張宏杰+李雅峰+張建業(yè)+李大鵬

摘要：“測(cè)控系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)”課程是高校測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)重要的綜合性、應(yīng)用型專業(yè)主干課程之一，本文在分析該課程理論與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的不足基礎(chǔ)上，提出了一種學(xué)科競(jìng)賽與創(chuàng)新項(xiàng)目聯(lián)合推動(dòng)的研討型教學(xué)模式改革思路，并且詳細(xì)介紹了教改實(shí)施過(guò)程采用的具體措施、方法。

關(guān)鍵詞：測(cè)控技術(shù)與儀器；測(cè)控系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)；研討型教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）08-0084-02

一、前言

“測(cè)控系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)”課程是高校測(cè)控技術(shù)儀器專業(yè)最重要的綜合性課程之一，對(duì)于幫助學(xué)生建立工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)的必要知識(shí)架構(gòu)、增強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際的能力有重要意義。因此在授課過(guò)程中，教師如何安排教學(xué)內(nèi)容，突出啟發(fā)性和創(chuàng)造性，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，是非常值得研究的課題。本文細(xì)致分析了“測(cè)控系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)”課程教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的問(wèn)題，探討了一種學(xué)科競(jìng)賽與創(chuàng)新項(xiàng)目聯(lián)合推動(dòng)的研討型教學(xué)模式。

二、課程授課現(xiàn)狀分析

為了促進(jìn)“測(cè)控系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)”課程的建設(shè)和發(fā)展，筆者細(xì)致剖析了該課程建設(shè)中存在的不足，主要表現(xiàn)在如下方面：

1.“測(cè)控系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)”課程的教學(xué)內(nèi)容主要包括輸入輸出通道技術(shù)、單片機(jī)接口技術(shù)、測(cè)量數(shù)據(jù)處理技術(shù)、數(shù)字PID控制技術(shù)、抗干擾技術(shù)等專題內(nèi)容，幾乎涵蓋了工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中所需的各種基礎(chǔ)知識(shí)。然而，具體到每一專題的教學(xué)內(nèi)容上，大多還是以傳統(tǒng)、經(jīng)典的設(shè)計(jì)理論知識(shí)為主，能彰顯時(shí)代背景的、先進(jìn)的工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)新理念、新技術(shù)、新方法并沒(méi)有很好地融入到教學(xué)內(nèi)容中，如先進(jìn)單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)、總線技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)測(cè)控技術(shù)、虛擬儀器等。

2.教學(xué)案例不能很好地為課堂教學(xué)內(nèi)容服務(wù)。由于課堂教學(xué)案例常以教材或相關(guān)教參中的傳統(tǒng)案例為，案例不貼近學(xué)生的實(shí)際生活和學(xué)習(xí)，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)案例背景了解不充分，無(wú)法最大程度調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)興趣。

3.課程的教學(xué)方式缺乏創(chuàng)新性和創(chuàng)造性。課堂教學(xué)形式較為單一，主要采用傳統(tǒng)的“講授”模式，限制了學(xué)生在教學(xué)環(huán)節(jié)中的參與性，一定程度上扼殺了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，影響了學(xué)生對(duì)課程相關(guān)理論知識(shí)和應(yīng)用方法的深入理解。

為了進(jìn)一步提高學(xué)校教學(xué)和人才培養(yǎng)水平，近幾年，天津工業(yè)大學(xué)對(duì)學(xué)生學(xué)科競(jìng)賽、創(chuàng)新項(xiàng)目、畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)非常重視，大力提倡并創(chuàng)造條件讓本科在校生參與到師生共建“數(shù)字化”教學(xué)資源建設(shè)中和教師的科研、創(chuàng)新項(xiàng)目中。為了進(jìn)一步建設(shè)和發(fā)展“測(cè)控系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)”的課堂、試驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)，在“鞏固基礎(chǔ)、強(qiáng)化特色、突出實(shí)踐、與時(shí)俱進(jìn)”的原則基礎(chǔ)上，提出了一種學(xué)科競(jìng)賽與創(chuàng)新項(xiàng)目聯(lián)合推動(dòng)的研討型教學(xué)模式。

