智能仪器原理与设计教学大纲

智能仪器设计课程教学改革与研究作者：张春富何坚强来源：《考试周刊》2012年第93期摘要：本文分析了本科生智能仪器设计课程教学的现状和存在问题，结合盐城工学院的实际情况，分别对理论教学及实践教学环节提出改革方案，增强学生的理论知识基础和工程实践意识，培养学生应用系统设计的能力，提高教学质量。

关键词：智能仪器设计理论教学实践教学1.引言智能仪器设计是为高等教育自动化专业本科生开设的一门专业必修课，课程的主要教学内容是智能仪器设计开发方面的专业知识，该课程集理论性、工程性和实践性于一体，是一门涉及传感器、单片机、测控电路、自动控制、信号分析与处理、数据通信、可靠性与抗干扰等多种现代技术的综合学科[1]。

该课程的教学环节分为课堂理论教学及实践环节教学两部分。

课堂教学与实践环节紧密结合，并与其他先修专业基础课的教学内容相互衔接，对该课程教学内容进行深化、延伸、补充，使学生加深对所学理论知识的理解，达到对教学内容的熟练掌握。

通过本课程的学习和实践，可有效地提高学生的动手能力，培养学生分析问题、解决问题的能力。

本文从课程教学的需要出发，结合我校实际办学特点，开展该课程教学的改革与探索，旨在培养学生分析和解决工程实际问题的能力，掌握工程设计的主要方法，树立正确的设计思想和创新意识。

2.智能仪器设计课程的教学现状及问题分析2.1智能仪器设计课程体系结构《智能仪器设计》课程系统地阐述了智能仪器的体系结构、工作原理、典型模块的技术参数和设计方法，课程体系包括智能仪器的概述、数据采集技术、人机对话与数据通信技术、数据处理技术、智能仪器的可靠性和抗干扰技术等[2]。

课程内容以模拟电子技术、数字电子技术、微机原理、单片机及嵌入式系统，传感器及检测技术等为基础，从整机的角度阐述智能仪器的设计原理和设计方法。

因此该课程涉及知识面广，综合实践性较强，教学难度较大。

2.2课程教学现状及存在问题首先，在课堂理论教学方面，笔者发现部分学生对于之前所学的专业基础课程掌握不到位，在教学过程中慢慢会跟不上进度，因没有学习的成就感而丧失学习兴趣，最终为了应付考试而被动学习，影响到对该课程的整体掌握；由于课时限制，课堂教学内容覆盖面不广，影响了学生知识面的扩展及对新技术新知识的了解。

《智能制造技术》课程教学大纲《智能制造技术》课程教学大纲一、课程基本信息（一）课程名称：智能制造技术Intelligent manufacturing technology（二）课程编码：100280029（三）课程类别及性质：专业选修课（四）学时及学分：1.课内学时：总学时数36，其中：理论学时18 ，实验（实践）学时18。

2.自主学习学时：03.学分：2（五）适用专业：车辆工程（本科）（六）先修课程：汽车单片机与网络通信技术、互换性与测量技术、机械设计基础、机械制图、电工与电子技术、汽车CAD制图、自动控制原理、机械制造基础（七）授课学期：第六学期（八）教材及参考资料1.推荐教材：《智能制造技术基础》，邓朝辉主编，华中科技大学出版社，2017年9月。

2.参考书目：《智能制造基础与应用》，王芳主编，机械工业出版社，2018年8月。

二、课程教学目标注：教学方法主要有讲授、讨论、实验、演示等。

四、课程教学内容第一章概论（共4学时）（一）教学目标通过本章学习，了解智能制造技术发展和意义，了解智能制造技术内涵、特征、目标及发展趋势，了解智能制造技术体系。

（二）支撑课程教学目标指标点1.智能制造技术发展和意义2.智能制造技术内涵、特征、目标及发展趋势3.智能制造技术体系（三）教学内容要点1.智能制造技术发展和意义2.智能制造技术内涵、特征、目标及发展趋势3.智能制造技术体系（四）重点与难点重点: 1.智能制造技术发展和意义2.智能制造技术内涵、特征、目标及发展趋势3.智能制造技术体系难点：1.智能制造技术体系（五）课堂互动选题1.什么是智能制造？（六）自主学习内容1.智能制造技术内涵、特征、目标及发展趋势（七）课外作业选题1.简述智能制造技术体系有哪些。

