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摘要：新工科背景下，传统工科专业对实验教学的要求进一步提升，现阶段电气工程、自动化等专业的基础教学实验电路实验、模拟电子技术实验、数字电子技术实验等实验教学难以体现多学科交叉融合的特点，实验内容单一、独立、不能直观体现实际应用，不利于工程专业复合型人才的培养。文章以涵盖多门实验课程知识点的实际应用案例为切入点，从实验项目、实验课程知识点以及实验设备等方面探讨了实验教学改革措施，创新优化了基础教学实验内容，为电气工程、自动化等专业基础实验教学改革和发展提供新思路。

关键词：交叉融合、案例教学、教学改革

实践教学系统是教学系统的一个重要分支，电气工程及其自动化、自动化等工程类专业更应该注重实践能力的培养。电路实验、模拟电子技术实验、数字电子技术实验等为这两个专业的专业基础实验课程。

在新工科背景下，传统的单一的独立的专业基础课程实验，往往过于简单，知识比较分散，没有有效的将所学知识串联起来，并且这些实验内容在实际生活中的应用也不能直观的体现，这样不能有效吸引学生的注意，未能有效充分调动学生学习积极性和主管能动性，本文提出设计基于交叉融合的专业基础实验教学改革，将实际生活中的案例应用于课堂教学，从实际案例中验证所学电路实验、模拟电子技术实验、数字电子技术实验等课程的知识点，从而激发学生的兴趣，锻炼学生的动手能力，提高学生的积极性、参与度，培养学生融会贯通的实践能力，真正提高教学质量，以便适应新时代学生的培养。

电子称重秤广泛应用于实际生活中，其设计原理包含许多的专业基础实验内容，本文以应变式称重秤为实际案例来展示交叉融合课程理念。

实验器材：电阻式应变传感器（应变式惠斯通电桥）、LM324芯片（运放芯片）、模数转换模块、数码管（或者单片机和显示模块）、电源、电阻、电容等。实验结构框图如图1所示，本实验主要包含惠斯通电桥模块、差分放大电路模块、模数转换模块、显示模块这几个部分。

应变传感器内部实际是由金属等材料组成的电阻网络，电阻网络组成电桥，应变传感器一般为片状结构，它会固定在金属制成的称重单元上面，当物体加在称重单元上时，会使称重单元产生形变，从而带动应变传感器产生形变，内部的电阻产生形变时，它的电阻值会发生变化，当应变传感器通入电压时，内部电阻阻值的变化，就会引起输出电压的变化，通过电路对输出电压的检测，就可以得到称重的重量。

如图2所示，四个电阻组成的全桥电路，AB为激励端，输入电压为激励电压，当四个电阻相等时，全桥处于平衡状态，CD两点是没有输出电压的，当其中的任意一个电阻发生改变时，BC点的电压发生变化，通过对此电压的检测，从而得到物体的重量。由于应变片的变化幅度很小，内部电阻值的变化也是非常小的，所以输出电压也是非常小的，一般在毫伏级，电路想要识别这个电压就需要放到大，一般使用运放，先将这个电压放大后，才会被识别。最后得到一个放后的电压信号。

设计差分放大电路对电压信号进行放大，将CD两点通过串联电阻分别接入到运放芯片的正反向输入端，通过运放芯片LM358得到放大后的电压，再经模数转换模块如ICL7106 进行模数转化，之后再经过数码管用于显示，或者通过单片机和显示模块进行数据采集和显示。

本案例中在惠斯通电桥部分，既可以验证惠斯通电桥知识，还可以验证电路实验中的电位定理，基尔霍夫电压、基尔霍夫电流定理等知识点；差分放大电路用到了集成运放应用于模拟运算电路的知识，通过测量差分放大电路的输入输出电压可以得到电压的放大倍数，从而将理论知识得以验证；电压信号采集部分若采用模数转换模块和数码管显示，则又可将数字电子技术实验的知识点纳入其中；模数转换后的电压若采用MCU和液晶显示模块又可以将嵌入式实验内容涵盖其中。由此可见，本实验将电路实验、模拟电子实验、数字电子技术实验等内容包括其中，有效地将知识串联起来。

本文以一个实际案例为例，介绍如何将实际案例应用于教学课程中，涵盖了多门课程的知识点，既满足教学要求，又提高了课程质量和学生兴趣。同时本文提出基于交叉融合的教学改革，也符合OBD（以产出为导向）模式的培养理念，以学生发展和学生的学习结果为导向，根据社会需求和学习果要求，设计交叉融合的实验内容、匹配师资和教学资源，持续改进本科教学质量保障系统，切实提高学生获取知识的能力，努力培养出具备综合应用能力、创新性、设计性思维的工程技术人才。