黃紀(jì)軍 查淞 李高升

摘要：電子測(cè)量技術(shù)課程是一門培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的專門課程，是培養(yǎng)電子信息類學(xué)生工程素養(yǎng)的重要課程。本文從工程素養(yǎng)培養(yǎng)角度，分析了電子測(cè)量在工程素養(yǎng)培養(yǎng)中的作用，并從需求牽引和技術(shù)引領(lǐng)角度更新電子測(cè)量課程內(nèi)容，包括增加信號(hào)域、隨機(jī)域、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)域測(cè)量?jī)?nèi)容，以及虛擬測(cè)量和自動(dòng)測(cè)量等技術(shù)。此外，本文提出了以項(xiàng)目教學(xué)為主要手段，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)改革的方法。

關(guān)鍵詞：工程素養(yǎng)；電子測(cè)量技術(shù)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）43-0120-02

電子測(cè)量技術(shù)課程是一門培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的專門課程，是培養(yǎng)電子信息類學(xué)生工程素養(yǎng)的重要課程。隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，學(xué)生工程素養(yǎng)培養(yǎng)對(duì)電子測(cè)量?jī)?nèi)容提出了新的要求，電子測(cè)量?jī)?nèi)容從原來的時(shí)域、頻域，發(fā)展到信號(hào)域、隨機(jī)域，改變了傳統(tǒng)的測(cè)量觀念、拓展了電子測(cè)量?jī)?nèi)容；另一方面，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和虛擬統(tǒng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，使電子測(cè)量技術(shù)和手段有了質(zhì)的飛躍，因此電子測(cè)量技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法也應(yīng)做相應(yīng)的改革，保證學(xué)生工程素養(yǎng)培養(yǎng)的與時(shí)俱進(jìn)。

一、電子測(cè)量在工程素養(yǎng)培養(yǎng)中的作用

1.電子測(cè)量能力是工程素養(yǎng)的重要方面。工程素養(yǎng)是指面向工程實(shí)踐活動(dòng)時(shí)所具備的潛能和適應(yīng)性。工程素養(yǎng)包括思維的敏捷性、發(fā)現(xiàn)問題與正確判斷能力、理論知識(shí)與實(shí)踐知識(shí)融會(huì)貫通能力，以及把構(gòu)思變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的能力。因此良好的工程素養(yǎng)必須建立在廣博的知識(shí)、探索性思維和扎實(shí)的工程實(shí)踐能力基礎(chǔ)上。

2.電子測(cè)量過程是深化理解電子信息技術(shù)的過程。電子測(cè)量過程是利用電子信息技術(shù)手段獲取電參量的過程，本質(zhì)就是信息獲取的過程。在講授電子測(cè)量技術(shù)時(shí)，能加深學(xué)生對(duì)電子信息技術(shù)的理解。以頻譜測(cè)量為例，在講述頻域分析的原理與特點(diǎn)時(shí)，可加深對(duì)信號(hào)分析與傅里葉變換的理解，加深信號(hào)時(shí)頻域?qū)?yīng)關(guān)系、確定信號(hào)與隨機(jī)信號(hào)、周期信號(hào)與非周期信號(hào)、連續(xù)時(shí)間信號(hào)與離散時(shí)間信號(hào)、及其變換對(duì)應(yīng)關(guān)系的理解，加深頻率、頻率穩(wěn)定度、信號(hào)帶寬、調(diào)制、信號(hào)非線性、相位噪聲等概念的理解，使原來這些概念物化，鞏固學(xué)生的電子信息知識(shí)。

3.電子測(cè)量技術(shù)是電子信息技術(shù)的集成應(yīng)用。電子測(cè)量技術(shù)的本質(zhì)是信息獲取技術(shù)，它包含了信息獲取、傳輸、變換、處理全流程。電子測(cè)量的實(shí)現(xiàn)本質(zhì)就是電子信息技術(shù)的集成應(yīng)用，同樣以頻譜測(cè)量為例，目前頻譜測(cè)量技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，就是外差接收機(jī)的典型應(yīng)用，前述射頻電子線路課程一般都只講述外差接收機(jī)的原理和特點(diǎn)，在講授頻譜測(cè)量時(shí)，可將外差接收機(jī)的噪聲系數(shù)、靈敏度、射頻帶寬的考慮，中頻頻點(diǎn)的設(shè)計(jì)，中頻帶寬設(shè)計(jì)，變頻方案設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)采集采樣率與AD位數(shù)設(shè)計(jì)都分析的十分透徹。