第二章人工智能（共4学时）通过本章学习，了解知识表示方法，了解确定性推理方法，了解机器学习，了解人工神经网络相关知识。

（二）支撑课程教学目标指标点1.知识表示方法2.确定性推理3.态空间搜索4.专家系统5.机器学习6.人工神经网络（三）教学内容要点1.知识表示方法2.确定性推理3.态空间搜索4.专家系统5.机器学习6.人工神经网络（四）重点与难点重点: 1.知识表示方法2.确定性推理3.态空间搜索4.专家系统5.机器学习6.人工神经网络难点：1.人工神经网络（五）课堂互动选题1.机器学习的方法？（六）自主学习内容1.专家系统（七）课外作业选题1.简述人工神经网络的组成。

智能检测与仪器》课程教学大纲课程编号：17154 适用专业：本科电子工程专业学时数：64执学分数：4编写笔者：肖晓萍日期：2006年一、课程的性质和目的《智能检测与仪器》是是高等院校工科本科电子、信息类专业的一门专业选修课，是从事现代电子、信息科学技术研究不可缺少的重要工具。

本课程的任务在于智能检测与仪器的基本概念和基本分析方法。

主要内容包括测量误差和数据处理的基础知识，电参数测量方法，智能仪器技术，检测新技术，检测系统的设计与分析，以及由单片机组成的测量系统的设计方法等。

通过本课程的学习，培养学生具有误差理论、基本电参数测量，智能仪器技术，检测新技术方面的知识和应用能力；了解检测系统的设计与分析，以及由单片机组成的测量系统的设计方法。

通过本课程的学习，可开拓学生思路，培养综合应用知识能力、实践能力和创新能力。

二、课程的教学内容和学时分配第1章检测技术的基础知识（6）1 •理解检测技术的基础知识和常用方法2. 了解仪表的基本结构、基本性能、构成原理和输入/输出特性3. 理解测量误差及处理方法4. 理解误差的合成与分配方法第2章电量的测量及相关仪表（12）1-电压与电流的测量方法2. 了解磁电系、电磁系、电动系、电压表和电流表，钳形电流表，万用表3•理解功率和电能，电路参数，频率和相位的测量方法4.电动系频率表、电动系相位表5. 了解磁参数的测量第4章智能仪器技术（10 ）1. 了解智能仪器的基本知识2 •理解智能仪器的数据采集技术3•理解智能仪器的各种常用算法（误差处理算法、抗干扰和数字滤波和仪器的自动校准）4. 了解智能仪器的接口技术5. 理解智能仪器的设计方法第5章检测测量领域的新技术（14）1. 了解虚拟仪器的基本概念、组成及特点、设计步骤和虚拟仪器系统的数据采集方法2 •掌握虚拟仪器的软件开发工具LabVIEW及虚拟仪器的设计3 •理解现场总线的本质含义，优点和几种类型4 •多传感器数据融合的分类及特点；基本原理、过程及关键技术；结构与功能模型；数据融合方法；多传感器数据融合的应用5•了解软测量技术的建模方法、实时演算的工程化实施技术、软测量模型的自校正及维护及软测量技术在工业中的应用第6章测试系统的设计与分析(10)智能温度测控系统1. 了解智能温度测控仪器的设计要求2. 了解智能温度测控系统的组成与工作原理3 •智能化数字多用表(DMM4 •理解数字化电能测量系统的组成原理，如DMM交/直流转换器和其他转换器三、课程教学的基本要求1、本课程以课堂讲授和实践相结合的方式，课堂讲授采用多媒体辅助教学，实验占12学时。

