“測控電路”教學方法改革與探索

摘要：針對測控技術及儀器專業學生在進入“測控電路”課程學習初期階段的理論認知能力較差，實踐動手能力薄弱的狀況，結合“測控電路”課程的教學特點，提出了“測控電路”教學方法改革規劃中的關鍵問題。通過對教學內容與教學方法兩方面的教學改革進行探討，以期達到提高“測控電路”課程的教學質量、提升學生專業技能的目的。

關鍵詞：測控電路；教學改革；理論；實踐

作者簡介：劉得軍（1965-），男，河北遷安人，中國石油大學（北京）地球物理與信息工程學院電子系，教授；錢步仁（1964-），男，江蘇泰州人，中國石油大學（北京）地球物理與信息工程學院實驗中心，高級實驗師。（北京 102249）

基金項目：本文系中國石油大學（北京）2012年度重點課程建設類教學改革項目的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）30-0110-02

“測控電路”是測控技術與儀器專業的一門專業必修課，同時也是該專業的核心課程。通常情況下，測控系統主要由傳感器、測控電路和執行機構三部分組成，利用測控系統可以把被測的目標非電量信號通過傳感器轉換為電量參數，再由測控電路進行信號調理與轉換，之后進入微機或執行機構，以達到控制的目的。測控系統中測控電路的主要作用是對傳感器的輸出信號進行放大、隔離、調制解調及信號轉換等一系列處理后，[1]使之滿足后級執行機構（負載）對測量與控制信號的精度需求。測控電路對整個測控系統測控目標的準確實現起到舉足輕重的作用。因此，針對測控技術與儀器類本科生來說，在進入專業課程學習階段安排“測控電路”課程的學習非常必要。通過對該課程的教授，力求使學生對測控電路設計、測控電路板制作、電子元器件焊接到測控電路調試等全過程有清晰、全面的掌握，從而為后續實際工作和繼續深造奠定良好的測控電路分析與設計基礎。

一、“測控電路”教學現狀及存在的問題

“測控電路”課程專業性強，需要“電路分析基礎”、“模擬電子技術”、“數字電子技術”、“單片機原理”等專業基礎課程作支撐，若銜接不好，則會給“測控電路”課程的實際授課帶來困難。根據幾年的教學實踐可以看出，目前“測控電路”課程教學主要存在以下幾個問題：由于我國目前的教育體制還普遍采用應試教育方式，多數學生只適應初等教育期間掌握的數理化學習模式，對大學初期開設的電類專業基礎課程的特點不熟悉，基礎掌握不牢靠，再加上學生的自主學習意識普遍不強，因而不能盡快適應和較好掌握“測控電路”這門課程的學習模式；現有的教材理論性過強，不易理解，有些內容也過于陳舊，不能緊跟測控電路的發展；理論教學內容偏多，導致實踐與理論教學脫節，學生的實踐動手能力得不到應有的鍛煉。

二、“測控電路”教學內容改革與探索

針對“測控電路”課程的教學現狀與存在的問題，結合中國石油大學的實際辦學特點，在重點課程建設類教學改革項目的資助下，學校對該課程的教學內容及教學方法進行了必要的改革與探索。

1.理論教學內容改革與探索

（1）精簡教學課程，更新教學內容。目前中國石油大學本科生“測控電路”課程教學所采用的教材是天津大學精儀學院張國雄教授主編的《測控電路》。該教材在內容設置上非常豐富，面面俱到，有些內容在其他課程中偶有介紹，因此若直接按照該教材內容安排講授的話，可能會出現一定程度的重復。例如，“信號運算電路”和“模擬數字轉換電路”分別在“模擬電子技術”和“微機原理”課程教學中被詳細講授過。這就要求“測控電路”授課教師在授課準備過程中應該詳細了解所授課專業班級開設的其他相關課程的教學內容，從而對“測控電路”教學內容有重點地進行篩選，既要保證教學內容豐富，又要確保減少不必要的重復，進而提高課堂的教學效率。

教師在教學過程中，應根據學生對本專業知識點和重復內容的掌握狀況及時更新教學內容，適當去除較偏較難的知識點和陳舊內容，加入最新測控電路的發展趨勢及工程實例。

（2）建立課程構架，實現多課程融合。一門課程只能體現出一個工程項目的小部分知識點，如果各門課程間沒有協作，那么就很難完成一個實際的工程項目。因此，孤立學習“測控電路”這門課程是難以充分理解該課程的主要知識點并將其活學活用于實踐當中的。

