的测量和观测。可以实现实时输入和输出，给实验者提供一个最接近现实的调试环境。

二、Proteus在单片机仿真中的应用

Proteus支持单片机汇编语言的编辑/编译/源码级仿真，内带8051、AVR、PIC的汇编编译器，也可以与第三方集成编译环境（如CVAVR、Keil和Hitech）结合，进行高级语言的源码级仿真和调试。仿真时只需在设定元件属性时指定下载程序的路径即可进行实时动态仿真，展现了其强大的仿真功能。

1.基于51单片机中的Proteus的仿真

在 Keil是目前51单片机用的最多的编译软件，首先在keil中输入源程序并设置好输出.hex文件，然后在Proteus中画好51单片机的电路图，在Proteus中点击51单片机芯片，在弹出的的对话框中设置好电路仿真的时钟频率，并选中Program file选项添加之前已经编译好的.hex文件，就可以开始仿真观察实验现象了。

如图2.1所示，是使用AT89C51实现的一个简易数字电压表。仿真时在Proteus中通过改变滑动变阻器连接的阻值来改变输入到AD0832中的电压，从而达到模拟数字电压表的目的，此时数码管上也会实时更新当前电压值。

在很多时候，我们输入的源程序不一定正确或者是符合设计目的，这个时候就需要我们进行修改调试了。Proteus可以与keil进行联合仿真，在keil中观察程序单步执行的同时观察Proteus中电路的运行状态，从而方便我们查找错误原因并修改。

2.基于AVR单片机中的proteus仿真

Proteus支持AVR系列单片机的型号非常全面，从低端ATtiny10到高端的ATmega128均有可以直接调用的库元件。

Proteus支持AVR些列单片机所有的I/O操作，内部的定时器、计数器的模拟（包括输入捕获、输出比较、PWM模式），看门狗定时器，串行UART接口，主、从模式串行SPI接口，支持内置数模转ADC，支持Atmel 的TWI（TwoWire Interface）通信方式，存贮器方面支持外部SRAM扩展以及内置EEPROM 的模拟，支持多个微控制器的协同工作仿真等等。

首先绘制好电路原理图，然后将AVR源程序编译器生成下载文件的路径制定给原理图中的芯片，就可以开始仿真了。如图2.2所示，是基于ATmega16的按键中断仿真。K1键连接模拟外部中断0，此时数K2键连接模拟外部中断1，按下K1键表示此时外部0产生中断数码管显示加1，按下K2键表示此时外部1产生中断数码管显示减一。

三、Proteus引入单片机教学中的优点

将Proteus引入单片机教学中具有以下优点。

⑴学生通过仿真可以观察电路的运行状态，修改产生的错误，大大提高了搭建实际电路的成功率。

⑵教学投入相对较小。在完成了基本教学后，可以鼓励学生在Proteus中进行硬件改动，观察实验效果并思考原因，减小了因硬件改动而造成的成本增加，较好的促进了整个教学过程。

⑶极大地激发了学生的兴趣。Proteus提供的平台，其简易性、直观性极大地改善了单片机教学过程中的枯燥和乏味，使学生体验到了学习单片机的趣味性。

四、结语

Proteus的出现给单片机教学工作和单片机虚拟实验室的建设提供了一条方便、快捷、节约成本的新思路，在不需要硬件投入的条件下，学生对单片机的学习比单纯学习书本知识更容易接受，更容易提高。实践证明，在使用 Proteus 进行系统仿真开发成功之后再进行实际制作，能极大提高单片机系统设计效率。因此，Proteus 有较高的推广利用价值。