《现代测试技术》课程教学大纲编号：B002D150英文名称：Technology of Modern Measurement适用专业：电子信息工程责任教学单位：电子工程系电子信息工程教研室总学时：32（其中实验学时：8）学分：2.0考核形式：考试课程类别：专业课修读方式：必修教学目的：通过课堂讲授、实验等教学环节，使学生掌握现代测试技术的工作原理及特点，掌握当前数字化、网络化的测试技术，了解现代测试技术过程中GPIB、VXI等程控仪器的数字接口，以及PXI等自动检测相关技术，培养学生开发、应用现代测试系统的能力。

本科课程的主要教学方法：以讲授、讨论为主，实践教学为辅。

本课程与其他课程的联系与分工：本课程以电子测量、检测技术、智能仪器设计等课程为基础。

讲授过程中需结合控制接口技术、数字通信技术、智能仪器、网络测试技术等内容，综合地进行分析，采用讲授与实践相结合的方法锻炼学生分析和解决问题的能力，以及掌握应用智能仪器进行信号检测及分析的能力。

主要教学内容及要求：第一部分现代测试技术概述教学重点：掌握现代自动测试系统的体系结构。

教学难点：程控设备互联协议。

教学要点及要求：了解自动测试系统的应用和意义。

掌握现代自动测试系统的体系结构。

了解程控设备互联协议。

掌握现代自动测试系统的分类。

了解网络化测试系统技术。

了解自动测试软件平台技术。

第二部分总线接口技术教学重点：GPIB总线结构及接口设计。

VXI总线组成及通信协议。

PXI总线规范及系统结构。

教学难点：VXI总线通信协议。

教学要点及要求：了解GPIB数字接口的发展及基本特性。

掌握GPIB器件模型，掌握数字总线结构，理解接口功能及其赋予器件的能力。

理解GPIB专用LSI接口芯片实现接口功能。

了解VXI模块与主机箱，掌握VXI总线信号，掌握VXI器件。

掌握VXI系统的通信协议。

理解VXI高速数据总线（FDC），理解VXI模块接口设计技术。

掌握PXI总线的特点和总线规范。

智能仪器原理与设计教学大纲《智能仪器原理与设计》教学大纲课程代码：31040180学位课程/非学位课程：非学位课程学时/学分：46/3（其中实验8学时）先修课程：《电子技术基础》、《传感器原理与应用》、《微机原理与接口技术》适用专业：电子信息工程专业课程简介：本课程是电子信息工程专业的主干专业课。

本课程介绍智能仪器的特点、技术标准、发展概况、基本构成和先进控制技术。

本课程还着重介绍了智能仪器的设计思想和设计方法。

一、教学目标1、知识水平教学目标掌握智能仪器的输入输出通道及接口技术、常用组件的原理及性能指标；理解智能控制系统误差的形成原理及自动校准和自诊断技术、基本抗干扰技术；2、能力培养目标在学习电子技术基础，传感器原理及微机原理等技术基础课程的基础上，了解智能仪器的概念及其设计内容，学会利用单片机设计智能仪器的各种功能模块，了解每个环节上的抗干扰措施。

以便今后能从事智能仪器的设计、研发工作。

3、素质培养目标（1）求实精神：通过本课程教学，培养学生追求真理的勇气、严谨求实的科学态度和刻苦钻研的作风。

（2）创新意识：通过学习，引导学生树立科学的世界观，激发学生的求知热情、探索精神、创新欲望，以及敢于向旧观念挑战的精神。

二、教学重点与难点1、教学重点：掌握智能仪器的输入输出通道及接口技术、常用组件的原理及性能指标；理解智能控制系统误差的形成原理及自动校准和自诊断技术、基本抗干扰技术；了解智能仪器设计的基本原则、步骤；了解智能控制系统的控制软件的基本结构及设计方法、硬件的基本构成及设计方法以及系统的调试方法。

