李艷 張運九

摘? ?要：“精密儀器”設(shè)計是測控技術(shù)與儀器專業(yè)的核心課程。它的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果直接影響著學(xué)生理論知識的學(xué)習(xí)和科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。根據(jù)現(xiàn)階段對測控技術(shù)人才的需求，立足于學(xué)科研究和教師科研成果的進(jìn)步，以培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新能力為指導(dǎo)。根據(jù)教學(xué)與科研的有效結(jié)合，在課程內(nèi)容、課程資源、教學(xué)方法等方面，在課程教學(xué)改革實踐中取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞：精密儀器? 教學(xué)? 科研? 改革

中圖分類號：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）06（a）-0195-02

“精密儀器”設(shè)計課程是測控技術(shù)與儀器專業(yè)本科專業(yè)的核心課程。這是一門綜合性、理論性、技術(shù)性和實踐性的課程。本課程將基礎(chǔ)理論與工程實踐相結(jié)合，對學(xué)生進(jìn)行專業(yè)基礎(chǔ)訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生解決工程問題的實踐能力、能力和創(chuàng)新能力。與傳統(tǒng)的課堂教學(xué)活動相比，該課程的教學(xué)存在以下困難：1）精密儀器是一種發(fā)展迅速的現(xiàn)代科學(xué)儀器系統(tǒng)，自動化、智能化和現(xiàn)代化應(yīng)用正在迅速更新。教科書本身的教學(xué)社會限制了學(xué)生的學(xué)習(xí)視野，影響了課程的教學(xué)效果。2）精密儀器設(shè)計是一門相互交叉、相互滲透的學(xué)科，涉及到現(xiàn)代微制造技術(shù)（光、機、電）、納米技術(shù)、計算機技術(shù)、仿生原理、新材料等高新技術(shù)，為對精密儀器的設(shè)計提出了新的研究課題。這門課有很多內(nèi)容，涉及到對許多抽象概念的理解。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，一般只依靠教材的理論解釋而難以理解。

在校2016版培訓(xùn)方案和教學(xué)大綱的過程中，針對測控專業(yè)的畢業(yè)要求，解決了“精密儀器設(shè)計”課程教學(xué)中存在的不足，在教學(xué)中引入前沿、創(chuàng)新、交叉的科研項目，進(jìn)行課程教學(xué)改革，實現(xiàn)以書本為中心的教學(xué)向以科研為中心的教學(xué)轉(zhuǎn)變。以課堂教學(xué)為中心，以科研項目探索為中心。學(xué)生在科研項目探究過程中掌握專業(yè)知識，培養(yǎng)獨立思維，解決實際問題。

1? 課程整體設(shè)計

1.1 課程定位與培養(yǎng)目標(biāo)

本課程是測控技術(shù)與儀器等核心專業(yè)的必修課。它在學(xué)習(xí)光學(xué)、機械結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)理論知識方面起著不可或缺的實際作用。它對培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力，培養(yǎng)和培養(yǎng)高素質(zhì)的人才具有重要作用。

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是微電子技術(shù)、航空航天工業(yè)、材料科學(xué)、生物工程等的發(fā)展，精密儀器進(jìn)入了亞微米、納米水平的新時代，為精密儀器提供了廣泛的研究領(lǐng)域。為了適應(yīng)科技發(fā)展的需要，跟上世界科技進(jìn)步的步伐，提高我國精密儀器的水平。本課程旨在使學(xué)生掌握光學(xué)和機電計算機技術(shù)相結(jié)合的精密儀器總體設(shè)計的基本理論，從設(shè)計任務(wù)中學(xué)習(xí)如何實施總體設(shè)計方法，并具有一定的精確設(shè)計能力。為儀器行業(yè)培養(yǎng)堅實的理論基礎(chǔ)和較強的獨立工作能力，為創(chuàng)新型儀器專業(yè)人員的探索、改革和豐富服務(wù)。

1.2 課程內(nèi)容框架的建立

“精密儀器設(shè)計”課程的教學(xué)內(nèi)容由精密儀器設(shè)計簡介、精密儀器設(shè)計方法和精密儀器設(shè)計實例三部分組成。

在“精密儀器設(shè)計概論”部分，重點闡述了儀器學(xué)科的重要性，以及儀器學(xué)科在中國和世界上的發(fā)展水平和發(fā)展趨勢。本文介紹了儀器儀表的組成、設(shè)計和工作原理。

在精密儀器設(shè)計方法部分，根據(jù)儀器的組成依次介紹了設(shè)計方法。儀器精度設(shè)計與分析是精密儀器與精密機械設(shè)備的核心技術(shù)指標(biāo)。精密機械系統(tǒng)是實現(xiàn)精密儀器高精度的基礎(chǔ)，特別是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入納米時代，這對儀器的功能和精度提出了更高的要求。因此，機械系統(tǒng)的設(shè)計和制造應(yīng)引起高度重視。光電傳感為精密儀器的檢測和分析提供了數(shù)據(jù)源，直接影響著儀器的功能和性能。光學(xué)系統(tǒng)在現(xiàn)代儀器尤其是光學(xué)儀器中發(fā)揮著越來越重要的作用。微位移技術(shù)是實現(xiàn)亞微米和納米級精密儀器精度的關(guān)鍵技術(shù)。

