一种加深理解测试线测量原理的教学系统及方法与流程

本发明属于教学系统领域，具体涉及一种加深理解测试线测量原理的教学系统及方法。

背景技术：

电路实验是高等院校、职业学校电子信息类学生的专业基础实验，实验内容涉及基本电子仪器的使用、基本电路定理的验证、基本电路现象的观察等，实验目的是帮助学生提高动手能力、消化理解理论内容。电路实验中最基本的操作是测量支路电压和电流。测量电压的方法是将电压表与被测支路并联，测量电流的方法是将电流表与被测支路串联。这两种最基本的测量方法，学生在理论课堂上都非常明白，但是一旦涉及到实际测量，很多学生就会手忙脚乱、无从下手，因此，有必要让学生在实验操作中巩固这些概念。

在实验操作中，通常的电流测量方法是使用电流测试线，一端连接电流表，另一端插入支路中的电流插座。因为电流插座和电流测试线的结构，使电流表被串入到支路中，从而实现了电流的测量测试线测量原理实验箱。这种方法实现电流的测量测试线测量原理实验箱没有问题，但在实验过程中，很多学生只是按照实验教材的要求机械的去操作和测量，尽管测量的数据是正确的，但是他们并不理解为什么需要这样去操作，没有理解这种测量方法的原理。还有的学生不仔细阅读实验指导书，直接用测量电压的方法去测量电流，将电流表与支路并联，使得电路结构发生改变，测量出错误的数据。这些都说明学生将理论应用于实际的能力亟待加强，而传统的教学方法，没有达到预想的实验效果，让学生深刻的理解电流测试的原理。

综上，针对以上缺点，需要提供一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提出一种加深理解测试线测量原理的教学系统及方法，可以加深学生对测量元件测试线测量原理的理解。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种加深理解测试线测量原理的教学系统，所述教学系统包括：

测试线测量原理实验箱，所述试验箱包括多个电子元件，所述电子元件通过多条支路组成测试电路，所述测试电路中包括多个电流/电压插座，学生采用电流/电压表上的电流/电压测试线对测试电路进行电路参数测量实验；

服务器，用于储存电路参数理论数据和实验数据，且对所述的理论数据和实验数据进行比较，并将比较结果传输给用户端；

用户端,包括数据输入模块及数据显示模块，

所述输入模块用于学生输入电路参数数据，所述数据包括学生根据所述测试电路中已知的参数计算的理论数据及进行测量得到的实验数据；

所述显示模块用于显示所述理论和实验的电路参数数据以及比较结果。

进一步地，所述用户端采用服务APP；

所述用户端与服务器之间的连接方式为无线或光纤。

进一步地，所述测试线测量原理实验箱包括基尔霍夫/叠加/齐性定理验证实验箱、戴维南/诺顿定理验证实验箱、单相交流电路元件等效参数的测定实验箱、三相交流电路电压实验箱、电流的测量实验箱和二端口网络的研究中的一种或两种以上。