“測控電路”只是測控系統中的電路部分，完整的測控系統還包括傳感器單元與執行機構。所以在授課時，讓學生通過了解測控系統建立起課程構架，才能為理解與實踐打下堅實的基礎。

（3）引入產品實例，理論指導實踐。授課初期，可以引用一些多課程融合的工程實例進行教學。通過介紹其構成、設計以及與測控電路之間的關系，引導學生在熟悉課程體系的基礎上，從全局的角度學習局部的知識，相信無論是實踐能力還是創新能力都會得到大幅度的提高。在介紹測控電路基礎上，加入近年來新興集成芯片與模塊的運用。將新技術融入原有教學內容中，以便拓展學生的視野和思維。此外，還可在教學過程中提出探討內容，給學生一些相關的產品實例，讓學生自行分析，或者讓學生運用所學理論設計出產品實例。通過這些方式，使學生更好地運用理論指導實踐。

（4）轉變教學觀念，優化課堂教學。“測控電路”課程包括基本電路理論和模擬、數字電路基礎部分，它不僅僅是電子技術課程理論基礎的深化與提高，更重要的是教會學生在實際測量與控制應用中更加熟練地運用所學知識解決實際工程問題。為了達到此教學目的，教師應該轉變傳統教學中經常采用的紙上談兵和照本宣科的理論教學理念，在實際教學內容中應該加強實際工業生產和科學研究中經常用到的典型測量與控制電路的功能原理與使用方法等知識的介紹，同時注重啟發學生如何將各個單元功能模塊電路按照信號調理過程逐步組合成系統功能模塊電路，提醒學生在進行系統組合時應著重注意的關鍵問題，如各單元模塊間的阻抗匹配等問題，逐漸培養學生養成系統分析與全局設計理念，為努力培養其成為優秀的測控系統設計專門人才奠定基礎。

2.實驗教學內容改革與探索

經過“電子線路”等前續課程及其相應電子技術基礎實驗學習后，相當一部分測控專業的學生仍只停留在簡單掌握書本理論知識的水平，這對學生以后繼續深造或畢業后相關工作的開展是很不利的。因此，在“測控電路”實驗教學階段應盡可能采用開放性實驗教學模式，實驗過程中充分發揮學生的主體作用，提高教學質量和學生學習的興趣，進而強化學生獨立思維與創新能力的培養，提升人才培養層次和學生的綜合素質。

在確保實驗損耗可控的情況下，為了便于學生獨立進行電路設計，逐步培養學生獨立分析和解決問題的能力，可以安排學生先利用各種軟件進行電路分析、設計和仿真。例如使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對所設計電路的實際功能進行模擬調試。也可讓學生采用Protel、Proteus等軟件，并將測控電路所學知識與傳感器、單片機等課程內容有機結合，由此模擬設計出更為完整和實用的測控系統。在此基礎上，采用與“測控電路”課程配套的實驗平臺，如SET-CK型測控電路試驗箱等，由學生自己按照仿真設計電路參數指標要求，選用合適器件實際搭建并調試所設計的測控電路系統。通過強化訓練，使學生逐步養成綜合運用書本知識和仿真技能對電路設計與調試過程中出現的異常情況進行合理的分析與推理，逐步縮小出錯范圍，并最終排除異常現象，進而使學生綜合設計能力得到全面提升。

“測控電路”實驗教學中，教師可在實驗方式、實驗時間和空間等方面為學生提供一定的選擇。實驗內容可多樣化，讓學生自主選擇實驗題目，并根據學生的理解能力靈活掌控實驗進度。對于綜合性實驗，學生可自行分組合作完成題目，以此提高學生的溝通協作能力。實驗室也可根據具體情況對學生進行適當開放，學生可以自行安排時間到實驗室進行實驗。

在實驗內容方面，可以開設驗證性實驗和設計性實驗。在驗證性實驗中，通過改變某些電路元件參數，引導學生利用數字電壓表或示波器等觀察并分析電路系統中因該電路參數改變而引起的關鍵節點處參數示值及波形的變化，使學生直觀地感覺并理解該元件在電路系統中的具體作用，并學會通過觀察輸出效果來優化元件參數的具體方法；在設計性實驗中，可以給學生布置一些具有實用價值的實驗題目。實驗過程中要提醒學生注重對實驗誤差的分析，逐步找出電路系統出現誤差的原因，進而引導學生修改電路設計以盡可能地減少實驗誤差。在工程實例中誤差一直是影響測量與應用的關鍵問題，因此在設計實驗中注重培養學生養成對實驗誤差的觀察與分析習慣。

