关键词 听写障碍 形音联结 视觉辨别 认知干预
分类号B849
1 问题提出
听写障碍(dictation disabilities)是指由于某种原因导致儿童的特定听写技能显著受损，主要表现为儿童听到读音写出字形存在困难，听写成绩落后于同龄(或同智力水平)儿童的现象。听写障碍儿童的显著特点是阅读成绩正常而听写成绩落后。在英语文献中，与此对应的是拼写障碍(spelling difficulties)，主要是指在没有阅读障碍病史的情况下，由于某种原因导致儿童的特定拼写技能显著受损(包括口头与笔头正确拼写单词的能力受损)，主要表现为拼写成绩落后于同龄(或同智力水平)儿童的现象。拼写障碍不是由于教育不当、视觉缺陷或精神等问题所致，目前，其病因、病程、相关情况或结局都知之甚少。这种特殊的拼写困难现象，在英语学龄儿童当中是比较普遍的。汉字是表义文字，在字形产出过程中难以根据语音拼写出字形组合，与英语儿童相比，听写任务对于汉语儿童来说更加困难。调查表明，汉语听写困难在儿童学龄期的发生率达到5—10％。
汉语儿童在学习汉字时，完全不认识字、不能认读的情况不是很普遍，而听写困难，即认过字后却写不出来的情况却更为普遍。儿童进入小学之后，随着学习内容的增多，学习模式的变化，听写困难对于儿童的影响日益增大。听写困难严重影响了儿童的学业发展，导致儿童对书写活动产生厌倦情绪和回避行为，也会影响他的心理发展。
因此，有必要探索听写障碍儿童的干预训练方法和内容。干预训练是发展研究的最终目标或最高目标，根据汉语发展性听写障碍儿童认知特点，有针对性地制定听写障碍儿童的听写能力干预方案，进一步提高听写障碍儿童相应的认知能力，促进听写障碍儿童的汉字学习质量。
本研究根据听写障碍儿童存在视觉辨别、形音联结缺陷的研究结果，制定有针对性的听写障碍儿童的认知训练，并进行干预比较实验，从而确定对听写障碍儿童有效的认知干预方案。
2 研究方法
2.1 被试
来自北京市城区四所普通小学的三、四年级的310名学生参与了被试的筛选，其中三年级110人，四年级200人。通过筛选，最后得到听写障碍儿童30人。根据其前测成绩、性别和年龄，将30名听写障碍儿童分为匹配的三组：视觉辨别干预组(10名)，形音联结干预组(10名)，形音联结+视觉辨别组(10名)。实验被试均为右利手，没有视力问题。
测验材料是根据人民教育出版社的小学语文教材的生字表，编制小学生三、四年级的听写测验和认读测验，听写和认读两个测验所用汉字材料完全一样。每个年级的测验用字都是学生以前学过的字，其中三年级测验所用汉字是小学语文教材1—5册的生字，四年级所用汉字是小学语文教材1—7册的生字。每个年级的测验用字是100个，约为学生已学过生字总数的6％—8％，测验用字的平均笔画数为11，汉字结构以左右、上下为主。
测验过程由每个班的语文教师负责。首先进行听写测验，间隔3天之后再进行认读测验，避免听写测验对认读测验的干扰。
听写测验采用团体测验方式，由语文老师用普通话读出每个汉字的读音，比如“guo3，国家的国”，可以重复，要求每个学生都确实听清楚测验目标字，学生根据读音在答题纸上写出听到的目标字(对于不会写的，可以用同音字、同义字或同形字代替，尽可能减少零反应字)。将每个学生听写正确的字数除以测验总字数，得出每个学生听写正确率。
认读测验也采用团体测验方式，要求学生为每个汉字注音(汉字认读测验可有两种形式：一为笔试，由被试为所给的字注音；二为口试，由被试读出所给字的读音。根据已有的研究，这两种形式所产生的结果是一致的，没有显著性差异。将每个学生认读正确的字数除以测验总字数，得出每个学生认读正确率。
(1)根据听写障碍的定义，在每个年级选出认读正确率高于平均正确率的学生。以备后续的被试筛选。
(2)对每个学生认读正确字的听写情况进行分析，记录每个学生会读不会写的字数，将会读不会写的字数除以会读的字数，得到读写差异率，即在认读正确字中听写错误字所占比例。将读写差异率高于年级平均数1个标准差的学生作为实验组被试的候选人。
(3)综合分析(1)和(2)两个步骤，将同时符合认读正确率高于平均数和读写差异率高于平均数1个标准差的学生作为实验组被试。
将这些被试的名单交给各班的语文老师，要求语文老师根据听写障碍的定义，再结合每个被试平时的学习情况，对这些被试是否符合听写障碍进行评定，在评定的时候，排除有视听损伤、严重注意障碍、情绪障语文高级教师对三、四年级的测验用字进行内容效度评价，并以此对个别汉字进行了调换。碍和行为障碍的学生。最后，选出符合条件的实验组被试。
(4)对这些选出的被试进行标准化智力测验，测验工具选用瑞文图形推理测验。排除测验成绩低于25％的被试。
前测工具：形音捆绑测验A，视觉辨别测验A，汉字学习测验A。后测工具：形音捆绑测验B，视觉辨别测验B，汉字学习测验B。形音捆绑测验B、视觉辨别测验B、汉字学习测验B所用材料与前测工具所用材料性质相同，是前测工具的等值性复本。
形音捆绑测验。采用学习测验范式。选择30个日文的片假名、平假名作为实验材料。实验任务为3个“符号一语音”刺激对，共有10对项目。每个刺激对呈现4000ms，间隔500ms，呈现下一刺激对。当呈现完符号一语音刺激之后，间隔一段时间，然后呈现一个探测刺激，要求被试判断探测刺激是否与任务刺激完全一样，如果一样，作“是”反应，如果有变化，作“否”反应。实验的“是”反应和“否”反应各占一半，“是”反应的探测材料和“否”反应的探测材料随机呈现。被试经过练习后进入正式实验。记录被试的反应时和正确率。
视觉辨别测验。测验材料共有四组图片，一组图片为两张，两张图片整体上相同，但是存在细节上的不同，共有6处不同。要求被试在4分钟内对四组图片进行辨认，找出每组图片的6个不同之处。被试找到一处，记1分，共24分。
汉字学习测验。采用学习测验范式。测验材料来自小学6年级的语文课本，选择30个汉字，被试没有学习过，均不认识。汉字学习的内容包括：汉字的字形结构，汉字的读音，汉字的字义，汉字的组词和汉字的书写等。被试学习完所有汉字之后，进行听写和认读，计算每个被试正确认读的数量，会写汉字的数量，以每个被试的认读正确率、听写正确率和读写差异率作为汉字学习效果的评价指标。
2.2 干预方案
实验组儿童1接受单通道的视觉辨别干预训练，实验组儿童2接受跨通道的形音联结干预训练，实验组儿童3接受单通道的视觉辨别和跨通道的形音联结的综合干预训练。比较何种干预训练更能有效地促进听写障碍儿童的识字。
三个实验组干预训练总用时均为8周，训练内容按照各组的计划而行。每周训练2次，共16次，每次训练用时40分钟。训练采取对多的形式进行，即两位老师训练3—5名儿童。
2.2.1 视觉辨别实验组的干预任务
使用经典的视觉辨别任务对听写障碍儿童进行干预训练。训练采用个别化教学方式，任务设置了不同难度，训练时干预教师根据被试的表现决定每次训练的难度、内容。
任务一：即时视觉辨别任务。采用E—prime 2.0程序编写。首先屏幕中央呈现红色“+”300ms，然后屏幕中间会出现一个图形，即目标刺激，接下来屏幕会出现4—6个图形，要求被试选出刚才出现的图形。该训练共有10次选择任务。任务难度设置从以下两个方面来控制：一是图形的复杂程度，分为简单和复杂两种；另一个是图形的相似程度，分为相似和不相似两种。
任务二：延迟视觉辨别任务。采用E—prime 2.0程序编写。首先屏幕中央呈现红色“+”300ms，然后屏幕中间依次出现10—20个图形，即目标刺激，然后空屏或播放视频，然后依次呈现比目标刺激多一倍的探测图形，被试需要判断图形是否刚才学习过。
任务难度设置：一是图形的复杂程度，分为简单和复杂两种情况；二是图形的相似程度，分为相似和不相似两种情况；三是目标刺激与探测刺激之间的延迟时间，分为5分钟和10分钟两种情况，通过控制延迟时间的不同来控制被试的视觉记忆时间。根据每次被试的完成情况决定训练难度。
任务三：图片辨别训练。每次训练共15组，30张卡片，时限10分钟。干预时，教师先给被试呈现一组图片中的一张卡片，被试看清楚之后，主试拿走卡片，呈现另外一张卡片，让被试判断两张卡片是否一样。判断正确给1分，连续做15组。而后以相反的顺序出示，直至被试完全正确为止。任务难度设置从以下两个方面来控制：图形的复杂程度，分为简单和复杂两种；图形的相似程度，分为相似和不相似两种。
任务四：字母涂色训练。本训练由b、d、p、q四个字母构成，每个字母有100个，共400个，字母排列顺序是随机的，印在一张A4纸上。干预时，要求被试将b涂成红色，p涂成黄色；也可以将d涂成蓝色，q涂成绿色。计算完成时间和正确率。任务难度设置从两个方面来控制：一个是由是否限定时间来控制；另一个是由每次涂色的字母及其数量来控制。
2.2.2 形音联结实验组的干预任务
使用计算机控制的形音联结训练任务，对听写障碍儿童进行干预训练。训练采用个别化教学方式，设置不同难度的训练任务，教师根据被试的表现决定每次训练的难度和内容。
任务一：形音联结训练。采用E—prime 2.0程序编写的形音联结学习任务，根据听写障碍儿童形音捆绑特点将听觉通道呈现时间、强度增加。首先屏幕中央呈现红色“+”300ms，然后屏幕中间出现一个图形，同时耳机中出现一个声音，这即为一对匹配呈现的视听刺激，接下来还会出现一对或四对图形和声音，然后屏幕中间会出现一个蓝色“+”，出现一个图形和一个声音，被试的任务就是判断此图形和声音是否匹配(即图形和声音是否为刚才同时出现的一对)。
任务难度设置：一是图形和声音刺激对的个数，从两对到五对不等；二是图形和声音的相似度，根据图形和声音的相似程度分为四种难度：图形声音均不相似、图形相似声音不相似、图形不相似声音相似、图形声音均相似四种情况。根据每次被试的完成情况决定每次训练的难度。
任务二：形音配对学习。训练的基本内容：每次训练所用视觉刺激为16张印有图形的图片，分为4组，主试出示一张图片，口语呈现其名称，儿童正确复述后，学习下一张图片。4张图片都学完之后，开始测试，每次呈现一张图片，让儿童说出其名称。无论回答是否正确，都提供正确答案作为反馈。测试程序重复进行，最多10次。儿童每答对一个项目得1分，连续两次全对即认为已学会，停止测试。
2.2.3 形音联结+视觉辨别实验组的干预任务
这个实验组的干预任务包括两部分：一部分是形音联结训练，一部分是视觉辨别训练。二者交替进行。
