廉春原，張永春，高敏

(常州工學院電氣與光電工程學院，江蘇常州213002)

LIAN Chunyuan,ZHANG Yongchun,GAO Min

(School of Electrical and Photoelectronic Engineering,Changzhou Institute of Technology,Changzhou 213002)

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自動化專業(yè)“智能儀表”課程教改方法探索與實踐

廉春原，張永春，高敏

(常州工學院電氣與光電工程學院，江蘇常州213002)

根據(jù)自動化專業(yè)應用型本科人才培養(yǎng)要求，針對高年級專業(yè)選修課“智能儀表”課程傳統(tǒng)教學中存在的問題，提出了一系列教學改革的措施，對課程教學內(nèi)容、教學方法和課外教學資源利用等方面進行了探索，提高了學生的工程實踐能力，提升了教學效果。

自動化專業(yè)；智能儀表；教學改革

LIAN Chunyuan,ZHANG Yongchun,GAO Min

(School of Electrical and Photoelectronic Engineering,Changzhou Institute of Technology,Changzhou 213002)

“智能儀表”課程是自動化專業(yè)在高年級開設的一門專業(yè)性選修課程，它的前序課程包括“電工技術(shù)”“電子技術(shù) ”“微機原理”“單片機原理”“自動控制原理”等大量專業(yè)基礎課程，且具有綜合性強、實踐性要求高、理論聯(lián)系實際緊密等特點。如果前序課程學習不能融會貫通，學習本課程時就無法將孤立的知識點融合，進而難以掌握儀表設計的綜合方法，因此對學生來說學好“智能儀表”這門課程難度較大[1-4]。

作為應用型本科人才培養(yǎng)單位，學校培養(yǎng)的自動化專業(yè)畢業(yè)生應該是具有較強工程實踐動手能力的高水平應用型人才。如何通過專業(yè)課的學習提高學生的工程實踐能力也一直是本專業(yè)教學研究的熱點。

本文從目前“智能儀表”課程教學中存在的問題出發(fā)，提出了一些理論課程與實踐教學的改革方法，以提高學校畢業(yè)生培養(yǎng)質(zhì)量。

1　目前存在的問題

受培養(yǎng)計劃調(diào)整的影響，目前“智能儀表”課程的總學時數(shù)大為削減，僅為32課時，且全部是理論授課，既沒有課內(nèi)實驗，也沒有實踐環(huán)節(jié)。理論講授內(nèi)容主要包括智能儀表的專用微處理器、智能儀表的DAC和ADC轉(zhuǎn)換接口、智能儀表的鍵盤與顯示接口、智能儀表的通信接口、智能儀表的抗干擾技術(shù)、智能儀表的常用測量與控制算法等[5-6]。在講授這些內(nèi)容時發(fā)現(xiàn)學生只是學會某些獨立的知識點，會解題，一旦遇到實際的智能儀表設計就無從下手，不能達到課程的培養(yǎng)目標?？偨Y(jié)起來主要存在以下問題。

1)本課程與前序課程關系緊密，如果學生掌握不好前期的專業(yè)基礎課知識，就很難學懂本門課程。例如，與本門課程關系最為緊密的前序課程“單片機原理”，智能儀表的所有軟件設計都是基于單片機編程來實現(xiàn)的，如果不能熟練編寫單片機程序，就很難實現(xiàn)儀表的測量與控制。教學團隊在授課過程中發(fā)現(xiàn)，本課程需要將單片機當作工具一樣使用，但大部分學生單片機編程能力還停留在解題做練習的程度上，沒有做過實際的系統(tǒng)開發(fā)，根本無法達到課程要求。

2)課程實踐性很強，但又缺少實踐教學環(huán)節(jié)和課內(nèi)實驗。目前只能通過課堂講授的方法向?qū)W生介紹實踐的過程，雖然這種方法能節(jié)約大量時間，但自己動手操作和聽別人描述怎么做二者差距很大。例如，本課程中的重點內(nèi)容“波形發(fā)生器的設計”，課堂講授再如何生動也不如讓學生親手設計波形發(fā)生器，從示波器中看到不同波形所帶來的效果。因此，教學要迫切解決如何在只有理論課時的情況下完成實踐動手的操作。