二、以培養(yǎng)需求和技術(shù)發(fā)展為牽引，改革教學(xué)內(nèi)容

隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，電子測(cè)量?jī)?nèi)容得到了拓展，技術(shù)手段得到了提升，社會(huì)對(duì)學(xué)生此方面的工程素養(yǎng)要求發(fā)生了較大變化。由于種種條件限制，現(xiàn)電子測(cè)量課程教學(xué)還未得到改革和完善，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。一是現(xiàn)電子測(cè)量的內(nèi)容還只包括時(shí)域、頻域和數(shù)據(jù)域的測(cè)量。現(xiàn)電子測(cè)量?jī)?nèi)容，一般都只包括測(cè)量信號(hào)發(fā)生器（主要是函數(shù)發(fā)生器），電子計(jì)數(shù)器和時(shí)間、頻率、相位測(cè)量，三用表和元器件參數(shù)阻抗和電壓測(cè)量，示波器和波形測(cè)量，邏輯分析儀與數(shù)據(jù)測(cè)量等，而對(duì)于現(xiàn)代電子測(cè)量的最新技術(shù)，如頻譜分析、網(wǎng)絡(luò)分析、噪聲分析、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等涉及較少或沒有涉及。二是現(xiàn)測(cè)量手段和技術(shù)基本還是以三用表和示波器為核心。三用表、示波器是電子測(cè)量的基礎(chǔ)性儀器和手段，但學(xué)生在以前電子電路的課程實(shí)驗(yàn)中已反復(fù)運(yùn)用，而近年出現(xiàn)的微波信號(hào)源、矢量信號(hào)源、頻譜分析儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀、數(shù)字示波器、噪聲系數(shù)分析儀等現(xiàn)代電子測(cè)量技術(shù)手段在現(xiàn)實(shí)生活中已廣泛應(yīng)用，但電子測(cè)量課程中涉及較少。三是現(xiàn)課程實(shí)驗(yàn)基本以演示性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主。電子測(cè)量是一門工程性和實(shí)踐性十分強(qiáng)的課程，每個(gè)學(xué)生必須要運(yùn)用測(cè)量?jī)x器完成相應(yīng)測(cè)試任務(wù)，但由于實(shí)驗(yàn)條件限制，學(xué)生課程實(shí)驗(yàn)基本以演示性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主。

1.增加信號(hào)域、隨機(jī)域、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)等測(cè)量?jī)?nèi)容。在原有時(shí)域、頻域等測(cè)量?jī)?nèi)容的基礎(chǔ)上，適當(dāng)壓縮元器件參數(shù)、電壓測(cè)量等內(nèi)容，增加信號(hào)域、隨機(jī)域、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)等現(xiàn)代測(cè)量?jī)?nèi)容，主要包括以下方面：測(cè)量信號(hào)產(chǎn)生方面，壓縮函數(shù)發(fā)生器內(nèi)容，增加直接數(shù)字頻率合成技術(shù)與任意波形發(fā)生器、微波信號(hào)源、矢量信號(hào)源等內(nèi)容。在波形測(cè)量方面，壓縮模擬示波器內(nèi)容，大幅增加數(shù)字存儲(chǔ)示波器內(nèi)容。在時(shí)間頻率測(cè)量方面，增加微波頻率計(jì)內(nèi)容。在頻譜測(cè)量與信號(hào)分析方面，增加頻譜分析、矢量信號(hào)分析、信號(hào)頻譜分析、非線性特性分析等內(nèi)容。

2.增加虛擬測(cè)量和自動(dòng)測(cè)量技術(shù)。在現(xiàn)代科技、生產(chǎn)等領(lǐng)域，特別是軍事應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)電子測(cè)量技術(shù)和設(shè)備提出了越來越高的要求，測(cè)試項(xiàng)目、范圍不斷擴(kuò)展，對(duì)測(cè)試速度、效率、精度、可靠性、測(cè)試數(shù)據(jù)的可交換性，測(cè)試系統(tǒng)的智能化、自動(dòng)化的要求與日俱增，尤其當(dāng)測(cè)試任務(wù)復(fù)雜、工作量大，以及測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)人員難以進(jìn)入的情況下，要求能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)測(cè)試。例如導(dǎo)彈控制系統(tǒng)的測(cè)試、生產(chǎn)線上產(chǎn)品參數(shù)的測(cè)試，都需要不同功能的多臺(tái)測(cè)試儀器在較短的時(shí)間內(nèi)完成測(cè)量。