形音联结训练采用形音联结训练和形音配对学习；视觉辨别训练采用即时视觉辨别训练、延迟视觉辨别训练和图片辨别训练。
3 结果
在认知训练结束后，对三组听写障碍儿童进行后测，即进行形音捆绑测验、视觉辨别测验和汉字学习测验。
在实施干预训练前，三个听写障碍儿童实验组在联结正确率(F=0.756，p=0.479)、视觉辨别(F=0.439，p=0.649)、认读正确率(F=0.046，p=0.956)、听写正确率(F=0.119，p=0.888)和读写差异率(F=0.361，p=0.701)上都没有显著性差异。这说明各个干预实验组的基线水平是一样的。
不同干预实验组后测方差分析表明，不同干预实验组在视觉辨别(F=3.749，p=0.037)、听写正确率(F：6.264，p=0.006)和读写差异率(F=7.229，p=0.003)上存在显著性差异，而在联结正确率(F=0.716，p=0.498)、认读正确率(F=0.764，p=0.476)上没有显著性差异。
在视觉辨别能力上，听写障碍儿童视觉辨别+形音联结干预实验组(简称综合干预组)与听写障碍儿童视觉辨别干预实验组(简称视觉干预组)没有显著性差异，而听写障碍儿童形音联结干预实验组(简称形音干预组)与综合干预组、视觉干预组存在显著性差异，即形音干预组儿童的视觉辨别水平低于综合干预组、视觉干预组儿童。在听写正确率上，视觉干预组儿童与形音干预组儿童没有显著性差异，而综合干预组儿童与视觉干预组儿童、形音干预组儿童存在显著性差异，即综合干预组儿童的听写正确率显著高于视觉干预组儿童、形音干预组儿童。在读写差异率上，视觉干预组儿童与形音干预组儿童没有显著性差异，而综合干预组儿童与视觉干预组儿童、形音干预组儿童存在显著性差异，即综合干预组儿童的听写差异率显著低于视觉干预组儿童和形音干预组儿童。
对不同干预实验组各项指标前后测变化量的差异分析表明，三个实验干预组在视觉辨别变化量上存在显著性差异(F=3.897，p=0.033)，在听写正确率变化量上存在显著性差异(F=4.516，p=0.020)，在读写差异率变化量上存在显著性差异(F=5.384，p=0.011)；而在联结正确率变化量(F=.468，p=.631)、认读正确率变化量(F=0.430，p=0.655)上不存在显著性差异。
对不同干预实验组儿童的视觉辨别变化量、听写正确率变化量和读写差异率变化量的差异进行多重比较。
在视觉辨别变化量上，综合干预组儿童显著大于形音干预组儿童，而视觉干预组儿童与综合干预组儿童、形音干预组儿童没有显著性差异；在听写正确率变化量上，综合干预组儿童显著地大于形音干预组儿童，而视觉干预组儿童与综合干预组、形音干预组儿童没有显著性差异；在读写差异率变化量上，综合干预组儿童显著大于形音干预组儿童，而视觉干预组儿童与综合干预组、形音干预组儿童没有显著性差异。
对不同实验干预组的汉字学习指标的前后测进行差异检验，检验不同干预方法对于汉字学习效果的影响。统计分析发现，三个实验组儿童的认读正确率、听写正确率和读写差异率的前后测均存在显著性差距。
4 讨论
一般来说，学前儿童掌握了口语，建立了音义联结。学龄儿童的语文学习任务是建立形音、形义的联结，发展书面言语能力。书面言语活动包括阅读和书写。前者是通过字形通达语音、语义，是一个理解过程；后者是根据语义、语音写出汉字，是一个产生过程。
儿童识字是为了能够阅读和写作，识字教学是语文教学的一个难点。《语文课程标准》规定：1～2年级学生认识常用汉字1600～1800个，其中800～1000个会写；3～4年级学生累计认识常用汉字2500个，其中2000个会写；5～6年级学生累计认识常用汉字3000个，其中2500个会写。可见，儿童的识字任务是比较艰巨的。另外，汉字笔画过繁，结构复杂；汉字音义复杂，有大量的多音字、多义字、同音字、同义字，增加了辨认和记忆的困难。因此，很多儿童表现出识字困难，存在书写错误，特别是听写错误。
按照信息加工理论，信息加工包括输入、存储和提取等加工过程。在汉字学习中，字形输入、保持和提取等方面的问题都会造成儿童会读不会写的现象。已有研究表明，听写障碍儿童的汉字字形输入和形音联结存在问题。具体表现为：第一，听写障碍儿童对字形的正确输入(视觉辨别)有缺陷，影响字形的加工水平，长时记忆中的字形表征质量比较差，从而会影响形音表征之间的联结质量；第二，听写障碍儿童的形音捆绑编码存在缺陷，导致形音联结短时记忆存在缺陷，进而会影响形音联结的长时记忆，从而影响字形的提取。
本研究针对听写障碍儿童的认知缺陷，采用视觉辨别、形音联结训练对听写障碍儿童进行了干预训练。干预结果表明，视觉辨别、形音联结的干预内容设置是合适的，都能相应地提高听写障碍儿童的视觉辨别能力和形音联结能力；对于汉字学习来说，视觉辨别、形音联结相结合的综合干预训练比单一的视觉辨别、形音联结干预训练效果好。具体来说，对于听写障碍儿童的汉字学习，特别是听写水平来说，综合干预效果大于形音联结、视觉辨别干预效果。
这种情况可以从两个方面来进行解释：
第一，听写障碍儿童的视觉辨别缺陷、形音联结缺陷对于听写能力的影响机制可能不同。听写障碍儿童的视觉辨别缺陷会影响汉字字形的精细加工，从而造成字形表征质量差；而听写障碍儿童的形音联结缺陷会影响形音捆绑编码水平，从而导致形音表征之间的相互激活存在问题。
第二，听写障碍儿童的视觉辨别缺陷和形音联结缺陷存在联系。视觉辨别缺陷影响字形表征质量，从而也会影响汉字字形与语音表征的联结有效性。即使听写障碍儿童的形音表征联结没有问题，可以相互激活，但是字形输出的准确性低，仍会存在错字现象。
汉字听写能力作为一种汉语儿童所特有的书面言语能力，是需要经过相应的学习才能获得的。从认知能力角度来看，提高听写障碍儿童的视觉辨别、形音联结能力，可以提高听写障碍儿童的汉字字形表征质量、形音联结记忆质量，从而提高其听写能力。
5 结论
5.1 视觉辨别、形音联结的干预能相应地提高听写障碍儿童的视觉辨别能力和形音联结能力。
5.2 对于汉字学习来说，视觉辨别与形音联结相结合的综合干预训练比单一的视觉辨别、形音联结干预训练效果好。
参考文献
1 杨双，宁宁，刘翔平，等，听写困难儿童的整体字形加工特点，心理发展与教育，2008，24(4)：34—38，49.
教学实施过程
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2012）02C-0046-02
一、课程项目化改造的必要性
数字测图是我国目前进行数字地球、数字中国和城市地理信息系统GIS、国家基础测绘的主要技术手段，是目前各种工程测量中地形图测绘的重要方法，是高职工程测量技术专业的一门重要的职业核心课程。数字测图的知识和能力的掌握对学习后续课程起到关键性作用，数字测图也是学生就业中重要的职业岗位之一。
数字测图的内容主要有数字测图的基本知识和电子全站仪的应用、数字测图的外业数据采集和内业用计算机进行数据处理成图等。教学要求，是培养学生具有数字测图的基本知识和数字测图的职业能力。一直以来，在教学上是采用先理论、后实践的教学方法，理论与实际相脱离，教学效果较差，难以达到课程教学目标的培养要求。学生缺乏观察能力和空间想象能力，对数字测图技术的整体过程体会不深，一知半解，实践能力差，严重影响了学生应具有的数字测图的职业工作能力。
高等职业技术教育以培养生产、建设、服务、管理第一线的高端技能型专门人才为主要任务。如何在教学中进行课程项目化改造，用项目和任务训练学生，理论与实践一体化教学，提高学生的数字测图实践能力,培养高技能型人才，已经成为高职数字测图教学改革中急需解决的重要课题。
二、课程项目化改造工作思路
所谓课程项目化改造，是根据职业岗位能力培养的需要，将数字测图课程教学过程转化为实践工作任务，将工作任务贯穿于项目教学的始终，以工作任务为基础驱动项目教学的整个过程。学生在完成工作任务过程中，学习课程的专业知识。这样可以利用工作任务，激发学生学习的兴趣，实现教学做一体化，理论与实践一体化。课程紧密结合实际工程项目，可以使学生在完成任务过程中巩固理论知识，训练实际工作能力，最终具备职业岗位的工作能力。
为了进一步开展各项工作，应确定数字测图课程项目化改造工作思路：深入各行业和基层进行行业调研与分析；确定数字测图职业岗位能力目标、职业素质目标和职业知识目标；根据数字测图岗位的工作过程的不同环节和具体任务，进行课程教学设计；按照课程项目化实施教学。数字测图课程项目化改造工作思路如图1所示。
三、课程项目化教学目标
数字测图是高职工程测量技术专业的一门核心课程，在教学体系中占有着非常重要位置。数字测图针对于国家基础测绘、水利水电工程测绘、交通工程测绘、城市建设工程测绘等岗位要求，培养能在生产、建设、服务、管理第一线的从事数字测图的、具有系统的应用知识和良好的职业素质，并具有可持续发展能力的高素质、高技能型人才。通过行业调研与分析归纳，得出数字测图课程项目化教学目标见表1所示。
四、课程项目化教学设计
数字测图项目化改造，是以数字测图的职业能力目标为核心，以数字测图过程为主线，通过设计工作任务，构建学习情境，建设仿真和真实的学习场景，让学生在职业活动中获取知识、锻炼职业技能，通过完成系列工作任务来培养学生具有职业能力。根据数字测图的工作内容和真实工作过程来设计课程的教学内容和顺序，每一个教学单元就是一项工作任务，对应一项具体的能力训练目标。数字测图为一个贯穿性综合项目，有4个子项目，见表2所示。
五、课程项目化教学实施
数字测图课程项目化教学实施是以项目为载体、任务驱动，学生为主体开展教学活动。采用分小组作业的形式各自独立地完成4个具体的项目工作任务。具体教学实施过程如下：
第一，收集资料。学生根据完成项目任务内容、要求，收集各种必要的资料。主要有原项目已有的各种比例尺地形图，有关数字测图测量规范和地形图图式，控制测量的成果以及数字测图技术设计书等。
第二，学生分组。将学生分为若干个小组，每组4～6人，选出组长。组长工作能力直接影响到该组任务的完成，在分组中要注意组长的选定，应选择具有一定的组织能力、工作能力，责任心较强的学生担任。
第三，实施方案。各小组根据项目任务的要求和有关行业规范，制订出项目实施方案。方案的主要内容有数字测图项目任务内容、相应的实施步骤、测量的方法、时间安排及要求和注意事项等。
第四，实施项目。各小组按实施方案实施项目，各小组依据规范要求协作完成项目任务。主要内容有各组根据实施方案，按规范要求完成数字测图各项目任务。