3)課程的綜合性很強，涉及硬件電路設計、軟件程序編程、理論算法計算等等。學生以往的學習，掌握的都是某個知識的“點”，能實際解決的問題如某個簡單電路或簡單程序，而“智能儀表”課程掌握的是整體系統(tǒng)的設計，要將各知識點融合應用。學生在這一方面的能力普遍較差，因此掌握程度也不理想。

2　改革措施

針對上述教學過程中存在的問題，課題組成員經(jīng)過討論與研究，提出一系列改革的措施，以提高課程教學質(zhì)量。具體改革措施主要包括以下三方面。

2.1教學內(nèi)容的改革

由于理論教學學時數(shù)只有32學時，要介紹儀表設計的各方面顯然是不夠的，因此要歸納學生在前序?qū)I(yè)基礎課上有哪些內(nèi)容是已經(jīng)學習過的，并通過上課做練習的方式考查學生對這些內(nèi)容的掌握程度，選擇性地進行講解，避免將大量時間花費在學生已經(jīng)掌握的知識點上。例如，智能儀表的專用微處理器，學生在“單片機原理”課程上已經(jīng)全部學習過，這部分可以不講；智能儀表的DAC和ADC轉(zhuǎn)換接口，學生在“微機原理”課程上學習過用8位分辨率芯片完成A/D和D/A，這部分可以介紹位數(shù)更高、速度更快的接口芯片的使用方法；智能儀表的鍵盤與顯示接口，學生在“單片機原理”課程上學習過用單片機I/O實現(xiàn)的方法，這部分可以直接介紹采用集成芯片的方法實現(xiàn)；智能儀表的常用測量與控制算法，學生在“自動控制原理”“計算機軟件基礎”課程上已經(jīng)學習過測量和控制算法原理，這部分可以只介紹如何用單片機實現(xiàn)。

經(jīng)過這樣教改之后，可以將原有的課堂教學內(nèi)容壓縮到20學時左右，剩下的學時可以用來進行智能設計實例的教學。通過實例的講解能讓學生將掌握智能化測量控制儀表的設計環(huán)節(jié)，使所有的知識點串聯(lián)在一起，學生學到的不再是一個個知識點，而是系統(tǒng)的設計方法。

2.2教學方法的改革

以往的教學課堂上，教師講授的方法是先講接口芯片原理，再講硬件連接，最后講軟件程序，學生只能被動接受，教學效果較差。如果能讓每一個知識點都變成一個設計過程，并讓學生全程參與設計，則能調(diào)動學生學習的積極性，提高課堂教學效果。

智能儀表每一部分功能的實現(xiàn)都要使用單片機和一些外圍接口芯片，完成硬件電路設計和軟件程序編寫。由于單片機自身的特點，在教學中很難體現(xiàn)單片機的實際運行過程，尤其是一些硬件的操作，比如定時器/計數(shù)器、I/O端口等，僅通過講解效果不好。Labcenter公司開發(fā)的Proteus軟件則可以解決這一問題，利用虛擬仿真方式，在計算機上完成硬件電路繪制，直接在原理圖上運行單片機程序，配合各種虛擬設備來展示運行的整個過程，并對設計的電路和程序進行效果評估，驗證是否達到儀表的設計要求，過程全部在PPT上顯示給學生觀看，使設計過程十分直觀。在設計過程中，教師可以讓學生參與修改電路及程序，觀看修改后運行參數(shù)的變化，解決了教學中課堂講解與實踐無法結(jié)合的難題[7]。例如，在課堂上講述波形發(fā)生器時，如果能利用Proteus軟件分析系統(tǒng)的硬件電路和程序，然后運行軟件，用虛擬波形發(fā)生器分析波形，并通過修改程序改變波形轉(zhuǎn)態(tài)，則能使學生熟練掌握波形發(fā)生器的設計與應用。

2.3課外教學資源的利用

充分利用課外教學資源可以更好地提升教學效果。

1)充分利用校企合作實踐課程增加學生實踐環(huán)節(jié)。雖然本課程沒有實踐教學環(huán)節(jié)，但自動化專業(yè)開設了校企合作實踐課程，如“專業(yè)課企業(yè)實踐教學” “企業(yè)綜合設計與實踐”等。該措施可以讓學生在企業(yè)實踐環(huán)節(jié)中學習與智能儀表相關的設計與制作。校企合作實踐課程不但能提高本課程的教學質(zhì)量，而且能豐富企業(yè)實踐課程的內(nèi)容，互相促進。此外，企業(yè)設計與加工完全以產(chǎn)品化要求進行設計，相比于學校實驗室實踐環(huán)節(jié)，更符合工程技術(shù)人員培養(yǎng)要求。