3.教學(xué)內(nèi)容安排按測(cè)量參數(shù)域分類，結(jié)合測(cè)量技術(shù)講授。增加后的電子測(cè)量技術(shù)課程，內(nèi)容較多，為增加課程的系統(tǒng)性，必須按一定的分類進(jìn)行講授。其中，按測(cè)量參數(shù)的分類是比較利于講授的方法，這樣可以從測(cè)量信號(hào)產(chǎn)生、時(shí)域測(cè)量、頻域測(cè)量、數(shù)據(jù)域測(cè)量、隨機(jī)域測(cè)量和自動(dòng)測(cè)試技術(shù)等方面成體系地進(jìn)行講授。

三、以項(xiàng)目教學(xué)為主要手段，改革教學(xué)與考核方法

1.以項(xiàng)目教學(xué)為主要手段，組織教學(xué)內(nèi)容。電子測(cè)量實(shí)踐性強(qiáng)，實(shí)際電子測(cè)量?jī)x器產(chǎn)品就是電子測(cè)量技術(shù)實(shí)現(xiàn)的典型案例。開展案例教學(xué)，可以更清晰地告訴學(xué)生電子測(cè)量技術(shù)的細(xì)節(jié)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，另一方面，像Agilent、中電41所等的電子測(cè)量?jī)x器的原理、技術(shù)性能、測(cè)量案例等都能通過其網(wǎng)站獲得，但應(yīng)注意不能將電子測(cè)量技術(shù)講成電子測(cè)量?jī)x器原理。此外，在實(shí)際科研中，有許多測(cè)量項(xiàng)目也可運(yùn)用于教學(xué)，開展項(xiàng)目教學(xué)。例如在講授頻域測(cè)量時(shí)，以雷達(dá)硬件性能為測(cè)量項(xiàng)目，從雷達(dá)發(fā)射機(jī)、接收機(jī)等設(shè)備研制中，開展測(cè)量源的頻率、頻率穩(wěn)定度、相位噪聲、頻譜、調(diào)制、1dB壓縮點(diǎn)、交調(diào)、互調(diào)、接收機(jī)選擇性、瞬時(shí)帶寬、動(dòng)態(tài)范圍等頻域參數(shù)的測(cè)量，通過解決實(shí)際工程問題來提升學(xué)生的能力和興趣，更好培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)。

2.以實(shí)際系統(tǒng)為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)。電子測(cè)量技術(shù)課程本質(zhì)上就是要培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用電子測(cè)量?jī)x器解決電參數(shù)性能測(cè)試的能力，因此，電子測(cè)量課程實(shí)驗(yàn)，相對(duì)于其他課程更具重要性。課程實(shí)驗(yàn)要培養(yǎng)學(xué)生熟練運(yùn)用典型電子測(cè)量?jī)x器的能力，更要培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用現(xiàn)有儀器，解決實(shí)際電參數(shù)測(cè)量的能力，即創(chuàng)新地運(yùn)用電子測(cè)量技術(shù)的能力。這就要求精心設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，多開設(shè)設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。

四、結(jié)論

電子測(cè)量技能是任何一個(gè)涉及電子信息技術(shù)硬件學(xué)生的必備技能，電子測(cè)量技術(shù)課程是一門培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的專門課程，電子測(cè)量能力是電子信息類學(xué)生工程素養(yǎng)的重要組成部分。當(dāng)前，電子測(cè)量課程內(nèi)容偏陳舊，需要增加信號(hào)域、隨機(jī)域、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)域，以及虛擬測(cè)量和自動(dòng)測(cè)試技術(shù)等現(xiàn)代電子測(cè)量?jī)?nèi)容，并按測(cè)量參數(shù)域進(jìn)行分類講授。同時(shí)在教學(xué)過程中開展以項(xiàng)目教學(xué)為主要手段、圍繞實(shí)際系統(tǒng)開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)等方面的改革，達(dá)到培養(yǎng)電子信息類學(xué)生良好工程素養(yǎng)的目的。

參考文獻(xiàn)：

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Abstract：Curriculum of electronic measurement technology，which aims at practical ability training，is one of the most important courses of engineering literacy training for electronic information students.In this paper，the effects of electronic measurement in engineering literacy training are analyzed，and then the course content is updated by including measurement techniques in signal domain，random field and network parameter domain，together with virtual measurement technique and automatic measurement technology.Moreover，in order to strengthen the experiment teaching content and the reform of teaching method，project teaching and case teaching are studied and introduced.

Key words：engineering literacy training；electronic measurement technology；educational reform