第五，教师指导。教师跟踪检查和指导学生实施项目任务情况，回答学生提出的问题，对学生进行启发和及时指导。
第六，任务评价。学生完成各项目任务后，安排学生分组讨论总结完成项目任务过程，各小组数字测图项目成果进行总结和互相交流，每小组派代表汇报完成项目情况，教师进行点评和知识归纳。
第七，成绩考核。学生课程成绩考核分为4个方面。一是过程考核，主要考核学生在完成各个项目过程中的成果；二是实践能力考核，主要考核学生的仪器操作能力、绘图能力；三是知识考核，主要考核学生的数字测图课程的应用知识；四是考核学生的工作态度，主要考核学生的团队精神、工作态度、出勤、安全等方面情况。根据学生以上四个方面及小组互评、组内互评和指导教师评价综合评定学生的成绩。
职业教育课程目标的最终目标，就是具有实战能力――解决问题的综合能力。数字测图项目化改造与教学实践证明，以职业活动为导向，以素质为基础，突出能力目标，以学生为主体，以项目为载体，以实训为手段，设计出知识、理论、实践一体化的课程，教学目标明确，学生在学中做，做中学，边学边做。教师在做中教，边做边教。教、学、做一体化，理论与实践一体化，这种课程项目化教学方法，符合高职学生的学习规律，学生学习积极性高，巩固了理论知识，提高了实践能力，教学效果良好。
【参考文献】
［1］戴仕弘.职业教育课程教学改革［M］.北京:清华大学出版社，2007
［2］朱曙光.高职《数字测图》项目化课程的实施总结与思考［J］.科技信息，2010（21）
［3］黄鹏超.汽车使用性能与检测课程项目教学改革与实践 ［J］.广西教育，2011（9C）
中图分类号：G842文献标识码：A文章编号：1006-4311（2012）08-0314-02
1研究背景
排球是我国三大球中成绩最好的项目，如何继续提高和保持优异成绩，后备人才的培养是十分重要的。为此，国家体育总局排球管理中心每年安排男女排球队各有两次全国集训，主要为国家队遴选优秀人才。每次集训前和集训后都有身体素质测试，移动一直是主要的测试项目之一。运动员的反应能力和移动速度是评定运动水平高低的重要指标之一，但多年来排球运动员反应移动训练、测试一直用秒表手工计时，成绩误差较大，没有仪器计时的空白。排球移动测试有侧滑步横向移动、6m×16次网下移动、半米字形移动、米字移动等都是固定目标机械移动，极不符合排球比赛中需要根据对方来球而判断移动的规律。针对上述实际问题和现状，研制了基于ARM9和WINCE嵌入式平台的一种人体反应与移动测量智能仪器。
运用移动智能仪声光报警装置，由机械式移动改为看信号、反应、移动。使测试、训练贴近比赛的需要，并且能准确测量运动员反应移动速度、量化与评定运动能力。可使运动员反应移动测试、训练更加科学化，为选拔高水平运动员提供准确的图文测试数据，同时填补没有仪器计时的空白。
2系统的基本原理
如图1所示：现在有A、B、C、D四个分端和一个主控，当运动员触摸主控时，就会产生一个随机的A、B、C、D方向信号，同时A、B、C、D四个分端中，会有一个分端被随机信号触发后，发出声音和灯光报警信号，然后运动员立即做出相应反应，根据声光报警信号判定运动方位。当运动员作出反应后，立即跑向该分支触摸该分支面板，使该分支的报警和声音信号自动解除。然后立即跑回主控触摸其触摸面板。这样的一个基本测试完成后。测试时间（运动员从主控到分支和从分支会主控的往返两次的时间）都会通过无线通信方式在手持端上记录下来。然后进入下一次测试。在这样的一个测试过程中，可以自己定义测量次数，最后所有的测试时间（单次和总时间）都会记录存储在手持端总控的SD上。以方便用于后期的数据分析，为运动员的训练做出指导。当然，分端的数目可以根据测试需要增减次数，还可以设置不同距离的移动目标。手持端总控，下位机分控和分端之间的通信方式，如图2所示。它们之间都是通过无线通信方式，为了考虑实际测量环境的复杂性，所有设备都使用电池和外接电源两种电源方案。
系统的基本操作流程如图3所示。
3硬件和功能模块
仪器主要有手持端总控、分控和分端三个部分构成。手持端与分控以及分端都是采用基于PT2262/PT2272的无线模块，具体硬件和功能模块如图4。
手持端总控的作用是系统的大脑，负责整套系统的总体控制。主控的外形类似于手机的外形，其基于ARM9和WINCE的嵌入式平台，在这个平台以IO总线接入使用无线数传模块的下位机与各分端和分控通信，负责产生随机分端的控制信号，以及开始结束的计时。以触摸屏作为输入设备，以7寸LCD和SD卡作为输出设备。在总控上编写了界面友好的控制程序，在对WINCE系统的剪裁和移植后，在系统开机后，直接进入测量控制程序界面。
分控：部分硬件和功能为：分控负责产生每一次测量的开始和结束的控制信号，基于阵列微动开关的触控信号板（运动员触摸时产生计时开始和结束信号）、基于PT2262/PT2272无线通信模块负责与上位机总控的通信。
分端：部分硬件和功能为：微控器、灯光声音报警电路、无线PT2262/2272通信模块、阵列微动开关的触控信号板。当运动员触摸触控信号板时（图5），就是通过PT2262/2272无线模块产生开始或者借宿信号，通过无线模块发送到上位机。
4软件和功能模块
软件部分主要包括了WINCE系统的剪裁定制和软件编写（WINCE软件）、PT2262/PT2272无线模块的IO总线流驱动的编写、高精度计时控制软件和分端软件的编写等四个部分。
嵌入式软件都是进行剪裁和针对专门应用进行定制的，WINCE系统平台的支持特性相对于LINUX平台上要简单一些，开发周期短。可以根据自己需求的功能和模块加上自己编写的软件进行相应的注册和编译。编写软件和PT2262/PT2272无线模块的IO总线流驱动都是在EVC4.0编译环境下。在流式驱动程序中，驱动程序负责把外设抽象成一个文件，而应用程序则使用操作系统提供的文件对外设进行访问。在具体实现时，流驱动程序使用一个固定的流驱动接口函数API共有12个接口函数，分别为XXX_Init、XXX_Deinit、XXX_PreDeinit、XXX_Open、XXX_Close、XXX_PreClose、XXX_Read、XXX_Write、XXX_Seek、XXX_IOControl、XXX_PowerUp、XXX_Power Down每个函数名前XXX代表该设备在注册表中的名字。通过这些函数驱动程序将操作系统对设备的文件操作重定向成该设备的操作以实现对设备的控制和访问。因而，设计实现一个流接口驱动I/O程序的过程，就可以说是实现这些流接口函数的过程。具体SPI的部分函数如下：
①打开设备
hOpenFile= CreateFile（TEXT（"SPI1:”），GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,0,NULL,OPEN_ALWAYS,FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,0);//打开上下文的句柄保存在中hOpenFile中
②读取Flash的ID号
DevicceIoControl(hOpenFile, SPI_IOCTL_RID, &OP_READID, 4,&id,sizeof(id),&dwNumOfRead,NULL); //OP_READID是读取ID命令字，返回的ID号保存在变量id中
③擦除设备
WriteFile（hOpenFile,&EraseData,sizeof（EraseData），& dwNum Of Written,NULL);//EraseData包括了擦除设备命令字和擦除地址
④写入待测数据
WriteFile( hOpenFile, & TransArray, sizeof(TransArray), &dwNum Of Written,NULL);//TransArray 中包括写Flash 的命令字、写入地址和准备好待测数据
⑤读出待测数据
ReadFile(hOpenFile,&ReceBuffer,size(Array),&dwNumOfRead,NULL);//ReceBuffer是应用程序准备的缓冲，用于存放先前写入到Flash中的数据
系统的主要界面如图6。
下位机分控的高精度计时软件。本来应该把高精度计时模块放在手持端总控上，利用WINCE系统的多媒体定时器进行计时，因为多媒体定时器的精度可以达到ms级。但是由于无线通信过程中会有累计误差的影响，最后为了使测量准确化，减少误差的影响，在下位机上使用的STC的32系列的MCU，外接军用级别（要考虑到夏天和冬天的温差和环境的变化）的48M晶振（10ppm），通过基本分析可以保证精度在200S内的误差不超过1ms，完成满足高精度计时要求。分端软件编写比较简单，在这不做赘述。
5结论
该仪器使用方便、操作简单，具有的智能特点是可编程，可更改测试方案。可记录储存数据。可做电脑数据图形化分析。可自适应各种环境误差补偿。移动智能仪的研制成功，一方面是为国家体育的科学研究与器材开发提供一个小探索，同时为体育辅助训练的方法提供一种思路，为国家体育事业的发展做出创新方式和创新的方法。
参考文献：
培训合格的标准
1引言
中医诊断学中涉及的实验课程非常多，而传统的实验教学方法过于单一，实验氛围不浓厚，学生参与的积极性不高。开展中医诊断学数字化实验教学，可进一步强化学生对传统中医诊断的认知，深化学生对辨证辨病知识的学习，对于提高学生“四诊”操作技能、提升临床辨证思维均有极大帮助。
2数字化中医诊断学实验教学主要内容
2.1中医色诊
通过与科技公司合作，实验当中相关指标的测量均可以通过计算机软件实现。比如，使用GD-3光电血流容积面诊仪，可有效测量时间指标、波幅指标、比值指标等，对光电血流容积指标的测量有助于全面了解对心血管的血液状态、功能等，作为面部常色形成的生理基础指标，“面色-血流容积”的变化机制可通过面部光电血流容积变化反映出来。因此，在实验教学中，让学生学会使用光电血流容积面诊仪，可帮助学生更快地掌握中医望色相关知识，为中医色诊的开展提供技术支持。
2.2舌苔望诊
用摄像头拍摄舌苔标本片，获取标本片微观图像，用计算机检测微观图像中的相关指标，这是舌苔脱落细胞学检测及舌苔微观望诊的整个数字化实验过程[1]。通过这种方式可更全面地获取细胞分布、印片背景、上皮细胞分数计数等相关信息，更深入地研究舌苔形成过程及病理舌苔脱落细胞变化的过程。