2)充分利用學科競賽培養(yǎng)學生實踐環(huán)節(jié)能力。國家A類學科競賽“全國大學生電子設計競賽”是教育部倡導的大學生學科競賽之一，它包括“儀器儀表類”賽題，題目綜合性強，對實踐動手能力要求高，和本課程的儀表設計環(huán)節(jié)極為貼近。教師如果能在組織學生參加競賽和競賽培訓環(huán)節(jié)中將本課程的內(nèi)容穿插其中，則能提高學生對本課程的掌握程度，并能提升競賽水平。從歷屆參加競賽的情況來看，無論是否得獎，學生對儀表設計的理解能力都比未參加競賽及培訓的學生明顯要好。因此，學校應該加大競賽投入，鼓勵更多的學生參加競賽，提高學生綜合設計能力。

3)充分利用網(wǎng)絡資源拓展學生課外學習。為了強化課程建設，實現(xiàn)課程網(wǎng)絡教學，學校引進了目前國內(nèi)最優(yōu)秀的網(wǎng)絡教學軟件Blackboard網(wǎng)絡教學平臺，Blackboard網(wǎng)絡教學平臺是目前全球市場上唯一支持百萬級用戶的網(wǎng)絡教學平臺。全球有將近4 000所大學及教育機構(gòu)使用Blackboard平臺產(chǎn)品。將由于受課堂時間、空間等原因所限而無法展開講授的內(nèi)容放入網(wǎng)絡平臺，學生可以借助該平臺在課外時間繼續(xù)學習，彌補課堂講授的不足，此舉也為其他專業(yè)課程建設提供了思路[8]。

3　結(jié)語

近年來，自動化專業(yè)“智能儀表”課程的教學改革實踐證明，能充分調(diào)動學生學習積極性和自主性，培養(yǎng)實踐創(chuàng)新能力，不僅使學生能掌握儀表設計的基本理論、基本知識和基本技能，而且提高了學生的動手能力，更重要的是使學生能主動地想要去學習，想要去解決問題，從根本上解決以前單純灌輸式教學手段的弊端，在課程學習的過程中提高學生分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)合格的工程技術(shù)人員，實現(xiàn)學校建設高水平應用型本科大學的目標。

[1]周愛東,周政,李磊，等.化工基礎實驗中智能儀表教學改革的探索實踐[J].化工高等教育,2015 (6):60-63.

[2]劉瑞.高職《智能儀表技術(shù)》課程項目化教學改革的探索[J].職業(yè)技術(shù),2015,15(2):36-38.

[3]周哲民.基于工程項目的智能儀表實踐教學探索[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2011(9):76-78.

[4]王琪,朱光衡.《智能儀表》課程教學模式的研究與探索[J].中小企業(yè)管理與科技,2010(4):140.

[5]肖雋亞,張聚偉,付主木,等.智能儀表課程教學研究與探索[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2010(21):113-114.

[6]唐鴻儒,黃亞忠,夏揚,等.“智能儀表設計基礎”課程教學實踐[J].電氣電子教學學報,2009,31(3):27-28.

[7]徐愛鈞,徐陽.智能化測量控制儀表原理與設計[M].3版.北京:北京航空航天大學出版社,2012.

[8]許珂,宋秀珍.基于Blackboard平臺的網(wǎng)絡課程教學探析[J].常州工學院學報,2016,29(1):93-96.

責任編輯：陳亮

Research and Practice on Teaching Innovation of ″Intelligent Instruments″ Course for Automation Majors

According to the requirements of cultivating application-oriented talents for automation majors,problems in traditional teaching of intelligent instruments course were discussed,which is an optional course for senior students,and a series of teaching innovation measures were proposed.Improvements were made in teaching content,teaching method and extracurricular teaching resource utilization.It was proved that students′ practical engineering ability was improved with a better teaching effect.

automation majors;intelligent instruments;teaching innovation

10.3969/j.issn.1671-0436.2016.04.019

2016- 06- 06

常州工學院課程建設項目(A3-4401-14-091)

廉春原(1984—)，男，碩士，講師。

G642

B

1671- 0436(2016)04- 0087- 03