綜合測(cè)控系統(tǒng)教學(xué)改革研究

梁勇　于新業(yè)

摘要介紹了各高校的測(cè)控相關(guān)專業(yè)教學(xué)與實(shí)踐改革應(yīng)用情況，比較了獨(dú)立學(xué)院跟重點(diǎn)院校測(cè)控專業(yè)的差異，分析了本校測(cè)控專業(yè)專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)開設(shè)現(xiàn)狀。結(jié)合本校專業(yè)特點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)條件，設(shè)計(jì)了測(cè)控系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)框架，并在綜合實(shí)驗(yàn)中介紹了仿真軟件的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)以及如何利用條件實(shí)現(xiàn)硬件設(shè)計(jì)。應(yīng)用結(jié)果表明，這樣不僅讓學(xué)生能理解基礎(chǔ)理論，更能體會(huì)各部分在項(xiàng)目中的地位與作用。多次實(shí)驗(yàn)證明這種實(shí)驗(yàn)方式效果較好，可望在測(cè)控關(guān)專業(yè)有進(jìn)一步應(yīng)用與推廣。

關(guān)鍵詞獨(dú)立學(xué)院綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

近年來(lái)，各大名牌高校測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)在改革傳統(tǒng)培養(yǎng)模式，以培養(yǎng)適應(yīng)新時(shí)代需要的厚基礎(chǔ)、寬口徑、復(fù)合型、創(chuàng)新型高級(jí)工程技術(shù)人才等方面進(jìn)行了有意義的研究和探索。①比如東南大學(xué)測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)積極建設(shè)與實(shí)踐測(cè)控創(chuàng)新儀器平臺(tái)以及開發(fā)開放式柔性測(cè)控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；②③國(guó)防科技大學(xué)在進(jìn)行儀器與檢測(cè)系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)課程教改的探索；④安徽工程大學(xué)在進(jìn)行測(cè)控專業(yè)綜合教學(xué)實(shí)踐改革；⑤獨(dú)立學(xué)院中也有沈陽(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院在研究獨(dú)立學(xué)院的測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)設(shè)置培養(yǎng)方案的思路。⑥

隨著開設(shè)這一專業(yè)的高校不斷增多，在新開設(shè)該專業(yè)的學(xué)校中，特別是一些地方普通院校和獨(dú)立學(xué)院，人才培養(yǎng)模式和課程體系結(jié)構(gòu)存在一些問(wèn)題。獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生入學(xué)成績(jī)遠(yuǎn)低于舉辦學(xué)校，人才培養(yǎng)目標(biāo)定位不能照搬、照抄舉辦學(xué)校的模式。在人才培養(yǎng)中，更應(yīng)注重學(xué)生的實(shí)踐能力的培養(yǎng)，達(dá)到知識(shí)結(jié)構(gòu)合理、實(shí)踐能力突出。⑦如果盲目追隨，完全照搬，不結(jié)合本校的特點(diǎn)，那么教學(xué)效果、人才質(zhì)量就與培養(yǎng)目標(biāo)往往相去甚遠(yuǎn)，也很難反映本校人才培養(yǎng)目標(biāo)的定位與特色。⑧

由于各類大學(xué)本門課程的師資和投入差異很大，獨(dú)立學(xué)院學(xué)生基礎(chǔ)薄弱，自主學(xué)習(xí)能力較差，⑨導(dǎo)致即使采用相同的教材也無(wú)法進(jìn)行相近的實(shí)驗(yàn)，并且大多數(shù)實(shí)驗(yàn)都是獨(dú)立的，這對(duì)于獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生來(lái)說(shuō)，這種實(shí)驗(yàn)往往是只見樹木不見森林。如何開展適合獨(dú)立學(xué)院測(cè)控專業(yè)的測(cè)控系統(tǒng)綜合實(shí)踐是一個(gè)需要研究的重要問(wèn)題。

1本校培養(yǎng)目標(biāo)與測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)開設(shè)現(xiàn)狀

本校作為一所典型工科獨(dú)立學(xué)院，學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)是“應(yīng)用服務(wù)型人才”，強(qiáng)調(diào)的是良好的動(dòng)手能力和實(shí)際操作能力。專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃參照桂林電子科技大學(xué)測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)進(jìn)行建設(shè)與培養(yǎng)。但是桂林電子科技大學(xué)測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)為國(guó)家特色專業(yè)，也是教育部卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃實(shí)施專業(yè)，教學(xué)基礎(chǔ)、師資條件、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、培養(yǎng)目標(biāo)等均有非常大的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)最關(guān)鍵是學(xué)生的整體基礎(chǔ)差距較大，自學(xué)能力和學(xué)習(xí)積極主動(dòng)性嚴(yán)重不足，如何在現(xiàn)有課程體系下保證教學(xué)質(zhì)量是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