2.3中医目诊
采用球结膜微循环分析软件可以全面检测球结膜微血管，获取微血管的流态、形态以及袢周等指标，进一步检测缺血区、清晰度以及网络结构、血流颜色、血流速度等重要病理指标，同时还能检测出有无渗出、出血、水肿等症状。数字化实验教学能帮助学生直观地了解球结膜微循环变化的过程、特点等，明确这些变化与中医病证变化之间的关系。2.4中医脉诊采用脉图分析软件可以对脉图时间指标、波幅指标及面积指标等进行检测分析，还能依据不同检测信息绘制P-H1趋势曲线图形，更进一步地分析脉位、脉次、脉形等指标，了解脉图特征与心血管功能之间的关系。
3构建中医诊断学实验教学模式的方法
通过学习和掌握中医诊断操作相关软件的使用方法，深化学生中医辨证的诊疗思路，使学生牢固掌握临床辨证的诊疗方法。学生输入病情后，能够将自己的辨证结果与计算机得出的辨证结果进行比对，从而了解到自身存在的不足。
3.1编写实验教材
为了更好地构建中医诊断学实验教学模式，需要在教学中融入学校多年来取得的科研成果，也可以将有关中医诊断实验教学的教材运用到教学当中，比如《中医诊断临床技能实训》《中医诊断实验方法学》等，这些教材讲解了很多在中医“四诊”中运用信息技术的方法、成果等。要进一步加强对教材的引入和运用，为数字化中医诊断学实验教学的开展提供支持。
3.2建设数字化实验室
中医人才的培养关键在于转变教学观念、不断创新和优化教育手段。而中医基础教育直接影响学生临床技能的掌握效果，关系到学生能否成长为合格的医师。因此，在做好日常教学管理的同时，要不断革新教学手段，推进教育创新。某校在经费紧张的情况下，通过缩减行政事务性开支，投入大量的人力、物力、资金建设中医诊断数字化教学实验室，在短期内建成并投入使用。实验室配备了IBM总服务器与教师机各一台，还配备了25台供学生使用的液晶电脑、视频采集卡、数码摄像机、投影仪等常用设备。在星形拓扑组网后，相关软件可进行屏幕广播、监视、日志、双向对讲等，整个数字化实验室功能齐全，真正实现了中医诊断学实验教学的全程数字化。
3.3研制实验仪器
为确保数字化中医诊断学实验教学的顺利开展，相关实验仪器需要配备齐全。比如，某院校研制了包含面诊光电传感器、光电信号放大器、采集系统等在内的GD-3光电血流容积面诊仪，通过对仪器的科学调试、匹配等，使学生在实验课中观察不同面色血流容积图，并且可以使用计算机软件完成相关指标的测量[2]。实践显示，在不同的实验课程中，该仪器运行未见异常，有着较为稳定的波形，计算测量精确度高，可以反映出最为真实、具体的局部血流容积情况。
3.4制作辨证软件和数字化课件
为进一步深化中医学生的诊疗思维，提升临床辨证技能，营造更直观的临床环境，培养及训练学生的临床诊断能力，制作辨证软件非常有必要。比如，某院校研制了“文锋Ⅲ中医诊疗操作软件”，该软件运用了“数字模拟+‘人机对话’”技术，在诊疗技术相关实训中，有效增强了学生的动手操作能力，并且该软件可以对各科多种疾病开展全面辅助诊疗，真正实现了病、证、方、药的结合，使治疗方案更为规范、科学。约有10000种病证、500种疾病病种及160个常见症被编制在软件系统中，并提供了10余种治疗方案。依据具体实验内容与实验相关要求，收集了大量的临床图片和视频材料运用到实验教学中，同时可以将这些材料制作成课件，进一步丰富实验课程，比如中医色诊与光电血流容积图检测课件、中医脉诊与脉图检测分析课件等。
3.5搭建“数字化模拟诊室”
开展“数字化模拟诊室”训练。在实验教学中制作数字化教学病例，制作过程运用了现代化“四诊”资料采集系统采集“四诊”资料，并对不同疾病进行分类，最终生成了数字化的电子病历[3]。具体教学方法为：在正式教学前，将学生分为3～4人一组，每组派代表抽取电子病历，然后分角色扮演。扮演患者可以让学生学会站在患者的角度思考问题，加深对病症的了解，与临床实际更为贴近，整个过程中学生的积极性非常高。在角色扮演中，教师要及时纠正学生的口语化描述或者医学术语运用不准确的地方，使学生再次表述同一个问题时更为专业、准确。正式开始教学后，每个小组轮流进行数字化模拟诊断训练。组内一名学生扮演患者，其他两名学生对其进行问诊，实验中提供清晰、真实的图片以供望诊使用。学生要完成脉诊的整个操作流程，最后由教师给出准确的脉象结果。在所有小组均完成诊断以后，由教师进行整体点评，对诊断过程中存在的问题予以总结和纠正。在“数字化模拟诊室”实训中，为学生营造更为真实的诊断场景，使学生接触更多真实的临床病例，从而大幅度提升学生的中医诊断技能，训练其思辨能力。
3.6网络化数字资源
可以研制和使用网络化学习考试训练系统，并将系统有效运用到中医诊断学网络学习及考试中，充分借助数字资源提高学习与考试的实效。同时，搭建中医诊断学数据信息库，为学生提供更全面的资料检索与查询平台。还可以制作使用中医诊断学实践教学网站和中医诊断实验方法教学网站等，网站囊括了多种与中医诊断实验相关的内容，以供学生自主学习。
4中医诊断学实验教学模式的实践
中医院校通过长期开展数字化中医诊断学实验教学模式，设计和开创了大量关于“四诊”、临床辨证的数字化实验课程，数字化中医诊断教学实验室也即将创建，进一步提升了中医诊断学实验教学内容的专业化、数字化水平，在实践中运用数字化实验教学成果，将取得更加显著的成果。
4.1对不同层次的学生采用数字化实验教学，取得了显著的教学成果
某校对五年制、七年制本科不同专业的60多个班级开展数字化中医诊断实验教学。在实验过程中，学生普遍有着较高的积极性，对中医诊法的掌握更为牢固，对辨证、辨病知识的理解更为透彻。学生的知识结构得以改善，实验技能也得到了大幅度的增强。实践还显示，在中医诊断实验教学中运用数字化技术，能给学生带来全新的感受，开阔了学生的视野，更新了学生的临床观念，最终取得了比传统实验教学更为显著的教学成果。
4.2开展实验教学师资培训，增强了教学影响力
在变电站综合自动化培训教学中，学员要熟悉变压器、线路、电容器等设备的保护装置、测控装置、保护测控装置及各种自动控制装置。若在每个具体装置中都全面介绍装置的结构和工作原理，不但重复太多，浪费时间，而且也不容易全面深人地介绍清楚，且不利于学员理解掌握。因此在培训中，都要对各种装置的共性部分进行统一介绍，即介绍装置的基本结构、原理与接线。下面就装置部分教学培训工作进行IV"结，与大家分享。
一、装置的典型硬件结构
装置部分教学培训中，首先要把装置的典型硬件结构弄清楚。成套的综合自动化系统中微机保护系统、监控系统、自动控制系统等装置都是由若干模块组成的，它们的硬件结构都是大同小异，所不同的是软件及硬件模块化的组合与数量不同。一个变电站综合自动化系统中各种子系统的典型硬件结构主要包括模拟量输人/输出回路、开关量输人/输出回路、微机系统、人机对话接口回路、通信回路和电源，如图1所示。
装置采用统一硬件平台，变电站综合自动化装置硬件采用整体面板、国际标准机箱。装置强弱电彻底分离，CPU板采用印刷板、表面装贴技术，提高了装置的可靠性。可自检和互检，同时减少各部分的关联性。通信接口方式选择灵活，与变电站自动化系统配合，可实现远方定值修改和切换、事件记录及录波数据上传、压板遥控投退和遥测、遥信、遥控跳合闸。可通过变电站监控系统对保护装置所具有的功能实施全遥控操作。装置采用统一软件平台，缩短了产品的研发周期，延长了产品的市场生命周期，从“作坊生产阶段”进人到“大规模生产阶段”。装置采用统一数据库处理，在设计装置功能模块时提炼不同功能应用信息的共性，建立一个统一的应用功能数据机构模块，包含每种功能所需的一切信息，形成功能程序的统一的开发平台，降低了功能模块程序开发的难度，提高了功能模块程序的可靠性。
二、模拟量的输入/输出回路
1.模拟量的输入电路
变电站综合自动化系统采集的一次设备的电流、电压、有功功率、无功功率、温度等都是属于模拟量，由于微机只能识别数字量，故模拟信号必须转换成数字信号才能输人到微机中进行处理。典型的模拟量输人电路的结构框图如图2所示，主要包括电压形成电路、低通滤波电路、采样电路、多路转换开关及A/D变换芯片五部执电压形成电路除了起电量变换作用外，另一个重要作用是将一次设备的电流互感器TA、电压互感器TV的二次回路与微机A/D转换系统完全隔离，提高抗干扰能力。通过低通滤波器与采样定理、采样保持器、模拟量多路转换开关、模/数变换(A/D)的详细讲解，使学员熟悉模拟量输人电路如何隔离、规范输入电压及完成模/数变换、与CPU接口，完成数据采集任务。
为了使学员更好地理解和掌握培训内容，讲变换器时向学员展示变换器插件实物，讲清楚变换器的输人信号和输出信号。讲解低通滤波时也将实物插件展示给学员，理论联系实际，可取得很好的培训效果。
2模拟量输出电路
培训中简要说明模拟量输出电路的组成、数/模(D/A)转换器工作原理。模拟量输出电路的作用是把微型机系统输出的数字量转换成模拟量输出，该任务主要由数/模(D/A)变换器来完成。由于D/A转换器需要一定的转换时间，在转换期间，输人待转换的数字量应该保持不变，而微型机系统输出
的数据在数据总线上稳定的时间很短，因此在微机系统与D/A换器间必须用锁存器来保持数字量的稳定，经过D/A转换器得到的模拟信号一般要经过低通滤波器，使其输出波形平滑，同时为了能驱动受控设备，可以采用功率放大器作为模拟量输出的驱动电践 D/A转换器的作用是将二进制的数字量转换为相应的模拟量，其主要部件是电阻开关网络和集成运算放大器。
三、开关量输入及输出电路
开关量输人、输出电路是非常重要的教学内容。学员只有明白了断路器、变压器分接头的位置状态是如何被采集和输出后才能更好地工作。
在变电站综合自动化系统的数据采集中，除模拟信号外，还有大量的以二进制数字变化为特点的信号，如隔离开关、断路器的状态，按钮、普通的开关、刀闸、断路器的触点以及人机联系的功能键的状态等，称为开关量。
1.开关量输入电路