2? 課程教學(xué)改革

本課程針對“精密儀器設(shè)計”課程，闡述了精度概念、精度評價方法、誤差來源、分析方法等基本概念，誤差綜合和動態(tài)精度、影響系統(tǒng)精度和性能的因素及提高精度的措施、常用的傳感系統(tǒng)檢測方法、系統(tǒng)組成和抗干擾技術(shù)、各種微位移器件的原理、特點和應(yīng)用、高精度光柵和激光干涉定位系統(tǒng)的設(shè)計和特點等。在理論分析和解釋中，抽象的定義、客觀的抽象和物理意義的抽象使學(xué)生無法理解實際工程應(yīng)用。為了加強精密儀器設(shè)計課程理論知識與工程實踐的聯(lián)系，提高學(xué)生的理論與實踐相結(jié)合的能力，為了讓學(xué)生們都知道它是什么以及它的原因，老師可以在基本概念的教學(xué)中做以下的改變：1）在談?wù)撘粋€特定的概念之前，給學(xué)生看一個與這個概念相關(guān)的工程樣本或視頻。讓學(xué)生真正看到具體的樣本，真正感受到這個概念在實際項目中的存在。2）當(dāng)談到一個特定的概念時，必須清楚地描述這個概念的物理意義。只有使學(xué)生真正理解這一概念的物理意義，才能使學(xué)生在實際工程中掌握和靈活運用這一概念。

根據(jù)精密儀器設(shè)計課程的特點，它是一門以設(shè)計為基礎(chǔ)的專業(yè)課程，其目的是使學(xué)生能夠應(yīng)用基本的理論知識，掌握光學(xué)、機械和計算機計算相結(jié)合的現(xiàn)代儀器設(shè)計理論和方法。培養(yǎng)學(xué)生自主設(shè)計和學(xué)習(xí)現(xiàn)代精密儀器和微納米系統(tǒng)的能力。精密儀器的總體設(shè)計是一項戰(zhàn)略性工作，其優(yōu)缺點直接影響到精密儀器的性能和使用，因此在總體設(shè)計中，設(shè)計者應(yīng)有創(chuàng)新的思想，充分利用科學(xué)的原理和設(shè)計理論。這樣的整體設(shè)計能力對于一名初級樂器設(shè)計本科來說，設(shè)計過程一般都會遵循書中介紹的步驟，自然設(shè)計就會僵化，這個過程也會更加困難。教師在講授儀器設(shè)計過程中可做如下改革：1）給學(xué)生介紹幾個實用的儀器設(shè)計實例，最好是老師參與的科研實例，以便在介紹設(shè)計錯誤時有更多的資料和經(jīng)驗。課后，學(xué)生可以參觀自己的科研實驗室，介紹與科研實驗室和精密儀器設(shè)計課程相關(guān)的研究內(nèi)容，幫助學(xué)生更好地理解課堂內(nèi)容。此外，學(xué)生還可以訪問科研實驗室設(shè)計真實的感官儀器步驟和設(shè)計過程中的一些操作。2）以儀器設(shè)計為例，結(jié)合教師的科研項目，學(xué)生可以離開或選擇為學(xué)生做實用設(shè)計。學(xué)生可以依靠科研實驗室實踐自己的設(shè)計內(nèi)容，并在實踐中體驗設(shè)計理論和經(jīng)驗。3）有必要將國內(nèi)外最新研究成果引入課堂理論教學(xué)，以促進(jìn)科研教學(xué)。學(xué)生還可以通過學(xué)習(xí)和參與相關(guān)教師的科研項目，了解相關(guān)研究領(lǐng)域的最新進(jìn)展，這樣我們就可以了解科學(xué)儀器和技術(shù)發(fā)展的最先進(jìn)趨勢，并逐步了解和認(rèn)識科學(xué)儀器的歷史和發(fā)展以及最新的研究趨勢。

3? 結(jié)語

在教學(xué)與科研相結(jié)合的指導(dǎo)下，測控技術(shù)與儀器專業(yè)“精密儀器設(shè)計”課程的教學(xué)改革取得了一定的成效。首先，改進(jìn)傳統(tǒng)的培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)模式，以滿足研究生培訓(xùn)的測控專業(yè)認(rèn)證要求。第二，教學(xué)與科研相結(jié)合可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)能力，課程的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的創(chuàng)新能力提高了學(xué)生的實踐能力、問題分析能力和團(tuán)隊合作能力。最后，教學(xué)與科研的有機結(jié)合，極大地豐富了課程教學(xué)資源，包括教學(xué)案例、多媒體教學(xué)課件、實用案例項目等。

參考文獻(xiàn)

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