2測(cè)控系統(tǒng)綜合實(shí)踐設(shè)計(jì)框架

測(cè)控系統(tǒng)綜合實(shí)踐從傳感器開始，包含測(cè)量放大電路，信號(hào)調(diào)理電路，mcu系統(tǒng)，pc機(jī)上labview信號(hào)采集界面設(shè)計(jì)等。基本上涵蓋了測(cè)控系統(tǒng)的全部專業(yè)課程知識(shí)，把所涉及到的知識(shí)通過(guò)一個(gè)綜合型項(xiàng)目的形式有機(jī)地連貫起來(lái)，做到融會(huì)貫通，從而達(dá)到應(yīng)用型本科教學(xué)目的，測(cè)控系統(tǒng)綜合實(shí)踐設(shè)計(jì)框架如圖1所示。

2.1引入軟件仿真

測(cè)控專業(yè)專業(yè)課主要涉及到傳感器與檢測(cè)技術(shù)、測(cè)控電路、電子測(cè)量與儀器、智能儀器、微機(jī)控制技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)等課程。在各課程教學(xué)中，一般只能從原理的角度來(lái)教學(xué)，如果學(xué)生動(dòng)手不多，很難理解相應(yīng)理論。雖然每門課程都有實(shí)驗(yàn)，但是大多數(shù)實(shí)驗(yàn)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，而且課時(shí)有限，并且往往做實(shí)驗(yàn)時(shí)忘了理論分析，難以實(shí)現(xiàn)即時(shí)驗(yàn)證理論。應(yīng)用proteus、multisim等仿真軟件輔助教學(xué)，能夠快速、完整地構(gòu)建出實(shí)驗(yàn)的原理圖并且能夠完美地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過(guò)程仿真，實(shí)時(shí)顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，是提高教學(xué)效率和效果的好方法。另外，由于部分實(shí)驗(yàn)設(shè)備和耗材昂貴，所以有相當(dāng)一部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是只能在理論上學(xué)習(xí)，不能實(shí)際開設(shè)的這在很大程度上扼殺了學(xué)生的創(chuàng)造能力的發(fā)展和進(jìn)一步深入應(yīng)用學(xué)習(xí)。而應(yīng)用仿真軟件，學(xué)生不必?fù)?dān)心元器件的損壞，大大提高了學(xué)生敢于嘗試的信心和積極創(chuàng)新的能力。同時(shí)由于仿真軟件能夠用低成本搭建高檔次的實(shí)驗(yàn)室，也大大減輕了學(xué)校的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)另外，豐富的虛擬儀器和儀表和功能也是現(xiàn)實(shí)所難以具備的。

2.2硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

（1）測(cè)控系統(tǒng)綜合實(shí)踐的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)可以通過(guò)測(cè)控實(shí)驗(yàn)室里的萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)板來(lái)搭建。學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)的電路圖將相應(yīng)元器件在萬(wàn)能板上插拔搭建，然后通過(guò)采集卡將單片機(jī)采集到的信號(hào)送到pc機(jī)上labview信號(hào)采集界面顯示。這種方法優(yōu)點(diǎn)是模擬電路實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單，但是單片機(jī)系統(tǒng)除非采用現(xiàn)成開發(fā)板，否則接線會(huì)非常復(fù)雜，大大增加學(xué)生額外負(fù)擔(dān)。

（2）另一種方法就是采用腐蝕制板的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。在protel軟件里畫好原理圖和pcb圖，去實(shí)訓(xùn)房利用腐蝕液制板，做好板后進(jìn)行調(diào)試，然后將信號(hào)通過(guò)串口送pc機(jī)顯示。這種方法優(yōu)勢(shì)是按工業(yè)制板方式制板，學(xué)生可以體會(huì)到工業(yè)制板的優(yōu)良效果和工藝流程，更容易與工程實(shí)際接軌，有利于就業(yè)。缺陷是這個(gè)條件不是所有院校都有，而且成本較高，管理起來(lái)也要復(fù)雜得多。由于本校實(shí)踐條件較好，采用的是后一種方法。