开关量输入电路的基本功能就是将变电站内需要的状态信号引人微机系统，如断路器状态、继电保护信号等。开关量输人电路由消抖滤波电路、信号调节电路、控制逻辑电路、驱动电路、地址译码电路、隔离电路等组成。培训中讲清消抖滤波电路与信号调节电路、电隔离技术的应用、驱动控制与端口地址译码问题，特别是要了解简单的开关量输人电路。开关量信号都是成组并行输人(出)微机系统的，每组一般为微机系统的字节，即8， 16或32位，对于断路器、隔离开关等开关量的状态，体现在开关量信号的每一位上，如断路器的分、合两种工作状态，可用0， 1表示。简单的开关量输人电路包括断路器和隔离开关的辅助触点、跳合闸位置继电器触点、有载调压变压器的分接头位置等输入、外部装置闭锁重合闸触点输人、装置上连接片位置输入等回路。
2开关量输出回路
开关量输出电路主要是将CPU送出的数字信号或数据进行显示、控制或调节，如断路器跳闸命令和屏幕显示、报警信号等。开关量输出电路与输人电路基本一样。简单的开关量输出主要包括保护的跳闸出口以及本地和中央信号等，一般都采用并行接口的输出来控制有触点继电器(干簧或密封小中间继电器)的方法，但为提高抗干扰能力，最好也经过一级光电隔离。
四、微型机系统和变电站综合自动化算法
微型机系统的CPU是由一片大规模集成电路芯片制成，不仅能进行算法逻辑运算，还能执行各种控制功能。配备一定容量的存储器、输人/输出设备的接口电路及系统总线。计算机监控系统都应具有数据采集和输出控制部分，这两个部分构成了基本测控单元的主要内容。数字信号处理器(DSP)是一种经过优化后用于处理实时信号的微控制器。
在变电站综合自动化系统中，计算机对采样值进行分析、计算得到所需的电流、电压的有效值和相位以及有功功率、无功功率等量，或者算出它们的序分量，或者线路和元件的视在阻抗，或者某次谐波的大小和相位等，并根据这些参数的计算结果以及定值，通过比较判断决定装置的动作行为，而完成上述分析计算和比较判断以实现各种预期功能的方法就称为变电站综合自动化系统算法。其主要任务是如何从包含有噪声分量的输入信号中快速、准确地计算出所需的各种电气量参数。培训中要说明研究算法的目的主要是提高运算的精确度和提高运算的速度。算法的运算速度将影响自动化装置检测量的检测和自动化装置的动作速度。变电站综合自动化系统中保护和监控对算法有不同要求。
转贴于 五、人机对话、通信和电源插件
1.人机时话
人机对话的主要内容有显示画面与数据(包括时间、日期);单线图的状态、潮流信息;报警画面与提示信息;事件顺序记录。事故记录;趋势记录;装置工况状态显示;保护整定值;控制系统的配置显示，包括退出运行的装置的显示以及信号流程图表;值班记录;控制系统的设定显示等。主要介绍人机对话微型机系统的硬件原理、键盘响应电路、屏幕(液晶)显示电路、打印机的接口电路、多机通信和巡检开关、人机对话插件等。重点讲清人机界面操作和命令菜单使用说明。
2.通信插件
通信插件承担着装置的管理和通信任务，是承接装置与夕卜界通信及交换信息的管理插件，如与面板、PC调试软件、监控后台、工程师站、远动、打印机等的联系，根据保护的配置组织上送遥测、遥信、SOE、事件报文和录波信息等。通信插件可根据需要设置有Lan网口、以太网口、RS485口和RS232口，满足不同监控和远动系统的要求。另外，还设置有GPS对时功能，可满足网络对时和脉冲对时方式的要求。
3.电源插件
每个装置均有一个独立的开关电源，向其他插件供电，此开关电源与插件面板构成电源插件(又叫电源模件)。培训中要重点说明输出电压的作用。输出电压十SV为CPU及其芯片提供工作电源;15V为模拟输人回路运放提供工作电源;+24V为开出、开人回路提供电源。
六、操作回路
培训中分两个方面介绍操作回路。一是介绍断路器操作回路的原理框图，让学员明白操作回路的基本原理;二是让学员看懂实际的操作回路。
1断路器操作回路的原理框图
首先介绍断路器操作回路总体上分为合闸回路和跳闸回路两大部分，介绍合闸回路和跳闸回路的工作过程。手动操作时可选择遥控操作或就地操作。当就地/遥控选择开关打至遥控”位置时在后台机上手动遥控操作;当就地/遥控选择开关打至“就地”位置时工作人员在装置上就地操作断路器。然后介绍自动操作时保护接点通过连接压板直接接人控制电源进行断路器操作，并介绍防跳回路的作用和原理。最后介绍位置信号、控制回路断线和事故信号。
2.断路器操作回路实例
断路器操作回路的原理框图与实际操作回路还有一些距离，为了学员更好地工作，还需要讲解断路器实例操作回路，如南瑞继保电气有限公司RSC-941A型装置操作回路和南自IOKV线路保护测控柜断路器操作回路。
七、测控装置
测控装置用于各种电压等级的变电站中，综合考虑变电站对数据采集、处理的要求，以微机技术实现数据采集、控制、信号等功能。采用现场测控网络与安装于控制室的中心设备连接，依靠变电站自动化系统的间隔测控单元实现全变电站的监控。装置完全按照间隔单元实现测量、记录、监视、控制等功能，能够满足各种电压等级的变电站综合自动化系统的要求。
1.测控装置硬件结构与功能
测控装置主要由交流变换插件、CPU插件、显示面板、通讯插件、开入开出插件、电源插件等模块构成。测控装置功能有开关量变位遥信;电压、电流的模拟量输入;断路器遥控分合，空接点输出，出口动作保持时间可程序设定;脉冲累加单元，空接点开入;遥控事件记录及事件SOE;支持行业标准通讯接口。
2.PSR650系列数字式综合测控装置
PSR650系列数字式综合测控装置适用于各电压等级变电站等测量控制领域，实现四遥及同期合闸等自动功能。
PSR650系列数字式综合测控装置为19英寸机箱装置配置，2一3块交流采集模件(AC)，共采集12路电流、12路电压、1块直流温度采集模件(DC， TDC)可选，共12路采集、2块数字量采集模件(DI)，共40路采集(包括脉冲量采集);2块智能控制模件(OUT)，共20路开接点输出;CPU模件、POWER模件各一块。该装置插件图如图3所示。
PSR652数字式综合测控单元面板由液晶显示屏、二级管指示灶复归按钮和键盘等四部分组成。PSR 650系列数字式综合测控装置的键盘操作和液晶显示界面采用对话框结合菜单式操作方式。
在变电站综合自动化培训教学中，学员要熟悉变压器、线路、电容器等设备的保护装置、测控装置、保护测控装置及各种自动控制装置。若在每个具体装置中都全面介绍装置的结构和工作原理，不但重复太多，浪费时间，而且也不容易全面深人地介绍清楚，且不利于学员理解掌握。因此在培训中，都要对各种装置的共性部分进行统一介绍，即介绍装置的基本结构、原理与接线。下面就装置部分教学培训工作进行IV"结，与大家分享。
一、装置的典型硬件结构
装置部分教学培训中，首先要把装置的典型硬件结构弄清楚。成套的综合自动化系统中微机保护系统、监控系统、自动控制系统等装置都是由若干模块组成的，它们的硬件结构都是大同小异，所不同的是软件及硬件模块化的组合与数量不同。一个变电站综合自动化系统中各种子系统的典型硬件结构主要包括模拟量输人/输出回路、开关量输人/输出回路、微机系统、人机对话接口回路、通信回路和电源，如图1所示。
装置采用统一硬件平台，变电站综合自动化装置硬件采用整体面板、国际标准机箱。装置强弱电彻底分离，CPU板采用印刷板、表面装贴技术，提高了装置的可靠性。可自检和互检，同时减少各部分的关联性。通信接口方式选择灵活，与变电站自动化系统配合，可实现远方定值修改和切换、事件记录及录波数据上传、压板遥控投退和遥测、遥信、遥控跳合闸。可通过变电站监控系统对保护装置所具有的功能实施全遥控操作。装置采用统一软件平台，缩短了产品的研发周期，延长了产品的市场生命周期，从“作坊生产阶段”进人到“大规模生产阶段”。装置采用统一数据库处理，在设计装置功能模块时提炼不同功能应用信息的共性，建立一个统一的应用功能数据机构模块，包含每种功能所需的一切信息，形成功能程序的统一的开发平台，降低了功能模块程序开发的难度，提高了功能模块程序的可靠性。
二、模拟量的输入/输出回路
1.模拟量的输入电路
变电站综合自动化系统采集的一次设备的电流、电压、有功功率、无功功率、温度等都是属于模拟量，由于微机只能识别数字量，故模拟信号必须转换成数字信号才能输人到微机中进行处理。典型的模拟量输人电路的结构框图如图2所示，主要包括电压形成电路、低通滤波电路、采样电路、多路转换开关及A/D变换芯片五部执电压形成电路除了起电量变换作用外，另一个重要作用是将一次设备的电流互感器TA、电压互感器TV的二次回路与微机A/D转换系统完全隔离，提高抗干扰能力。通过低通滤波器与采样定理、采样保持器、模拟量多路转换开关、模/数变换(A/D)的详细讲解，使学员熟悉模拟量输人电路如何隔离、规范输入电压及完成模/数变换、与CPU接口，完成数据采集任务。
为了使学员更好地理解和掌握培训内容，讲变换器时向学员展示变换器插件实物，讲清楚变换器的输人信号和输出信号。讲解低通滤波时也将实物插件展示给学员，理论联系实际，可取得很好的培训效果。
2模拟量输出电路
培训中简要说明模拟量输出电路的组成、数/模(D/A)转换器工作原理。模拟量输出电路的作用是把微型机系统输出的数字量转换成模拟量输出，该任务主要由数/模(D/A)变换器来完成。由于D/A转换器需要一定的转换时间，在转换期间，输人待转换的数字量应该保持不变，而微型机系统输出
的数据在数据总线上稳定的时间很短，因此在微机系统与D/A换器间必须用锁存器来保持数字量的稳定，经过D/A转换器得到的模拟信号一般要经过低通滤波器，使其输出波形平滑，同时为了能驱动受控设备，可以采用功率放大器作为模拟量输出的驱动电践 D/A转换器的作用是将二进制的数字量转换为相应的模拟量，其主要部件是电阻开关网络和集成运算放大器。
三、开关量输入及输出电路
开关量输人、输出电路是非常重要的教学内容。学员只有明白了断路器、变压器分接头的位置状态是如何被采集和输出后才能更好地工作。
在变电站综合自动化系统的数据采集中，除模拟信号外，还有大量的以二进制数字变化为特点的信号，如隔离开关、断路器的状态，按钮、普通的开关、刀闸、断路器的触点以及人机联系的功能键的状态等，称为开关量。
1.开关量输入电路
开关量输入电路的基本功能就是将变电站内需要的状态信号引人微机系统，如断路器状态、继电保护信号等。开关量输人电路由消抖滤波电路、信号调节电路、控制逻辑电路、驱动电路、地址译码电路、隔离电路等组成。培训中讲清消抖滤波电路与信号调节电路、电隔离技术的应用、驱动控制与端口地址译码问题，特别是要了解简单的开关量输人电路。开关量信号都是成组并行输人(出)微机系统的，每组一般为微机系统的字节，即8， 16或32位，对于断路器、隔离开关等开关量的状态，体现在开关量信号的每一位上，如断路器的分、合两种工作状态，可用0， 1表示。简单的开关量输人电路包括断路器和隔离开关的辅助触点、跳合闸位置继电器触点、有载调压变压器的分接头位置等输入、外部装置闭锁重合闸触点输人、装置上连接片位置输入等回路。
