辽宁科技大学 电子与信息工程学院 114051
摘要：随着国家地发展，对于一些工程实践类的高校，更加注重学生的实践能力培养，因此在课程中教师都会多次强调实验的重要性。但是传统的实验室开展实验的模式已经无法适应现阶段的教学需求，且不提像疫情这种大群体性的隔离事件，就算学生能够在校园里正常的接受教学，但是使用实验室进行实验就会为学生的实践需求带来一定的局限。因此就需要针对这一问题进行研究，提出有力的措施解决问题。
关键字：口袋实验室；开发板；设计
前言
本文通过思考口袋实验室的理念，对其的开发板进行设计与研究，希望能够在口袋实验室开发板中加入现阶段工程实践类课程相关实验，更加方便学生对工程实践类课程实验的学习以及实践，为社会培养出实践性的高素质人才。
一、口袋实验室的分析
口袋实验室设想是在2015年由美国一科研团队提出，当时的口袋实验室被设计成一种小型便携的手持实验仪器，用于测量多种物理量。虽然口袋实验室的体积小，但是却可以对多种物理量进行虚拟的实验与采集，因此口袋实验室的提出更加便于对一些工科学科的教学与研究。
现在国际上通用的口袋实验室结构也颇为简单，主要的元件包含有传感器、无线传输器以及云端软件。因此在实际的使用过程中，使用者就可以借助口袋实验室与终端设备进行连接，通过APP或是电脑端，完成有关的实验。
本文将引用口袋实验室的理念，对其开发板进一步进行研究与设计，希望能够得到更加适用于高校工程实践类课程的教学，帮助课程实验的开展，进一步强化学生的实践与操作能力，在不断的实践中提高思考与创新能力。
二、口袋实验室在教学过程中的应用
电路：基尔霍夫定律与叠加定理、叠加定理与齐次定理、直流电路的设计与研究、三相电路电压电流及相序的测定、日光灯电路和功率因数的提高
模电：用万用表测量二极管三极管、单级放大电路、互反馈放大电路、差分放大电路、比例求和运算电路
数电：组合逻辑电路的设计与测试、触发器实现三人抢答器、计数译码显示、数据选择器与计数器、定时器及其应用
高级实验：控制LED灯的状态、电机转速监控、指纹门禁解锁、激光测距、温度湿度测量器
三、口袋实验室开发板设计中的要点
（一）软件部分
在对口袋实验开发板的设计的时候，关于软件部分需要考虑上位机的选择，还应该注意关于数据传输的设置。因此在设计的时候首先将labview设备设计为上位机，对一些逻辑实验的内容设计与编写也是利用labview进行；此外，关于虚拟仪器设备完成信号的采集、测量与调理接口选择的是I/O接口。借助计算机信息技术对信号数据进行运算、分析与处理。
并且整个“口袋实验室”的运作都基于虚拟的仪器技术，也就需要借助全速通用的串行总线(USB)与电脑连接，保证通信。在使用的过程中就能够将采集到的数据传送给电脑端，再由电脑上的上位机进行波形的实时显示，借助上位机的调控界面向实验板发送相应的指令，从而使得实验开发板可以完成设置的任务。
（二）硬件部分
由于我们需要口袋实验室能够提供电路、模电、数电、电拖等课程的网上虚拟实验功能，因此在实验电路板内就需要加入玄关的课程电路板。所以实验电路板内就配置了51单片机、USB接口、其他的元件等。51单片机作为下位机的控制中心，主要接收来自上位机的指令，并处理指令传达给下位机，使得下位机完成实验。并且各种元件组成的实验电路图也可以连接到单片机上，接受单片机的控制完成各种实验。
四、口袋实验室的教学实验启示
（一）寻求更加开放的教学方式
实验室的使用有一定的时间限制，同时由于实验器材的昂贵性，学校也不愿意为学生无约束的开放。因此就会使得学生在进行实验的时候操作时间过短，无法带来更多的教学体验。其次，由于时间的限制，在工程实践类课程中实验室就无法发挥出主要的实践能力培养功能，所以就需要借助口袋实验室将实验室的局限打破，将约束的工程实践类实验变成开放式的工程实践类实验。这样才可以进一步提高学生的验证能力，带领学生们找到教学的本质。
（二）大力培养学生们对知识的探索能力
通过使用口袋实验室，不仅经能使实验课程的教学更加开放，还能够满足学生不分时间地点的实验需求，能够帮助学生及时地对不解之处进行验证与解答。当学生对课程的内容产生问题时，就可以使用口袋实验室对其进行验证，在解答疑问的时候，提高学生对知识的探索能力，强化学生的创新思维，具备一定的科研探究能力。
（三）激发学生的合作探究精神
现阶段的教育越来越在意学生们之间的合作学习，但是实际的教学过程中却没有好的机会来进行培养，使得学生之间的合作意识越来越差，而这种情况并不利于相关科研任务的开展。但是口袋实验室的引用能够为学生们之间的合作建起一道桥梁，由于口袋实验室并不需要学生在特殊的地点才能够使用，因此在课下里，学生进行使用的时候，若是发现问题就会相互探讨，交流针对问题的解决办法或是思路。这样既能为学生们提供合作的机会，又可以提高学生合作的意识，帮助学生们相互交流。
（四）重视学生对问题的解决能力
在传统的教学过程中，学生一遇到问题往往都会直接向老师进行请教，并不会自己先进行思考自行地找到解决办法，从而导致学生面对问题时无法独立地进行解决，过分地依赖于老师，而这种固化的教学思想与理念并不利与现阶段创新性人才的培养。而口袋实验室的使用就为学生们提供了更多能够独立思考解决问题的机会，从而更好地提高学生独立解决问题的能力，帮助教师重视学生独立思考的问题。
五、结束语
口袋实验室的引用不仅仅能够为学生提供充足的实践时间与机会，更能够培养学生的合作能力、独立思考以及实践能力。因此为工程实践类课程设计出带有专业实验的口袋实验室开发板是很有必要的，相信在开完完成之后，定会有很高的实用价值。
参考文献
[1]刘小虎,熊义勇.基于口袋实验的嵌入式教学设计探讨[J].数字技术与应用,2020,38(05):206-208.
[2]张磊.口袋实验室的设计创建与应用[J].科学技术创新,2019(30):147- 148.
[3]金燕,陈强.电子技术“口袋实验室”开发及实验项目设计[J].实验技术与管理,2019,36(06):94-99.
基金项目
辽宁科技大学大学生创新创业计划专项经费资助项目(项目编号:X20 2010146313）。
作者简介
王玉才(2000-)，男，辽宁省海城市，本科。