2、教学难点：智能仪器中的抗干扰技术以及智能仪器系统的设计思想。

三、教学方法与手段四、教学内容、学习目标与学时分配教学内容教学目标课时分配（38学时）1导论了解22智能仪器模拟量输入/输出通道82.1模拟量输入通道掌握22.2高速模拟量输入通道掌握22.3模拟量输出通道掌握22.4数据采集系统掌握23智能仪器人机接口83.1键盘与接口掌握23.2LED显示及接口掌握23.3键盘/LED显示器接口设计掌握23.4CRT显示及接口了解13.5微型打印机及接口掌握14智能仪器通信接口84.1GPIB通用接口总线掌握24.2GPIB接口电路的设计掌握24.3串行通信总线掌握24.4串行通信接口电路的设计掌握25智能仪器典型处理功能65.1硬件故障的自检掌握25.2自动测量功能掌握25.3仪器测量精度的提高掌握15.4干扰与数字滤波掌握16电压测量为主的智能仪器66.1智能化DVM原理掌握26.2智能化DMM原理掌握26.3智能化RLC测量仪原理掌握2实验项目与学时分配表注：实验类型代码为1—演示性；2—验证性；3—综合性；4—设计研究；5—其它五、作业要求1、课外作业：布置与授课知识点相关课后习题2、阅读与自学：自学各种智能仪器的实用电路六、考核方式与考试范围1、考核方式：考试2、考试范围：全部教学内容1、教材。

《智能制造概论》课程教学大纲一、课程的地位、作用和任务《智能制造概论》课程在智能制造工程专业的课程体系中扮演着重要的角色，它是几乎所有专业课程的基础。

智能制造是由智能机器人和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，其日益成为未来制造业发展的核心内容。

为了适应智能制造行业形势发展的需要，解决社会亟需智能制造工程领域相关的专业人才的问题，我国高校纷纷开设智能制造工程专业，旨在为智能制造行业培养人才。

《智能制造概论》作为该专业课程体系的基础，对于学生了解智能制造理论和方法、把握智能制造技术的发展，具有非常重要的作用，也能够让学生认识到改变传统生产方式，建立高效、专业的智能制造体系的重要性。

通过对本课程的学习，学生不但能够了解智能制造各部分的基本概念、基础知识，而且能够很好地掌握智能制造技术和方法，为后续专业课程的学习打下良好的基础。

《智能制造概论》课程的任务在于培养学生的科学思维能力、创新能力，树立理论联系实际的工程观点和提高学生分析问题和解决问题的能力，提高综合素质。

二、教学内容和教学要求第1章智能制造概述1. 知识点和教学要求（1）了解智能制造的发展历程，从手工作坊制造到智能制造的6种制造模式及特点；熟悉精益制造和柔性制造概念、产生背景和特点。

（2）熟悉四次工业革命，每次工业革命的推动力、崛起的国家；了解德国工业4.0计划的宗旨和主要内容；熟悉我国发展智能制造的指导思想和战略目标。

（3）掌握智能制造的概念、特征和5个关键环节；了解智能制造与传统制造在产品设计、产品加工、制造管理以及产品服务方面的差别。

（4）掌握智能制造的5种制造模式，重点是网络协同制造和大规模定制。

（5）了解我国发展智能制造的意义、目前面临的挑战和智能制造未来的发展趋势。

2. 本章重点（1）精益制造和柔性制造的概念、产生背景和特点。

（2）四次工业革命。

（3）智能制造的概念和5个关键环节。

（4）智能制造的5种制造模式。

智能制造与传统制造的异同。

《智能仪器仪表》课程实验教学大纲课程名称：智能仪器仪表课程编码：060241003课程类别：专业课课程性质：必修适用专业：测控技术与仪器专业适用教学计划版本：2017课程总学时：48实验（上机）计划学时： 10开课单位：自动化与电气工程学院一、大纲编写依据1.测控技术与仪器专业2006版教学计划；2.测控技术与仪器专业《智能仪器仪表》理论教学大纲对实验环节的要求；3.近年来《智能仪器仪表》实验教学经验。

二、实验课程地位及相关课程的联系1.《智能仪器仪表》是测控技术与仪器专业重要的专业方向课程；2.本实验项目是《智能仪器仪表》课程综合知识的运用；3.本实验项目是理解智能仪表数据处理方法的基础；4.本实验以《微机原理及应用2》、《单片机原理与接口技术》为先修课。