2开关量输出回路
开关量输出电路主要是将CPU送出的数字信号或数据进行显示、控制或调节，如断路器跳闸命令和屏幕显示、报警信号等。开关量输出电路与输人电路基本一样。简单的开关量输出主要包括保护的跳闸出口以及本地和中央信号等，一般都采用并行接口的输出来控制有触点继电器(干簧或密封小中间继电器)的方法，但为提高抗干扰能力，最好也经过一级光电隔离。
四、微型机系统和变电站综合自动化算法
微型机系统的CPU是由一片大规模集成电路芯片制成，不仅能进行算法逻辑运算，还能执行各种控制功能。配备一定容量的存储器、输人/输出设备的接口电路及系统总线。计算机监控系统都应具有数据采集和输出控制部分，这两个部分构成了基本测控单元的主要内容。数字信号处理器(DSP)是一种经过优化后用于处理实时信号的微控制器。
在变电站综合自动化系统中，计算机对采样值进行分析、计算得到所需的电流、电压的有效值和相位以及有功功率、无功功率等量，或者算出它们的序分量，或者线路和元件的视在阻抗，或者某次谐波的大小和相位等，并根据这些参数的计算结果以及定值，通过比较判断决定装置的动作行为，而完成上述分析计算和比较判断以实现各种预期功能的方法就称为变电站综合自动化系统算法。其主要任务是如何从包含有噪声分量的输入信号中快速、准确地计算出所需的各种电气量参数。培训中要说明研究算法的目的主要是提高运算的精确度和提高运算的速度。算法的运算速度将影响自动化装置检测量的检测和自动化装置的动作速度。变电站综合自动化系统中保护和监控对算法有不同要求。 五、人机对话、通信和电源插件
1.人机时话
人机对话的主要内容有显示画面与数据(包括时间、日期);单线图的状态、潮流信息;报警画面与提示信息;事件顺序记录。事故记录;趋势记录;装置工况状态显示;保护整定值;控制系统的配置显示，包括退出运行的装置的显示以及信号流程图表;值班记录;控制系统的设定显示等。主要介绍人机对话微型机系统的硬件原理、键盘响应电路、屏幕(液晶)显示电路、打印机的接口电路、多机通信和巡检开关、人机对话插件等。重点讲清人机界面操作和命令菜单使用说明。
2.通信插件
通信插件承担着装置的管理和通信任务，是承接装置与夕卜界通信及交换信息的管理插件，如与面板、PC调试软件、监控后台、工程师站、远动、打印机等的联系，根据保护的配置组织上送遥测、遥信、SOE、事件报文和录波信息等。通信插件可根据需要设置有Lan网口、以太网口、RS485口和RS232口，满足不同监控和远动系统的要求。另外，还设置有GPS对时功能，可满足网络对时和脉冲对时方式的要求。
3.电源插件
每个装置均有一个独立的开关电源，向其他插件供电，此开关电源与插件面板构成电源插件(又叫电源模件)。培训中要重点说明输出电压的作用。输出电压十SV为CPU及其芯片提供工作电源;15V为模拟输人回路运放提供工作电源;+24V为开出、开人回路提供电源。
六、操作回路
培训中分两个方面介绍操作回路。一是介绍断路器操作回路的原理框图，让学员明白操作回路的基本原理;二是让学员看懂实际的操作回路。
1断路器操作回路的原理框图
首先介绍断路器操作回路总体上分为合闸回路和跳闸回路两大部分，介绍合闸回路和跳闸回路的工作过程。手动操作时可选择遥控操作或就地操作。当就地/遥控选择开关打至遥控”位置时在后台机上手动遥控操作;当就地/遥控选择开关打至“就地”位置时工作人员在装置上就地操作断路器。然后介绍自动操作时保护接点通过连接压板直接接人控制电源进行断路器操作，并介绍防跳回路的作用和原理。最后介绍位置信号、控制回路断线和事故信号。
2.断路器操作回路实例
断路器操作回路的原理框图与实际操作回路还有一些距离，为了学员更好地工作，还需要讲解断路器实例操作回路，如南瑞继保电气有限公司RSC-941A型装置操作回路和南自IOKV线路保护测控柜断路器操作回路。
七、测控装置
测控装置用于各种电压等级的变电站中，综合考虑变电站对数据采集、处理的要求，以微机技术实现数据采集、控制、信号等功能。采用现场测控网络与安装于控制室的中心设备连接，依靠变电站自动化系统的间隔测控单元实现全变电站的监控。装置完全按照间隔单元实现测量、记录、监视、控制等功能，能够满足各种电压等级的变电站综合自动化系统的要求。
1.测控装置硬件结构与功能
测控装置主要由交流变换插件、CPU插件、显示面板、通讯插件、开入开出插件、电源插件等模块构成。测控装置功能有开关量变位遥信;电压、电流的模拟量输入;断路器遥控分合，空接点输出，出口动作保持时间可程序设定;脉冲累加单元，空接点开入;遥控事件记录及事件SOE;支持行业标准通讯接口。
2.PSR650系列数字式综合测控装置
PSR650系列数字式综合测控装置适用于各电压等级变电站等测量控制领域，实现四遥及同期合闸等自动功能。
PSR650系列数字式综合测控装置为19英寸机箱装置配置，2一3块交流采集模件(AC)，共采集12路电流、12路电压、1块直流温度采集模件(DC， TDC)可选，共12路采集、2块数字量采集模件(DI)，共40路采集(包括脉冲量采集);2块智能控制模件(OUT)，共20路开接点输出;CPU模件、POWER模件各一块。该装置插件图如图3所示。
PSR652数字式综合测控单元面板由液晶显示屏、二级管指示灶复归按钮和键盘等四部分组成。PSR 650系列数字式综合测控装置的键盘操作和液晶显示界面采用对话框结合菜单式操作方式。
在变电站综合自动化培训教学中，学员要熟悉变压器、线路、电容器等设备的保护装置、测控装置、保护测控装置及各种自动控制装置。若在每个具体装置中都全面介绍装置的结构和工作原理，不但重复太多，浪费时间，而且也不容易全面深人地介绍清楚，且不利于学员理解掌握。因此在培训中，都要对各种装置的共性部分进行统一介绍，即介绍装置的基本结构、原理与接线。下面就装置部分教学培训工作进行iv"结，与大家分享。
一、装置的典型硬件结构
装置部分教学培训中，首先要把装置的典型硬件结构弄清楚。成套的综合自动化系统中微机保护系统、监控系统、自动控制系统等装置都是由若干模块组成的，它们的硬件结构都是大同小异，所不同的是软件及硬件模块化的组合与数量不同。一个变电站综合自动化系统中各种子系统的典型硬件结构主要包括模拟量输人/输出回路、开关量输人/输出回路、微机系统、人机对话接口回路、通信回路和电源，如图1所示。
装置采用统一硬件平台，变电站综合自动化装置硬件采用整体面板、国际标准机箱。装置强弱电彻底分离，cpu板采用印刷板、表面装贴技术，提高了装置的可靠性。可自检和互检，同时减少各部分的关联性。通信接口方式选择灵活，与变电站自动化系统配合，可实现远方定值修改和切换、事件记录及录波数据上传、压板遥控投退和遥测、遥信、遥控跳合闸。可通过变电站监控系统对保护装置所具有的功能实施全遥控操作。装置采用统一软件平台，缩短了产品的研发周期，延长了产品的市场生命周期，从“作坊生产阶段”进人到“大规模生产阶段”。装置采用统一数据库处理，在设计装置功能模块时提炼不同功能应用信息的共性，建立一个统一的应用功能数据机构模块，包含每种功能所需的一切信息，形成功能程序的统一的开发平台，降低了功能模块程序开发的难度，提高了功能模块程序的可靠性。
二、模拟量的输入/输出回路
1.模拟量的输入电路
变电站综合自动化系统采集的一次设备的电流、电压、有功功率、无功功率、温度等都是属于模拟量，由于微机只能识别数字量，故模拟信号必须转换成数字信号才能输人到微机中进行处理。典型的模拟量输人电路的结构框图如图2所示，主要包括电压形成电路、低通滤波电路、采样电路、多路转换开关及a/d变换芯片五部执电压形成电路除了起电量变换作用外，另一个重要作用是将一次设备的电流互感器ta、电压互感器tv的二次回路与微机a/d转换系统完全隔离，提高抗干扰能力。通过低通滤波器与采样定理、采样保持器、模拟量多路转换开关、模/数变换(a/d)的详细讲解，使学员熟悉模拟量输人电路如何隔离、规范输入电压及完成模/数变换、与cpu接口，完成数据采集任务。
为了使学员更好地理解和掌握培训内容，讲变换器时向学员展示变换器插件实物，讲清楚变换器的输人信号和输出信号。讲解低通滤波时也将实物插件展示给学员，理论联系实际，可取得很好的培训效果。
2模拟量输出电路
培训中简要说明模拟量输出电路的组成、数/模(d/a)转换器工作原理。模拟量输出电路的作用是把微型机系统输出的数字量转换成模拟量输出，该任务主要由数/模(d/a)变换器来完成。由于d/a转换器需要一定的转换时间，在转换期间，输人待转换的数字量应该保持不变，而微型机系统输出
的数据在数据总线上稳定的时间很短，因此在微机系统与d/a换器间必须用锁存器来保持数字量的稳定，经过d/a转换器得到的模拟信号一般要经过低通滤波器，使其输出波形平滑，同时为了能驱动受控设备，可以采用功率放大器作为模拟量输出的驱动电践 d/a转换器的作用是将二进制的数字量转换为相应的模拟量，其主要部件是电阻开关网络和集成运算放大器。
三、开关量输入及输出电路
开关量输人、输出电路是非常重要的教学内容。学员只有明白了断路器、变压器分接头的位置状态是如何被采集和输出后才能更好地工作。
在变电站综合自动化系统的数据采集中，除模拟信号外，还有大量的以二进制数字变化为特点的信号，如隔离开关、断路器的状态，按钮、普通的开关、刀闸、断路器的触点以及人机联系的功能键的状态等，称为开关量。
1.开关量输入电路
开关量输入电路的基本功能就是将变电站内需要的状态信号引人微机系统，如断路器状态、继电保护信号等。开关量输人电路由消抖滤波电路、信号调节电路、控制逻辑电路、驱动电路、地址译码电路、隔离电路等组成。培训中讲清消抖滤波电路与信号调节电路、电隔离技术的应用、驱动控制与端口地址译码问题，特别是要了解简单的开关量输人电路。开关量信号都是成组并行输人(出)微机系统的，每组一般为微机系统的字节，即8, 16或32位，对于断路器、隔离开关等开关量的状态，体现在开关量信号的每一位上，如断路器的分、合两种工作状态，可用0, 1表示。简单的开关量输人电路包括断路器和隔离开关的辅助触点、跳合闸位置继电器触点、有载调压变压器的分接头位置等输入、外部装置闭锁重合闸触点输人、装置上连接片位置输入等回路。