3本校應(yīng)用實(shí)例

本校測(cè)控專業(yè)在大四虛擬儀器技術(shù)課程結(jié)束后安排一次綜合性測(cè)控實(shí)訓(xùn)（課程設(shè)計(jì)），實(shí)驗(yàn)題目為基于labview的數(shù)字電壓表和基于labview的波形采集系統(tǒng)。既有硬件設(shè)計(jì)制作，也有簡(jiǎn)單labview軟件界面的設(shè)計(jì)，學(xué)生按2-3人一組選擇一個(gè)題目進(jìn)行合作完成。從完成的最后結(jié)果來(lái)看，總體上達(dá)到應(yīng)有的效果，測(cè)控系統(tǒng)綜合實(shí)踐的應(yīng)用受大多數(shù)學(xué)生的歡迎。實(shí)踐不僅讓他們懂得了理論知識(shí)的脈絡(luò)，也明白各專業(yè)課程在實(shí)際應(yīng)用的位置和場(chǎng)合。同時(shí)該實(shí)踐環(huán)節(jié)為畢業(yè)設(shè)計(jì)打下良好的系統(tǒng)設(shè)計(jì)概念和動(dòng)手能力以及為找工作所需的實(shí)踐動(dòng)手能力累計(jì)一定的經(jīng)驗(yàn)。

4結(jié)束語(yǔ)

雖然獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生理論基礎(chǔ)偏薄，但是他們學(xué)習(xí)動(dòng)手實(shí)踐的熱情和愿望卻非常強(qiáng)烈，所以通過(guò)實(shí)踐環(huán)節(jié)的強(qiáng)化來(lái)促進(jìn)他們的理論課程學(xué)習(xí)與綜合運(yùn)用是非常有必要的。因此對(duì)于獨(dú)立院校來(lái)說(shuō)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)理論積極性，加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力，促進(jìn)學(xué)生就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力是非常現(xiàn)實(shí)的目標(biāo)。但是目前應(yīng)用型教材相對(duì)缺乏，除了少數(shù)自學(xué)能力強(qiáng)和科協(xié)的學(xué)生外，其它絕大多數(shù)學(xué)生都是直接從各分散實(shí)驗(yàn)和基礎(chǔ)課程實(shí)訓(xùn)中過(guò)渡到做畢業(yè)設(shè)計(jì)。不僅不利于教學(xué)，更不利于畢業(yè)設(shè)計(jì)甚至找工作。考慮到各專業(yè)課實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)不多，聯(lián)系性不強(qiáng)，本實(shí)踐教學(xué)改革將各課程典型應(yīng)用串接起來(lái)形成一個(gè)完整的項(xiàng)目，讓學(xué)生在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)前統(tǒng)籌學(xué)習(xí)本專業(yè)課程，既能提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，又能促進(jìn)學(xué)生在大四找工作前累計(jì)項(xiàng)目能力，加強(qiáng)就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，克服以前只能等到畢設(shè)中去鍛煉項(xiàng)目能力的毛病。

基金項(xiàng)目：廣西2010年度新世紀(jì)廣西高等教育教學(xué)改革工程，2010JGA100

注釋

①?gòu)埼哪龋茱w麗，葉湘濱等.測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)課程體系整體優(yōu)化研究[J].高等教育研究學(xué)報(bào)，2008.132（2）：33-35.

②況迎輝，祝學(xué)云，陳建元.現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)的探索與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2009.26（11）：7-9.

③李軍，周杏鵬，祝學(xué)云.開放式柔性測(cè)控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2006.28（6）：79-82.

④王光明.儀器與檢測(cè)系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)課程的教學(xué)改革探索[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2007.24（7）：112-115.

⑤王海，徐群，許德章.工科院校測(cè)控專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革實(shí)踐[J].中國(guó)電力教育，2011.4：119-120.

⑥劉寅生，耿欣.關(guān)于獨(dú)立學(xué)院測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)培養(yǎng)方案的研究[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備，2009.21：24-25.

⑦周小勇.測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系的構(gòu)建與實(shí)施[J].高教論壇，2009.5：52-54.

⑧唐杰.獨(dú)立學(xué)院提高教學(xué)質(zhì)量的策略研究[J].中國(guó)成人教育，2011.9：138-140.

⑨孔繁英.商科類高職高專實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建思考[J].貴州商業(yè)高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2007.20（3）：66-68.