5.本实验为毕业设计等有指导意义。

三、实验目的、任务和要求1.熟悉单片机开发系统的使用，了解仿真器的基本原理及功能；2.培养学生观察问题、分析问题和独立解决问题的能力；3.掌握采用查表法，线性插值法进行传感器非线性特性校正的软件设计，调试方法；4.熟悉S型热电偶查表法，插值法校正法表格的设计方法；5.熟悉S型热电偶查表法，插值法校正法程序的设计方法；6.培养正确记录实验数据和现象，正确处理实验数据和分析实验结果的能力以及正确书写实验报告的能力。

四、教学方法、教学形式、教学手段的特色重视学生的实际动手能力五、实验内容和学时分配实验一认识实验1、实验目的：（1）熟悉智能仪表的开发过程。

（2）掌握智能仪表试验台的硬件电路，工作原理和特性。

2、实验要求：（1）掌握编程器使用方法。

（2）读取MCU数据的方法。

（3）对实验操作过程中出现的进行分析和总结。

3、实验内容：（1）掌握键入、修改程序的操作（2）熟悉检查有关存储单元内容的方法；掌握程序运行及调试过程。

4、主要仪器设备及试剂：（据实选填）（1）名称·规格型号·数量·设备编号教学用传感器实验仪 10（2）名称·规格·数量·耗材性质实验开发板，电阻箱，并口电缆，14芯扁平电缆连接线万用表实验二A/D转换实验1、实验目的：（1）了解A/D转换的工作原理。

《智能仪器设计》课程教学大纲Design of intelligent Instrument一、课程教学目标1、任务和地位：没有测量就没有鉴别，科学技术就不能前进。

要测量就必须有正确的测量方法和先进的仪器仪表。

随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，特别是单片微机的出现和发展，使传统的电子测量仪器在原理、功能、精度及自动化水平等方面都不得发生了巨大变化，形成一种完全突破传统概念的新一代测试仪器——智能仪器。

现在很多厂商、研究所以及高等院校都在研制开发各种智能化测量控制仪表，广大的仪表设计、生产和使用人员都不得迫切希望了解和掌握单片机在测量控制仪表中的应用技术。

为了跟上时代的步伐，本课程是测控专业学生必不可少的一门技术基础课。

2、知识要求：要求必须具备电路、电子仪器与测量技术、汇编原理及单片机原理的学习知识，通过本课程的学习为以后学生出去工作打下基础。

3、能力要求：系统地阐述基于单片机的智能化测量控制仪表的基本原理与设计方法，智能化测量控制仪表的人机接口、过程通道接口、串行和并行通讯接口、硬件和软件抗干扰技术、数据处理技术、仪表硬件及软件的设计方法。

通过课程设计加强学生综合知识的应用能力和设计动手能力。

二、教学内容的基本要求和学时分配2、具体要求：第一章绪论[目的要求]让学生了解智能化测量控制仪表的功能特点、智能化测量控制仪表的设计方法[教学内容]学习智能化测量控制仪表的基本与发展、智能化测量控制仪表的功能特点、智能化测量控制仪表的设计方法[重点难点]智能化测量控制仪表的功能特点[教学方法]板书，以教、学相结合来进行讲解。

[作业]课后复习思考题[课时]0.5学时第二章智能化测量控制仪表中专用微处理机[目的要求]让学生掌握MCS－51系列单片机的结构、MCS－51单片机的指令系统[教学内容]介绍了MCS－51系列单片机的特点、 MCS－51系列单片机的结构、CHMOS型单片机的节电工作方式、MCS－51单片机的指令系统[重点难点]MCS－51系列单片机的结构、CHMOS型单片机的节电工作方式、MCS －51单片机的指令系统[教学方法]板书，以教、学相结合来进行讲解。

课程名称：智能电子产品设计与制作学分：4计划学时：64适用专业：应用电子技术1．前言1.1课程性质本课程是针对电子行业的电子产品开发技术员岗位从事电子产品开发的方案设计，是应用电子技术专业的一门拓展课。