2开关量输出回路
开关量输出电路主要是将cpu送出的数字信号或数据进行显示、控制或调节，如断路器跳闸命令和屏幕显示、报警信号等。开关量输出电路与输人电路基本一样。简单的开关量输出主要包括保护的跳闸出口以及本地和中央信号等，一般都采用并行接口的输出来控制有触点继电器(干簧或密封小中间继电器)的方法，但为提高抗干扰能力，最好也经过一级光电隔离。
四、微型机系统和变电站综合自动化算法
微型机系统的cpu是由一片大规模集成电路芯片制成，不仅能进行算法逻辑运算，还能执行各种控制功能。配备一定容量的存储器、输人/输出设备的接口电路及系统总线。计算机监控系统都应具有数据采集和输出控制部分，这两个部分构成了基本测控单元的主要内容。数字信号处理器(dsp)是一种经过优化后用于处理实时信号的微控制器。
在变电站综合自动化系统中，计算机对采样值进行分析、计算得到所需的电流、电压的有效值和相位以及有功功率、无功功率等量，或者算出它们的序分量，或者线路和元件的视在阻抗，或者某次谐波的大小和相位等，并根据这些参数的计算结果以及定值，通过比较判断决定装置的动作行为，而完成上述分析计算和比较判断以实现各种预期功能的方法就称为变电站综合自动化系统算法。其主要任务是如何从包含有噪声分量的输入信号中快速、准确地计算出所需的各种电气量参数。培训中要说明研究算法的目的主要是提高运算的精确度和提高运算的速度。算法的运算速度将影响自动化装置检测量的检测和自动化装置的动作速度。变电站综合自动化系统中保护和监控对算法有不同要求。
五、人机对话、通信和电源插件
1.人机时话
人机对话的主要内容有显示画面与数据(包括时间、日期);单线图的状态、潮流信息;报警画面与提示信息;事件顺序记录。事故记录;趋势记录;装置工况状态显示;保护整定值;控制系统的配置显示，包括退出运行的装置的显示以及信号流程图表;值班记录;控制系统的设定显示等。主要介绍人机对话微型机系统的硬件原理、键盘响应电路、屏幕(液晶)显示电路、打印机的接口电路、多机通信和巡检开关、人机对话插件等。重点讲清人机界面操作和命令菜单使用说明。
2.通信插件
通信插件承担着装置的管理和通信任务，是承接装置与夕卜界通信及交换信息的管理插件，如与面板、pc调试软件、监控后台、工程师站、远动、打印机等的联系，根据保护的配置组织上送遥测、遥信、soe、事件报文和录波信息等。通信插件可根据需要设置有lan网口、以太网口、rs485口和rs232口，满足不同监控和远动系统的要求。另外，还设置有gps对时功能，可满足网络对时和脉冲对时方式的要求。
3.电源插件
每个装置均有一个独立的开关电源，向其他插件供电，此开关电源与插件面板构成电源插件(又叫电源模件)。培训中要重点说明输出电压的作用。输出电压十sv为cpu及其芯片提供工作电源;15v为模拟输人回路运放提供工作电源;+24v为开出、开人回路提供电源。
六、操作回路
培训中分两个方面介绍操作回路。一是介绍断路器操作回路的原理框图，让学员明白操作回路的基本原理;二是让学员看懂实际的操作回路。
1断路器操作回路的原理框图
首先介绍断路器操作回路总体上分为合闸回路和跳闸回路两大部分，介绍合闸回路和跳闸回路的工作过程。手动操作时可选择遥控操作或就地操作。当就地/遥控选择开关打至遥控”位置时在后台机上手动遥控操作;当就地/遥控选择开关打至“就地”位置时工作人员在装置上就地操作断路器。然后介绍自动操作时保护接点通过连接压板直接接人控制电源进行断路器操作，并介绍防跳回路的作用和原理。最后介绍位置信号、控制回路断线和事故信号。
2.断路器操作回路实例
断路器操作回路的原理框图与实际操作回路还有一些距离，为了学员更好地工作，还需要讲解断路器实例操作回路，如南瑞继保电气有限公司rsc-941a型装置操作回路和南自iokv线路保护测控柜断路器操作回路。
七、测控装置
测控装置用于各种电压等级的变电站中，综合考虑变电站对数据采集、处理的要求，以微机技术实现数据采集、控制、信号等功能。采用现场测控网络与安装于控制室的中心设备连接，依靠变电站自动化系统的间隔测控单元实现全变电站的监控。装置完全按照间隔单元实现测量、记录、监视、控制等功能，能够满足各种电压等级的变电站综合自动化系统的要求。
1.测控装置硬件结构与功能
测控装置主要由交流变换插件、cpu插件、显示面板、通讯插件、开入开出插件、电源插件等模块构成。测控装置功能有开关量变位遥信;电压、电流的模拟量输入;断路器遥控分合，空接点输出，出口动作保持时间可程序设定;脉冲累加单元，空接点开入;遥控事件记录及事件soe;支持行业标准通讯接口。
2.psr650系列数字式综合测控装置
psr650系列数字式综合测控装置适用于各电压等级变电站等测量控制领域，实现四遥及同期合闸等自动功能。
psr650系列数字式综合测控装置为19英寸机箱装置配置，2一3块交流采集模件(ac)，共采集12路电流、12路电压、1块直流温度采集模件(dc, tdc)可选，共12路采集、2块数字量采集模件(di)，共40路采集(包括脉冲量采集);2块智能控制模件(out)，共20路开接点输出;cpu模件、power模件各一块。该装置插件图如图3所示。
psr652数字式综合测控单元面板由液晶显示屏、二级管指示灶复归按钮和键盘等四部分组成。psr 650系列数字式综合测控装置的键盘操作和液晶显示界面采用对话框结合菜单式操作方式。
1 引言
虚拟仪器（virtual instrumention，简称VI）是基于计算机的仪器，虚拟仪器允许测试人员根据不同的测试要求，通过软件重新定制硬件，创建自定义的解决方案，实现计算机和仪器的密切结合，是仪器发展的一个重要方向。随着电子技术的高速发展，掌握虚拟仪器技术已成为毕业生应具有的、不可缺少的关键技术。高职院校培养高技能实用型人才，教学中需要大量的实训设备，虚拟仪器技术以最少的硬件投资即可改进整个系统，非常适合高职教育体制的实训基地建设。《虚拟仪器设计与应用》课程的设置，能够满足轨道交通等多个行业电子测绘领域高职毕业生培养的需求。
2 《虚拟仪器设计与应用》课程设计
《虚拟仪器设计与应用》课程是我院电子测量与信号监控专业方向的核心课程，课程依托教师自主设计的虚拟综合实训平台，结合校企联合开发的课程项目和实训项目，培养学生在电子测绘、轨道交通等方面职业能力，为电子技术等多门课程提供很好的技术支撑。
2.1 课程内容设计
本课程内容选取前期以Labview基础知识学习为主，后期以项目教学为主，项目以信号发生器等常见仪器设备的开发为主。课程项目根据企业当前所需技术，用传统仪器与虚拟仪器相结合的方法，以地铁轨道信号设备的信号分析、处理及基于声卡的虚拟仪器信号发生器设计等为案例开发。课程教学内容安排顺序，通过简单游戏开发，学习Labview基础知识；设计以声音采集卡为媒介的简易信号发生器；完成多通道数据采集装置的综合项目，从简到难，使学生逐渐掌握虚拟仪器开发流程和设计方法。表1是单元教学的主要内容。
2.2 课程的实践教学平台
2.2.1 虚拟仪器系统构成
以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。图1是常用的虚拟仪器系统方案。虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。虚拟仪器的研究中涉及的基础理论主要有计算机数据采集和数字信号处理。
2.2.2 虚拟综合实训平台的硬件系统
本课程的实践平台按照图1的虚拟仪器系统而设计，以“NI6221数据采集卡”为核心，以传感器模块，数据处理单元，组成高性能的模块化硬件系统。再结合软件来完成各种测试、测量和自动化系统集成。平台开发以来，在企业项目开发中起到重要的作用，尤其是在数据采集和数字信号处理方面应用较多。平台可以实现通用台式仪器的全部功能以及一些在传统仪器上无法实现的功能。经过多年的教学和总结，该平台目前包括虚拟仪器教学实验箱、USB高精度采集卡和图形化软件开发工具、仿真工具等，此外基于Labview图形化系统的设计，能够辅助完成大部分课程的课堂教学，学生竞赛及科研项目，非常适合高职院校学生的自主学习和技能训练。虚拟综合实训平台的硬件总体框架如下图2，利用模块化硬件，结合软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。软件能帮你创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，灵活的可编程软硬件平台满足对同步和定时应用的需求。只有同时拥有软件、模块化IO硬件和用于集成软硬件的平台，才能充分发挥虚拟仪器的优势。
由Labview软件构建虚拟仪器实训系统，将计算机技术应用于物理量的测量中，在实际应用中，平台可以完成多个实训内容，可供电子、通信类专业学生作为设计性、创新性综合实验和毕业设计使用。
2.3 实训内容
课程开发了一系列实践项目，包括：示波器、频谱分析仪、数字电压表、温度测量系统、光强检测与控制系统、红绿灯控制系统、红外传输系统、电机调速与测速开环系统、电子秤设计、步进电机控制与霍尔元件检测、电机调速与测速闭环系统、模拟电梯超重报警系统等。学生可以在实训中完成测试、测量和数字信号分析，从而为嵌入式设计、工业控制以及测试和测量项目开发中提供了一种独特的解决方案。
2.4 课程在高职电子类专业中的定位
在电子测量与信号监控专业方向的培养方案中，本课程是核心课程，该课程在培养目标中起重要的作用，对培养其他岗位能力起着支撑作用，在课程体系中起着呈上启下的核心作用。
3 课程对学生的培养
课程可以提高学生创新能力培养。学生可以完成仪器电路的设计、参数分析与计算，调试与测量，嵌入式技术的学习，掌握并熟练使用各种电子设备及仪器、测量技术等，利用现有计算机资源，Labview图形化软件、数据采集等，完成测试、控制、自动化或者其他创新性的应用开发，全面提升学生的综合素质，学生能够配置、创建、、维护和修改已有的解决方案，掌握仪器定制或自制步骤，面对简单的测试任务，能很快的组建测试系统。
4 总结
