李鵬　姚恩濤

摘要專業(yè)綜合課程設(shè)計是在本科高等工程教育教學(xué)中的一種實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。測控技術(shù)及儀器專業(yè)是融合多學(xué)科內(nèi)容的綜合性學(xué)科。本文結(jié)合專業(yè)教學(xué)規(guī)范，將“電阻應(yīng)變式載荷傳感器”作為設(shè)計對象，從而把傳感器設(shè)計、加工、標(biāo)定、信息采集處理、通信等一系列與本專業(yè)相關(guān)的內(nèi)容囊括在一個題目下，使學(xué)生能夠盡可能地綜合運用所學(xué)知識。在具體實施上，引入了角色扮演的策略，使學(xué)生能夠在較短的時間內(nèi)完成指定任務(wù)，并培養(yǎng)了他們的分工協(xié)作的能力。最后，通過具體實例給出了本實施方案的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞測控技術(shù)及儀器綜合課程設(shè)計實踐方案

專業(yè)綜合課程設(shè)計是在本科高等工程教育教學(xué)中的一種實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，一般是在結(jié)束所有的本科教學(xué)環(huán)節(jié)并準(zhǔn)備進入畢業(yè)設(shè)計之前的一種大型綜合教學(xué)環(huán)節(jié)，時間一般為4～5個教學(xué)周。因此，在該環(huán)節(jié)的具體教學(xué)設(shè)計中，要求使學(xué)生能夠在有限的時間內(nèi)綜合利用所學(xué)的本專業(yè)基礎(chǔ)知識、現(xiàn)代設(shè)計方法和工具在規(guī)范的流程指導(dǎo)下解決和完成一項本專業(yè)具有代表性的工程設(shè)計問題，培養(yǎng)學(xué)生解決工程實際問題的能力。測控技術(shù)及儀器專業(yè)是融合多學(xué)科內(nèi)容的綜合性學(xué)科，它以信息獲取中的檢測、傳輸、處理及利用為主要任務(wù)，探討和研究儀器科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的相關(guān)理論、方法和測量控制系統(tǒng)的集成與應(yīng)用技術(shù)，圖1給出了由“儀器科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會”于2007年7月制定的“高等學(xué)校儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科本科專業(yè)教學(xué)規(guī)范（技術(shù)型）”。①由此可見，本專業(yè)的知識領(lǐng)域結(jié)構(gòu)具有涉及面廣的特點，同時也給本專業(yè)“綜合課程設(shè)計”的選題和組織帶來了一定的難度。

目前，已有很多教學(xué)工作者在這方面提出了自己的方法，②③④本文將結(jié)合實際教學(xué)給出測控技術(shù)及儀器專業(yè)“綜合課程設(shè)計”的選題和實踐方案。

1合理選題

為了使本專業(yè)的學(xué)生能夠通過“綜合課程設(shè)計”從全局上了解和基本掌握與本專業(yè)相關(guān)的工程設(shè)計的完整過程和各個環(huán)節(jié)，通過仔細(xì)分析和對比，最終確定了以“電阻應(yīng)變式載荷傳感器”為對象開展本專業(yè)的綜合課程設(shè)計。設(shè)計中要求學(xué)生完成從傳感器設(shè)計、加工、標(biāo)定到信息采集處理、通信等一系列與本專業(yè)相關(guān)的內(nèi)容，其中涉及的主要內(nèi)容與其在專業(yè)知識結(jié)構(gòu)框架圖中的對應(yīng)關(guān)系如表1所示。通過表中的對比表明該綜合課程設(shè)計方案盡可能的本專業(yè)主要的知識領(lǐng)域結(jié)構(gòu)囊括在了一個項目中，并使各部分知識點形成一個有機的整體，讓學(xué)生既能夠通過本實踐環(huán)節(jié)對所學(xué)知識有一個整體認(rèn)識，又能夠在較短的時間內(nèi)完成指定任務(wù)，從而提高其綜合運用所學(xué)知識點的能力，增強協(xié)作能力，促進其學(xué)習(xí)的積極性，進而為培養(yǎng)其科學(xué)研究和創(chuàng)新精神打下基礎(chǔ)。

2實施方案

在具體實施上，根據(jù)測控儀器系統(tǒng)的構(gòu)成環(huán)節(jié)多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、任務(wù)繁重等特點，為了縮短課程實施周期、提高課程執(zhí)行效率、培養(yǎng)學(xué)生的分工協(xié)作精神，方案將學(xué)生按照3～4人一組的形式分成若干研究小組，并為研究小組中的成員安排不同的角色共同配合完成“綜合課程設(shè)計”任務(wù)，具體方案如表2所示。表2中，同一小組的同學(xué)對于測控儀器系統(tǒng)設(shè)計中共同的東西，每位同學(xué)必須完成，在此基礎(chǔ)上各自有側(cè)重點的完成具體的技術(shù)設(shè)計工作。

機械工程師：①應(yīng)用力學(xué)、傳感器技術(shù)等相關(guān)知識分析推導(dǎo)應(yīng)變和載荷的關(guān)系，設(shè)計一個載荷傳感器；②使用AUTOCAD繪制傳感器機械圖；③編寫電阻應(yīng)變片的粘貼工藝流程。

電子工程師：①設(shè)計、制作傳感器調(diào)理電路；②使用PROTEL軟件設(shè)計電路原理圖和PCB圖；③設(shè)計、搭建基于單片機的信號采集、載荷顯示系統(tǒng)。

軟件工程師：①設(shè)計、編寫單片機相關(guān)測試及數(shù)據(jù)處理程序；②設(shè)計、編寫單片機與PC機的RS232通信程序；③基于虛擬儀器概念設(shè)計、編寫電阻應(yīng)變式載荷傳感器測量及特性測試校準(zhǔn)系統(tǒng)；④使用Proteus軟件實現(xiàn)程序的仿真調(diào)試。

3應(yīng)用效果

本實踐方案已連續(xù)兩年成功運用于南京航空航天大學(xué)自動化學(xué)院測試工程系07、08級本科專業(yè)的教學(xué)實踐中。由于方案中未設(shè)標(biāo)準(zhǔn)答案，從而給學(xué)生留出了發(fā)揮的空間；通過兩屆的實踐表明，同學(xué)們在完成任務(wù)要求的基礎(chǔ)上還充分發(fā)揮合作創(chuàng)新精神在實現(xiàn)的系統(tǒng)中加入了一些額外的功能，如過載報警、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)文件管理等功能。以下部分為08級曹吉康、賈欣、張明偉小組的設(shè)計結(jié)果圖（如圖2，3，4，5，6所示）。