實驗考核時，應注重對整個實驗過程的評價，鼓勵學生的創新性思維。考核方式應有利于促進學生學習和實踐的主動性與積極性，有利于促進教學目標的實現，并能有效地鑒別與區分學生對所學知識掌握程度的差異性。教師不應以實驗結果的有無或成果的多寡作為評判實驗成敗的唯一依據，對那些有創意、實驗思路明確、操作過程無誤的實驗設計，即使未達到理想結果，只要對實驗現象分析評價準確，也應給出客觀公正的評判。

三、“測控電路”教學方法改革與探索

1.豐富教學形式，啟發學生思考

通過安排自學內容、課程討論等方式達到課堂授課形式的多樣化。要求學生在課下根據教師給出的問題搜集資料，在課堂上積極發言討論，同學和老師對其觀點進行點評指正。討論主題可以是常用測控電路單元，也可以是整個測控系統。通過討論達到擴展學生知識面、調動學生積極性、培養學生獨立思考問題的能力和提高學生創新能力的目的。

2.注重歸納總結，培養良好習慣

不同層次學生對基礎知識掌握程度有所不同，因此授課前教師應注意提醒學生將授課所涉及的知識提前復習，授課時視具體情況適當抽查學生對上一節所學內容的掌握程度，對本節課程所需基礎知識的復習情況等。根據學生反饋的具體情況，教師應有目的地對學生掌握較差的知識點側重講解，每節課結束時歸納總結所講內容。通過有意識的引導，使學生逐漸養成對所學知識進行歸納總結的習慣，逐步形成知識框架化凝練提升的能力。啟發學生主動思考、善于提出問題，帶著問題去聽講。這樣，不僅可以提高學生的學習效率，還有效地培養了學生良好的學習、思考、歸納、總結習慣。

3.適度安排競賽，提升學習興趣

為了促進學生學習的積極性，應當適度安排學生參加相關的知識競賽，如電子競賽、機器人大賽等，只要和測控專業知識相關的競賽都要鼓勵學生積極參與。這不僅可以鍛煉學生的實踐動手能力，還可以有效拓展學生的知識面，進一步構建學生的知識框架。教師也可自行組織相關的競賽，爭取每一個學生都能參與，獲獎學生的設計作品可以作為實例用于課堂教學中。

4.學生參與評教，把握教學方向

教師講解完每個章節后可以通過師生交流了解教學中存在的問題，例如板書是否適量、講解速度是否合適、講解內容是否準確、知識點是否突出等。教師根據學生反饋的問題及時調整授課方案，通過師生間的良性互動可及時準確地把握教學方向，進而提升教學質量。

四、結束語

隨著科學技術的不斷進步，測控技術已經成為工業生產和高科技產業中的一項必不可少的技術。“測控電路”是測控技術及儀器專業的重要專業課程之一，在培養基礎扎實且創新能力強的專門測控技術人才方面占有非常重要的位置。在“測控電路”課程的教學中，教師始終把學生創新能力的培養貫穿于整個教學過程。通過以上幾方面的改革和探索，獲得了一些行之有效的教學方法和教學經驗，學生的學習熱情和學習效果都有了很大程度的提高。將在此基礎上繼續深化改革，不斷完善與提高，使之更加適用于現代測控技術教學和人才培養的需要。

參考文獻：

[1]趙茜.《測控電路》課程教學改革之探討[J].黑龍江科技信息，

2010，（32）：204.

[2]黃凱征.《測控電路》教學改革探討[J].成功教育，2012，（4）：15.

[3]宋小娜，王麗君.CDIO理念在《測控電路》課程中的探索與實踐[J].教育教學論壇，2012，（33）：241-242.

[4]王光明，張玘.測試技術專業實驗教學改革[J].實驗室研究與探索，2008，27（3）：106-108.

[5]劉得軍，于波，王永濤，等.建設開放性實驗室 加強學生電子設計能力的培養[J].理工高教研究，2004，23（1）：109-110.

[6]姬靖.工科信息測控類專業“電路”課程的教學改革和思考[J].中國電力教育，2011，（23）：70-71.