先修课程是传感器技术与应用、微控制器选择与应用。

通过本课程的学习，使学生综合运用单片机、传感器、智能仪器的基本理论知识，开发设计单片机相关产品、单片机应用系统调试、测试与维护。

为从事嵌入式系统生产第一线的技术和管理工作打下坚实的基础。

1.2设计思路本课程的设计思路是以学生的职业能力为中心，以职业活动为导向，突出能力目标，以学生为主体，以项目任务作为载体进行能力的训练。

采用基于工作过程的教学模式，以真实的产品为项目载体来开展教学，让学生真正感受到日常实训与实际产品开发的区别，并体验社会对单片机工程师的要求。

通过各项任务模拟，进一步加强学生职业意识，提升职业素养。

2．课程目标2.1总体目标《智能电子产品设计与制作》课程是基于理论学习之上、旨在锻炼学生实际应用能力，培养学生的基于单片机的智能产品的设计能力，使学生达到能参与或独立设计开发简单的单片机相关产品。

通过本课程的学习，使学生具有单片机系统编程和设计的知识与技能，具备较高的职业素质，具有调试单片机系统程序和设计最小单片机系统的能力，能解决程序调试和系统设计中遇到的问题。

2.2具体目标2.2.1知识目标(1)掌握单片机内部资源的规划方法。

(2)掌握单片机系统中的基本技术概念，并在设计项目中灵活运用。

(3)掌握程序设计过程中解决常见问题的程序算法。

(4)掌握单片机产品的调试、测试的方法。

(5)掌握单片机产品设计过程中的成本控制方法。

2.2.2能力目标(1)能根据设计任务进行单片机造型。

(2)能根据项目设计要求，进行单元电路的设计。

(3)能对设计的任务进行软件程序功能划分。

(4)能用单片机产品开发工具进行软件编程、调试及软硬件联调。

(5)能熟练使用常用的工具和电子仪器，完成项目产品的参数、性能的测试。

智能仪器仪表课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解智能仪器仪表的基本原理，掌握其功能、分类及在工程领域的应用。

2. 学会分析智能仪器仪表的电路结构，了解其主要部件的工作原理及相互关系。

3. 掌握智能仪器仪表使用及维护的基本方法，具备解决实际问题的能力。

技能目标：1. 能够运用所学知识，对智能仪器仪表进行简单的操作与调试。

2. 能够分析并解决智能仪器仪表使用过程中出现的常见故障。

3. 培养学生的动手实践能力，提高团队协作和沟通能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对智能仪器仪表的兴趣，激发他们探索科学技术的热情。

2. 增强学生的责任感，使其认识到智能仪器仪表在工程领域的重要作用。

3. 培养学生严谨、务实的科学态度，提高他们的创新意识和创新能力。

本课程针对高年级学生，结合学科特点和教学要求，旨在使学生掌握智能仪器仪表的基本知识，提高实践操作能力，培养他们的创新精神和团队协作能力。

课程目标具体、可衡量，便于教师进行教学设计和评估。

通过本课程的学习，学生将能够更好地适应未来工程领域的发展需求。

二、教学内容1. 智能仪器仪表概述- 了解智能仪器仪表的发展历程、功能特点及分类。

- 掌握智能仪器仪表在工程领域的应用。

2. 智能仪器仪表的原理与结构- 学习传感器、执行器、微处理器等主要部件的工作原理。

- 分析典型智能仪器仪表的电路结构及其相互关系。

3. 智能仪器仪表的使用与维护- 掌握智能仪器仪表的安装、调试、操作方法。

- 学会智能仪器仪表的日常维护及故障排除。

4. 智能仪器仪表实践操作- 设计并实施简单的智能仪器仪表操作实验。

- 分析实验结果，解决实际问题。

5. 智能仪器仪表案例分析- 研究典型智能仪器仪表在实际工程中的应用案例。

- 分析案例中智能仪器仪表的作用和价值。

教学内容依据课程目标进行选择和组织，确保科学性和系统性。

教学大纲明确教学内容安排和进度，与教材章节相对应。

通过本章节的学习，学生将全面了解智能仪器仪表的相关知识，为实际应用打下坚实基础。