李珍 何一文

摘? ?要：結(jié)合南陽(yáng)理工學(xué)院傳感器與檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室開放項(xiàng)目——超聲波測(cè)距儀的設(shè)計(jì)與制作，了解掌握超聲波測(cè)距儀的的工作原理，實(shí)踐測(cè)距儀的硬件制作和軟件編程，調(diào)試整機(jī)的工作性能。激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鍛煉學(xué)生的實(shí)踐技能、團(tuán)隊(duì)協(xié)作及科技探索能力。提高實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的利用率，提升教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)水平。同時(shí)也對(duì)高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室開放項(xiàng)目的設(shè)置和實(shí)施進(jìn)行了一些探索和研究。

關(guān)鍵詞：超聲波測(cè)距儀? 卓越工程師教育? 自主性? 實(shí)驗(yàn)室開放

中圖分類號(hào)：TP212? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）05（c）-0087-02

1? 實(shí)驗(yàn)室開放項(xiàng)目的意義

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的騰飛與發(fā)展，應(yīng)用型本科院校人才培養(yǎng)方案與社會(huì)與企業(yè)接軌勢(shì)在必行，國(guó)家對(duì)大學(xué)生的綜合能力的重視程度也日漸提高。我們學(xué)院的機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)是國(guó)家《卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃》的試點(diǎn)專業(yè)，“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”是我國(guó)從實(shí)際出發(fā)，結(jié)合自身國(guó)情和世界科技發(fā)展情況而制定的一項(xiàng)戰(zhàn)略政策。實(shí)驗(yàn)室開放項(xiàng)目是我?；谛?nèi)內(nèi)各實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)而設(shè)立的，它在實(shí)踐教學(xué)改革和探索，學(xué)生工程創(chuàng)新意識(shí)提升，動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神的促進(jìn)方面具有很重要的作用。這項(xiàng)工作的實(shí)施意義與卓越工程師的培養(yǎng)目標(biāo)與要求髙度吻合。同時(shí)開放實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目能夠?yàn)閷W(xué)生提供更多的自主實(shí)踐的機(jī)會(huì)，使他們用所學(xué)的理論知識(shí)解決工程項(xiàng)目所遇到的實(shí)際問題，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新和實(shí)踐能力同時(shí)也提高實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的利用率，優(yōu)化了教學(xué)資源的配置。

2? 實(shí)驗(yàn)室開放項(xiàng)目的設(shè)置

實(shí)驗(yàn)室開放項(xiàng)目必須具有一定的設(shè)計(jì)性、綜合性和創(chuàng)新性，開放項(xiàng)目必須是在專業(yè)綜合理論指導(dǎo)下，通過以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)，以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)自主性創(chuàng)新性為目的，將課堂教學(xué)拓展到實(shí)驗(yàn)室的第二課堂，讓學(xué)生結(jié)合專業(yè)發(fā)展及今后就業(yè)方向，在項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng)下自主思考討論，自行研究設(shè)計(jì)，團(tuán)隊(duì)協(xié)作完成。因此我校每年進(jìn)行一次項(xiàng)目申報(bào)，專家組評(píng)審?fù)ㄟ^立項(xiàng)一批實(shí)驗(yàn)室開放項(xiàng)目，這些項(xiàng)目到期學(xué)校會(huì)組織評(píng)委會(huì)檢查驗(yàn)收，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)的可以結(jié)項(xiàng)。超聲波測(cè)距儀的設(shè)計(jì)與制作就是立項(xiàng)項(xiàng)目之一，本項(xiàng)目通過超聲波測(cè)距儀的設(shè)計(jì)與制作，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，提高對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解，檢驗(yàn)和鍛煉大學(xué)生的科技實(shí)踐能力，充分體現(xiàn)學(xué)生在測(cè)量控制領(lǐng)域的創(chuàng)新實(shí)踐成果，加強(qiáng)大家的溝通能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生的責(zé)任心和自信心，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神，提前踐行工程師的職業(yè)道德和職業(yè)能力。

3? 參與人員的選拔及分工

由于超聲波測(cè)距儀的設(shè)計(jì)與制作需要學(xué)生前期學(xué)習(xí)過《電工電子》、《測(cè)試技術(shù)》、《單片機(jī)原理及應(yīng)用》等課程，因此參與的對(duì)象必須是大二和大三的學(xué)生，并且對(duì)項(xiàng)目感興趣，自愿參加、積極參與。通過調(diào)研和選拔最終決定四名學(xué)生參與這個(gè)項(xiàng)目，其中大二、大三各兩名，具體分工為大三學(xué)生完成總體方案設(shè)計(jì)和軟件編程調(diào)試，大二學(xué)生負(fù)責(zé)分布電路設(shè)計(jì)調(diào)試，元器件選購(gòu)，電路板焊接，大家一起完成最終調(diào)試。