进一步地，所述输入模块为键盘。

进一步地，所述服务器包括：

主控模块，作为教学系统的中枢，实现所述服务器中各模块之间、服务器与所述用户端之间的数据交换；

比较模块，用于比较学生输入的所述理论数据和实验数据，并给出比较结果，将比较结果反馈给所述主控模块；

数据存储模块，用于存储学生输入的所述理论数据和实验数据、比较结果、空白理论数据表格及相应的空白实验数据表格；

所述主控模块分别与所述比较模块和数据存储模块连接。

本发明的另一目的在于提供一种加深理解测试线测量原理的教学方法，所述教学方法包括：

S1，在用户端上选择与所述测试线测量原理实验箱相应的测试电路，得到与所述测试电路相应的空白理论数据表格及相应的空白实验数据表格；

S2，学生根据电路参数计算原理，计算得到所述测试电路中电路参数的理论数据；

S3，在用户端未示出测试线测量原理的前提下，学生自行测量所述测试电路的电路参数得到所述实验数据；

S4，采用所述输入模块将S2得到的所述理论数据和S3得到的所述实验数据输入；

S5，所述用户端将S4中的数据传输给所述服务器，所述服务器将比较结果、比较结果中的异常参数及相应的测试线测量原理传输给所述用户端；

S6，学生根据用户端示出的异常参数及相应的测试线测量原理，确定正确的测量方式；

S7，根据正确的测量方式重新测量异常参数部分，直至得到正确的测量值。

进一步地，所述教学方法还包括：S8,服务器将存储学生输入的理论数据和实验数据，以及相应的比较结果。

进一步地，所述电路参数包括：测试电路中各支路的电压值和电流值。

进一步地，所述异常参数中各物理量的偏差范围由教师在所述服务器上设定。

进一步地，所述教学方法还能加深学生对基尔霍夫定理、叠加定理和齐性定理的理解，将理论和实际有效结合起来，完善学习网络。

本发明至少具备如下有益技术效果：

本发明有助于提高学生主动思考的能力，而不是被动机械的按照书本的要求操作，从而使学生能够更深入的理解电流/电压测试线的测量原理，提高动手能力以及独立分析和解决问题的能力。

附图说明

图1为本发明实施例中验证基尔霍夫/叠加/齐性定理的电路原理示意图。

图2为本发明实施例中电流插座内部结构示意图。

图3为本发明实施例中电流插头未插入电流插座时的等效电路结构示意图。

图4为本发明实施例中电流测试线中电流插头和线另一端的红黑端子的结构示意图。

图5为本发明实施例中使用电流测试线的等效电路结构示意图。

图6为本发明实施例中错误的电流测试方法的结构示意图。

图7为本发明实施例中一种加深理解测试线测量原理的教学方法流程示意图。

图8为本发明实施例中一种加深理解测试线测量原理的教学系统结构示意图。

图9为本发明实施例中服务器结构示意图。

附图标记说明：1-测试线测量原理实验箱；2-输入模块；3-显示模块；4-服务器，41-主控模块，42-比较模块，43-数据存储模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例及说明书附图，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效教学方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

如图1所示，为基尔霍夫/叠加/齐性定理的电路原理示意图。在该实验中，要求学生采用测试线测量各支路电压和电流，并使用测量数据对基尔霍夫/叠加/齐性定理进行验证。在这个电路中，在测量支路电流I1、I2、I3时，按照电流的测试线测量原理实验箱原理，需要把对应的支路断开，将电流表串联进去。但是，这个电路中的相关元件已经在测试线测量原理实验箱上焊接好，并不能随意的将某条支路断开。为了方便测量电流，测试线测量原理实验箱的支路上安装有电流插座，它实际上使用的是普通的音频接口，其内部结构图2所示。

当电流插座没有插头插入时，内部的弹簧片相互接触，相当一根导线，不会对电流流动造成任何阻碍。因此当没有电流插头插入时，支路电流I1、I2、I3所处的三条支路等效图如图3所示。

电流插座需要配合电流测试线使用。如图4所示，电流测试线一端是音频插头(在这里称为电流插头)，电流插头有两个触点，它们分别接到电流测试线另一端的红黑端子上。在使用过程中，电流测试线的红黑端子与电流表的输入端子相连，另一端的电流插头插入到测试线测量原理实验箱上的电流插座中。此时，电流插头的插入使电流插座内部的弹簧片被挤开，并且分别与电流插头的两个触点相接触，使得电流测试线另外一端的电流表分别与电流插座的两个触点相连，效果就是将电流表串联到了该支路中，从而测量出该支路电流。等效电路如图5所示。

这样，当电流插头分别插入三个电流插座时，就可以将电流表/电压表分别串联/并联到三个支路中，从而方便地测量出支路电流/电压。

在目前的教学过程中，会在实验指导书上把这些测试线的测量原理和步骤告知学生，让他们使用电流/电压测试线和电流/电压插座来测量电流/电压。然而我们在教学过程中发现，当直接把这些内容提供给学生时，很多学生并没有真正理解其后面的原因，只是按照步骤机械的去接线和测量，然后记录数据。还有的学生心浮气躁，不愿意仔细阅读实验指导书，根本就跳过电流测试的步骤说明，想当然地直接把电流表两端并联到支路电阻上，其效果是把该电阻给短路了，改变了电路结构，测量的电流是完全错误的，如图6所示的错误的电流测试方法的结构示意图。