三、研討型教學(xué)模式的實(shí)施

研討型教學(xué)模式的實(shí)施核心環(huán)節(jié)在于“研討”的開(kāi)展，需要做好兩方面的工作，其一是授課內(nèi)容和研討案例的選擇；其二是課堂、試驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)研討型教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)。教學(xué)內(nèi)容的安排上要有主動(dòng)的傾向性，特別突出工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的新的設(shè)計(jì)理念、理論和方法。教學(xué)案例是綜合性、設(shè)計(jì)型課程課堂教學(xué)的重要支撐，此次課程教學(xué)改革在案例的選擇考慮以下幾個(gè)原則：（1）案例要貼近學(xué)生的實(shí)際生活和學(xué)習(xí)，同時(shí)還要保證為測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域新的發(fā)展趨勢(shì)、新的技術(shù)等服務(wù)，這樣學(xué)生才能更容易了解案例的背景知識(shí)，才能對(duì)課程內(nèi)容產(chǎn)生濃厚興趣。（2）案例涉及的設(shè)計(jì)理論與方法要與課程教學(xué)大綱、內(nèi)容緊密相關(guān)。（3）案例應(yīng)具有很好的綜合性和完整性，包含從設(shè)計(jì)方案論證、技術(shù)路線選擇到具體設(shè)計(jì)實(shí)施、試驗(yàn)測(cè)試，這樣的案例才能更好地銜接課程中各章節(jié)的知識(shí)。（4）案例涉及內(nèi)容應(yīng)充分考慮學(xué)生的知識(shí)背景和能力，避免過(guò)于前沿而增加學(xué)生學(xué)習(xí)、理解難度?；谏鲜隹紤]，案例主要在專業(yè)學(xué)生學(xué)科競(jìng)賽、優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)和學(xué)生參與專業(yè)教師科研項(xiàng)目中選擇，因?yàn)檫@些案例大多來(lái)自于學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)和生活，學(xué)生比較了解和熟悉，同時(shí)案例又具備很好的完整性和綜合性，符合課程案例選擇的要求。案例選擇確定后，課程組教師和專業(yè)優(yōu)秀學(xué)生代表一起將案例的詳細(xì)方案、實(shí)施環(huán)節(jié)、設(shè)計(jì)文件、樣機(jī)制作等細(xì)致整理。在課程講授過(guò)程中，為了最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生的參與積極性，教師并不需要負(fù)責(zé)課堂教學(xué)內(nèi)容的所有知識(shí)細(xì)節(jié)，而是采用一種“引導(dǎo)式”、“研討型”的教學(xué)方式，引導(dǎo)學(xué)生作為案例的設(shè)計(jì)者進(jìn)行必要的知識(shí)學(xué)習(xí)，而教師則著重介紹重要的理論知識(shí)細(xì)節(jié)，著眼于理論聯(lián)系實(shí)際過(guò)程的重點(diǎn)環(huán)節(jié)、難點(diǎn)環(huán)節(jié)，真正鍛煉學(xué)生自主分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力?；谏鲜龇治觯谡n程教學(xué)中開(kāi)展了以下工作：

1.針對(duì)課程大綱所要求的講授內(nèi)容，整理近幾年測(cè)控專業(yè)學(xué)生在學(xué)科競(jìng)賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)中有關(guān)測(cè)控電路、單片機(jī)嵌入式測(cè)控系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中取得的成果，提煉出適合于課程每個(gè)專題的課堂教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)案例，確保案例與相應(yīng)專題的重點(diǎn)、難點(diǎn)、實(shí)際應(yīng)用的知識(shí)點(diǎn)結(jié)合緊密，完成了每個(gè)案例相關(guān)設(shè)計(jì)文檔及課程的電子課件、講義等工作。

2.組織系室教師和專業(yè)優(yōu)秀學(xué)生代表組成課程建設(shè)團(tuán)隊(duì)，基于Proteus、Multisim、LabVIEW等平臺(tái)制作測(cè)控系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)仿真案例庫(kù)，并且重點(diǎn)制作了一些用于課堂和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的樣機(jī)，如基于AVR單片機(jī)的數(shù)控機(jī)床主軸溫升監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、基于ARM單片機(jī)的便攜式脈搏測(cè)量?jī)x、智能魚(yú)缸、語(yǔ)音臺(tái)燈、基于無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)的智能零件存儲(chǔ)柜、基于Arduino系統(tǒng)的玩具氣墊船控制系統(tǒng)等。

3.利用實(shí)驗(yàn)室新購(gòu)置的CDAQ、PXI、myRIO等高性能數(shù)據(jù)采集與過(guò)程控制設(shè)備平臺(tái)，結(jié)合教師在虛擬儀器工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目中的科研成果，提煉出適合于課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)案例，并且基于LabVIEW虛擬儀器平臺(tái)設(shè)計(jì)幾款工業(yè)過(guò)程信號(hào)采集、分析、處理與過(guò)程控制軟件，完成了相關(guān)教學(xué)文檔資料、課件等的設(shè)計(jì)制作。

4.授課環(huán)節(jié)采用了“引導(dǎo)式”、“研討型”的授課模式，授課教師針對(duì)課程的每個(gè)專題內(nèi)容，以解決所選案例的某個(gè)或某些問(wèn)題作為出發(fā)點(diǎn)，逐漸引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生深入了解每個(gè)專題的重點(diǎn)、難點(diǎn)知識(shí)和應(yīng)用中應(yīng)該注意的問(wèn)題；而學(xué)生則成為案例設(shè)計(jì)工作的發(fā)起者或參與者，組成若干設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，通過(guò)研討針對(duì)設(shè)計(jì)問(wèn)題，明確技術(shù)路線和需要學(xué)習(xí)并掌握的理論、知識(shí)，并且利用課后時(shí)間或?qū)嶒?yàn)實(shí)踐課堂驗(yàn)證團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)方案，通過(guò)實(shí)踐幫助學(xué)生建立測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的知識(shí)架構(gòu)，增強(qiáng)了理論聯(lián)系實(shí)際的能力。

以上提出的以學(xué)科競(jìng)賽與創(chuàng)新項(xiàng)目聯(lián)合推動(dòng)的“測(cè)控系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)”課程研討型教學(xué)改革在實(shí)際開(kāi)展過(guò)程中，取得了不錯(cuò)的教學(xué)效果，學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力有所提高，在新的學(xué)科競(jìng)賽和創(chuàng)新設(shè)計(jì)中取得了不錯(cuò)的成績(jī)。然而，課程的建設(shè)和發(fā)展是一個(gè)系統(tǒng)性、持續(xù)性的工程，需要不斷大膽創(chuàng)新、并且充分考慮學(xué)生的實(shí)際訴求，課程的建設(shè)才能不斷進(jìn)步。

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