高职《虚拟仪器设计与应用》课程设置，适应当前虚拟仪器技术岗位的发展需要，课程就业方向明确，具有很强的可持续发展优势。通过课程，学生掌握了电子测量的新技术和新方法，大大提升学生电路设计和应用能力；课程采用先进的教学手段，使学生初步掌握新技术的数字化仪器仪表的开发流程；借助虚拟综合测试仪平台，学生体验具有先进技术、开放性和高集成可扩展的工作环境，参与企业实际的项目设计；将理论知识学习、实践能力培养和综合素质培养三者紧密结合起来；形成校企联合培养体系，帮助学生获得高质量的动手能力训练，同时平台在实训设备的功能和设计方法、水平方面产生了质的飞跃。
参考文献：
根据教育部高等学校测绘学科教学指导委员会指导意见，测绘工程专业的培养方案中，应至少安排8门必须的测绘专业技术基础课程，分别为测绘学概论、数字化测图原理与方法、误差理论与测量平差基础、大地测量基础、空间定位技术与应用、摄影测量与遥感、地理信息系统、地图学。
2)岗位能力分析
通过对山东正元地理信息工程有限责任公司、山东明嘉勘察测绘有限公司、淄博市勘察测绘研究院等测绘甲级资质企业的调研，分析测绘行业的岗位设置情况，确定了对应岗位能力要求及相应的课程。
3)课程体系构建
课程体系共分为基础知识课程、专业知识课程、实践及素质训练课程及创新能力训练课程四个模块。①基础知识课程主要培养学生的基本科学素养，为专业课程学习做铺垫，开设高等数学、计算机基础、大学物理等课程。②专业知识课程主要培养学生满足企业外业测量和内业处理岗位能力需求，胜任相应的岗位工作，开设测量学、大地测量学基础、工程测量学等以“外业”为主的课程，开设地理信息系统、遥感原理与应用等以“内业”为主的专业课程，培养学生在工程测量、数字化采集、图形、图像处理等方面的专业知识。③实践及素质训练课程开设数字化测图实验等校企共建课程，开设数字化数据采集实习、地理信息系统实习等实践课程。为培养学生发展所需的人生观、文化基础、职业人生规划和通用能力等基本人文素质和职业素质，开设马克思主义基本原理、思想品德修养与法律基础和大学生发展与职业规划等课程。④创新能力培养课程则包括测量程序设计、MATLAB空间数据处理等课程，通过这些课程的学习和参加大学生技能竞赛、教师的科研课题等途径，张扬学生个性，培养学生的创新意识和综合素质。
2课程建设
1)专业优质核心课程建设
以省级精品课程《测量学》为龙头，结合测绘企业岗位能力需求，依据《山东理工大学核心课程建设标准》，与企业密切合作完成10门优质核心课程建设，形成共享型专业教学资源。
2)双语教学课程建设
根据《山东理工大学双语教学课程建设标准》，选择比较成熟的课程《MATLAB空间数据处理》作为双语教学建设的课程;通过三年的建设，完成英文教材引进、教学大纲、考核大纲、授课教案、教学课件、讲课录像等工作;并且在教改项目立项、进修提高、报奖等方面给予一定支持。
3)校企共建课程建设
为了尽快达到培养学生满足企业岗位能力需求，熟悉企业作业模式和规范要求，对于实践性比较强的课程如数字化测图实验、数字化绘图软件等课程开展校企共建，即按照企业的工作流程、岗位技能和综合素质的要求，确定课程结构、选择课程内容、开发专业教材、共同组织教学;在实施中采用“校企交替”的形式组织教学，先由学校的专业教师进行课程基础知识讲授，再由企业的一线工程师进行实际项目的实战技巧讲解，将企业最关键的技能、最重要的素质提炼出来，融入课程，提高课程建设的质量。
4)实践教学课程建设
按照课程知识关联度，整合原来单一课程的实习与设计，形成以《测量学》、《地图学》和《数字化绘图软件》三门课程内容为主体，以“外业数据采集”为核心的数字化数据采集实习;以《地理信息系统》和《GIS工程实践》两门课程内容为主体，以“空间数据处理”为核心的地理信息系统实习;以《摄影测量学》和《遥感原理与应用》两门课程内容为主体，以“图像数据处理”为核心的摄影测量与遥感实习;以《大地测量学基础》、《GNSS原理与应用》和《工程测量学》三门课程内容为主体，以“工程控制与施工测量”为核心的大地测量实习;以全部专业课程内容为主体，以“工程项目设计与实施”为核心的生产实习、毕业实习和毕业设计。实践环节全部实现校企共建，充分发挥产学研基地和校外实训基地的作用，提高学生的实践动手能力、协调组织能力和对外沟通能力。
中图分类号 G42 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）21-0287-02
1 数字测图技术课程信息化教学过程设计思路
随着教育信息化十年发展规划（2011―2020年）的出台，职业教育在推进信息教育与专业课程的融合方面被提上了新日程，信息化教学的本质就是运用系统方法，以学生为中心，充分、合理地利用现代信息技术和信息资源，对教学内容、教学方法、教学过程、教学评价等教学环节进行具体设计，创设教学系统的过程或程序，更好地促进学习者的学习。数字测图技术课程是应用测绘仪器进行各种空间地理数据的采集和地形图数字化测绘等外业工作，以及运用测量误差与平差理论进行数据处理计算、计算机地图成图等内业工作的工程技术和方法。在数字测图课程教学中最关键的问题以测量员岗位工作过程为行动导向，构建以“职业综合能力”培养为核心的课程教学。课程信息化是指对课程的信息化改造和创新，即实现信息技术与课程的深度融合，具体包括在课前、课中、课后3个环节。本文重点探讨在课中环节，如何将信息化与教学过程进行整合，实现在教学的整个过程中都以学生为中心，学生在探究课题的引导下自主地进行探究，教师则充分发挥组织者和引导者的作用[1]。
2 基于职业核心能力的信息化教学过程设计案例分析
本文以数字测图技术课程中“水平角测量”一节的教学内容为例，来探讨信息化教学过程设计。该课程的教学目标：①掌握测回法、全圆方向法观测水平角的方法步骤和计算方法。②具有使用经纬仪进行水平角观测、记录和计算的能力。③培养学生具有良好的职业道德和敬业精神。④学生通过网上冲浪，进行自主学习，培养自身通过信息化教学资源获取知识的能力和分析问题、解决问题的能力。教学重点为掌握水平角测量的基本方法。教学难点为理解水平角测量的原理。
根据水平角测量的教学内容、学情分析和教学目标，坚持以技能为主线，项目为载体，具体任务为驱动，将整个教学过程设计为5个环节：创设情景自主探究精讲点拨有效训练拓展提高。具体实施过程见表1。整个教学过程设计以培养学生准测、精算、细绘的职业能力为核心，依托网络学习平台和移动互联平台，实施理实一体、学做一体、课证一体，在教学过程中，始终坚持以学生为主体、以就业为导向、以技能为主线，坚持教学改革，真正能做到放得开、收得拢，即放手让学生自主探究，独立思考，使其自悟，又充分发挥教师的主导作用，对教学重点、难点和学生的疑点，加以点拨、强调[2]。在知识目标上，学生掌握了水平角测量的原理与方法，在能力目标上，真正做到了教、学、做合一，在素质目标上，培养了学生认真负责的工作作风和相互协作的团队精神，从而能达到预期的教学目标，取得良好的教学效果。
3 数字测图技术课程信息化教学过程设计关键技术分析
3.1 课前充分利用各种教学资源创设工作情景
在信息化教学过程中，要充分利用课前环节，调动学生的学习兴趣。课前要求学生在网络教学资源平台上下载任务单，并登录测绘相关网站自主查找资料，完成任务单。同时，要求学生进入课程虚拟工作室，利用仿真地形沙盘丰富而形象的地貌创设工作情境，以模拟真实场景，营造作业氛围。课堂教学上首先是回顾旧知，促进新知，复习上节课知识点，如光学经纬仪的构造与使用，然后是激情导入，引导质疑，提出问题，如经纬仪如何测角度。
3.2 坚持以学生为主体，改变传统教学方式，引导学生自主探究
为了取得更好的教学效果，在自主探究的环节，可以具体设计为启发引导、分组讨论、角色扮演、归纳总结4步。启发引导是运用信息技术和信息资源将学习内容真实再现，首先是结合图片展示和视频播放，教师看图讲解本节难点内容――水平角测量的原理，帮助学生从“知其然”到“知其所以然”。引导学生思考问题――“如何进行水平角测量”，并通过直观的动画演示使学生基本掌握经纬仪水平角测量的观测步骤，从而突破了时空的限制，激发了学生的学习兴趣。教师自主制作的flas生动演示了水平角测量的观测方法和记录格式。同时利用录像视频，对整个测量工作过程进行真实再现，这种大容量的信息展示，将抽象枯燥的原理、复杂的仪器操作过程，通过动画和视频的方式展示给学生，使教学直观化、形象化、动态化，从而有效化解了教学中的重点问题。分组讨论的形式，有助于培养学生的合作能力和团队意识，引导学生积极动脑，发散思维。角色扮演阶段，则要求各组成员进行轮岗作业，明确测量员、记录员、跑尺员各个角色的工作职责和工作任务。针对分组讨论和角色扮演的情况，进一步归纳、总结、交流、评价。
3.3 坚持以教师为主导，对教学重点和难点进行精讲
测量工作是一项非常细致且连续性很强的工作，正所谓“失之毫厘，差之千里”，要求学生必须熟练掌握测量技术，严格执行有关作业规范规程。因此，在此环节，教师应该充分利用各种教学手段和方法，通过动画演示测量步骤，详细讲解内业计算方法，结合学生自主探究的结果，教师进行总结概括，纠正错误，规范操作，并对操作上的技术难点如对中、精平、瞄准进行重点强调。引导学生理解知识原理，使学生在做中学、学中悟、悟中做，以知导行，学以致用，从而突破课程难点[3-8]。
3.4 坚持教、学、做合一，加强对学生的技能训练
为了提高学生的实践技能，要加强对学生的训练，训练过程包括现场演示和过程监控。教师现场演示经纬仪测水平角的操作方法，并强调技术要点和限差要求。预测学生在实践过程中可能出现的问题，进行现场的观察和介入，及时指导。教师演示之后，鼓励学生以比赛的形式展开分组练习，并完成测量任务，各组的训练内容包括决策、计划、实施、检验、评价5个环节，在训练成果评价上，采用自我评价、小组互评、教师评价、岗位标准评价的方法，以真正实现学必有所获，练必长其能[9-11]。
3.5 课后要积极引导学生对课程内容进行总结概括
通过学生的训练成果，引导学生思考为什么有的组的测量精度要高些，请各组分析本组测量过程中的主要误差来源，以实现对课程教学内容的拓展提高。并积极引入下节课的内容，即如何用全站仪进行水平角测量。同时还要要求学生课后登录网站互动交流栏目，及时提交实训总结，完成课后拓展习题，并积极利用微信、QQ群等，实现师生互动、生生互动。
4 参考文献
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