在上述的错误测试方法中，学生测量的数据是错误的，但是自身并没有任何察觉，只有拿给教师检查之后，才会由教师指出来。而就算学生按照正确的步骤测量出了正确的数据，很多学生也没有体会到这种测试方法带来的便利性和必要性。

针对上述问题，本实施例提出一种加深理解测试线测量原理的教学方法，参考图7，所述教学方法包括：

S1，在用户端上选择与所述测试线测量原理实验箱相应的测试电路，得到与所述测试电路相应的空白理论数据表格及相应的空白实验数据表格；

S2，学生根据电路参数计算原理，计算得到所述测试电路中电路参数的理论数据；

S3，在用户端未示出测试线测量原理的前提下，学生自行测量所述测试电路的电路参数得到所述实验数据；

S4，采用所述输入模块将S2得到的所述理论数据和S3得到的所述实验数据输入；

S5，所述用户端将S4中的数据传输给所述服务器，所述服务器将比较结果、比较结果中的异常参数及相应的测试线测量原理传输给所述用户端；

S6，学生根据用户端示出的异常参数及相应的测试线测量原理，确定正确的测量方式；

S7，根据正确的测量方式重新测量异常参数部分，直至得到正确的测量值。

在另一实施例中，所述教学方法还包括：S8,服务器将存储学生输入的理论数据和实验数据，以及相应的比较结果。

在本实施例中，所述电路参数包括：测试电路中各支路的电压值和电流值。

在本实施例中，所述异常参数中各物理量的偏差范围由教师设定。

在本实施例中，所述空白的理论数据表格和空白的实验数据表格如下表1所示。

表1空白的理论数据表格/空白的实验数据表格

在本实施例中，所述教学方法有助于提高学生主动思考的能力，而不是被动机械的按照书本的要求操作，从而使学生能够更深入的理解电流/电压测试线的测量原理，提高动手能力以及独立分析和解决问题的能力。还进一步加深学生对基尔霍夫定理、叠加定理和齐性定理的理解，将理论和实际有效结合起来，完善学习网络。

在另一实施例中，提出一种加深理解测试线测量原理的教学系统，如图8所示，所述教学系统包括：

测试线测量原理实验箱，所述试验箱包括多个电子元件，所述电子元件通过多条支路组成测试电路，所述测试电路中包括多个电流/电压插座，学生采用电流/电压表上的电流/电压测试线对测试电路进行电路参数测量实验；

服务器，用于储存电路参数理论数据和实验数据，且对所述的理论数据和实验数据进行比较，并将比较结果传输给用户端；

用户端,包括数据输入模块及数据显示模块，

所述输入模块用于学生输入电路参数数据，所述数据包括学生根据所述测试电路中已知的参数计算的理论数据及进行测量得到的实验数据；

所述显示模块用于显示所述理论和实验的电路参数数据以及比较结果。

所述用户端采用服务APP；

所述用户端与服务器之间的连接方式为无线或光纤。

所述测试线测量原理实验箱包括基尔霍夫/叠加/齐性定理验证实验箱、戴维南/诺顿定理验证实验箱、单相交流电路元件等效参数的测定实验箱、三相交流电路电压实验箱、电流的测量实验箱和二端口网络的研究中的一种或两种以上。

所述输入模块为键盘。

参考图9，所述服务器包括：

主控模块，作为教学系统的中枢，实现所述服务器中各模块之间、服务器与所述用户端之间的数据交换；

比较模块，用于比较学生输入的所述理论数据和实验数据，并给出比较结果，将比较结果反馈给所述主控模块；

数据存储模块，用于存储学生输入的所述理论数据和实验数据、比较结果、空白理论数据表格及相应的空白实验数据表格；

所述主控模块分别与所述比较模块和数据存储模块连接。

以上对本发明实施例所提供的一种加深理解测试线测量原理的教学系统及方法进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本发明的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求书的保护范围内。