4? 項(xiàng)目的實(shí)施過程

4.1 培訓(xùn)學(xué)習(xí)

由指導(dǎo)老師召集項(xiàng)目組成員學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)室安全條例及實(shí)驗(yàn)室應(yīng)急預(yù)案，并進(jìn)行安全演練;學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備操作方法;學(xué)習(xí)項(xiàng)目需要用到的硬件及軟件相關(guān)知識(shí)。

4.2 項(xiàng)目分工及時(shí)間安排

根據(jù)學(xué)生的自身?xiàng)l件及實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)任務(wù)合理安排各項(xiàng)工作的時(shí)間節(jié)點(diǎn);由于實(shí)驗(yàn)室開放項(xiàng)目的性質(zhì)是為了鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考、提高創(chuàng)造性思維和探索精神，所以讓學(xué)生們自己明確目的統(tǒng)籌安排合作完成，能夠更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和科技探索精神，鍛煉他們的創(chuàng)新性和工程意識(shí)。

4.3 定期檢查輔導(dǎo)

根據(jù)項(xiàng)目?jī)?nèi)容和時(shí)間節(jié)點(diǎn)的安排情況，每?jī)芍苓M(jìn)行一次項(xiàng)目組成員會(huì)議;指導(dǎo)老師跟蹤檢查各階段項(xiàng)目進(jìn)展情況的同時(shí)，對(duì)學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施過程中遇到的疑難問題給出指導(dǎo)性的建議。

5? 項(xiàng)目?jī)?nèi)容及成果

5.1 項(xiàng)目?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面

（1）對(duì)超聲波測(cè)距儀產(chǎn)生的背景、發(fā)展歷程及應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了深入的認(rèn)識(shí)，根據(jù)使用現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及實(shí)際需求，最終選擇超聲波測(cè)距方案。

（2）分析了超聲波測(cè)距過程中由于溫度因素產(chǎn)生的誤差，并設(shè)計(jì)出誤差修正具體電路，采用溫度采集電路來補(bǔ)償溫度對(duì)聲速造成的影響，進(jìn)一步提高了測(cè)量精度。

（3）電路中采用了聲光報(bào)警及數(shù)碼管距離顯示，直觀地測(cè)距儀與障礙物間的距離顯示給操作者。

（4）測(cè)距儀的報(bào)警電路采用光報(bào)警和聲報(bào)警來提示操作者在工作時(shí)，與障礙物的遠(yuǎn)近問題。光報(bào)警采用不同顏色的發(fā)光二極管，來分別提示危險(xiǎn)距離（紅色LED）、保持距離（綠色LED）、安全距離（黃色LED）。聲報(bào)警采用一個(gè)蜂鳴器，并通過一個(gè)PNP三極管9012進(jìn)行聲音放大，當(dāng)?shù)管嚂r(shí)，車與障礙物之間的距離為危險(xiǎn)距離時(shí)，蜂鳴器響，來提醒駕駛員注意安全。

5.2 開放項(xiàng)目的成果

該測(cè)距儀利用超聲波實(shí)現(xiàn)了非接觸性測(cè)距;采用DS18B20溫度傳感器實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)的溫度測(cè)量和補(bǔ)償，并且根據(jù)理論計(jì)算公式在軟件中對(duì)聲速進(jìn)行了補(bǔ)償校正，提高了測(cè)量的準(zhǔn)確度。利用單片機(jī)控制可以達(dá)到很高的采集速率和精度，可以檢測(cè)到前方的障礙物，并顯示其距離，至危險(xiǎn)區(qū)域后會(huì)自動(dòng)報(bào)警。

6? 結(jié)語

通過實(shí)驗(yàn)室開放項(xiàng)目的實(shí)施，實(shí)驗(yàn)設(shè)備得到了充分的利用，學(xué)生能力得到了提高，教師的教學(xué)指導(dǎo)水平也得到了提升，總之這是一項(xiàng)多方受益的工作。更重要的是，讓學(xué)生體會(huì)到從理論知識(shí)到功能實(shí)現(xiàn)不是件簡(jiǎn)單的事情，要想成為一名合格的工程技術(shù)人才必須用更多的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來充實(shí)自己、鍛煉自己，這樣才能在以后的工作中解決更多的實(shí)際問題，才能更好地為社會(huì)服務(wù)。

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