智s能儀器實驗教學改革對策探索

□王 瑛 強大壯 李 寧 舒丹丹

《智能儀器》作為機械工程專業的一門必修課，它是集專業性、實踐性以及應用性為一體的課程，所以在整個教學的各個環節安排上非常重要，由于時代的發展，智能儀器實驗課與課堂教學矛盾日益凸顯，無法調動學生做實驗、掌握整體智能儀器架構的積極性。因此對智能儀器實驗課的教學改革勢在必行。

一、智能儀器實驗課程的教學改革研究

自動化本科專業學生必修的課程中包含一門綜合性較強的智能儀器實驗課程，智能儀器實驗課它是一項富有特色專業性和實踐性的課程，將大一到大三所學的檢測與傳感技術、單片機技術、電子電路以及程序設計融為一體，而形成的一門課程。學習這門課程，主要是為了使學生將智能儀器的軟硬件設計方式以及整體結構掌握好。在教授學生時，使學生的理論內容與實驗教學內容相結合并加以融合是關鍵一點。在開展智能儀器實驗課時，應當將學生主觀能動性和思維創造性充分調動起來，再與前三年學習的主干知識相結合，培育學生主動分析、處理問題以及創造能力。

(一)缺少一本適合本專業全面性知識結構的教材，少數教學設備和實驗內容具有滯后性。課堂效果的良好與否，與教材是否配套有很大關系。雖然目前智能儀器實驗課教材有很多種類，也有較為活躍的市場，然而這些教材都各有各的特色和重點，不過少數的教材內容不能符合時代的發展即具有滯后性，且教材內容多無法將重點突出。因此在教材不適合當今自動化專業學生學習，且教師在沒有相對完整、全面教材為依托的情況下，應當在備課中加以完善。根據此類狀況得知，一套有完整的教學內容、知識結構完備、系統性的智能實驗儀器課程顯得異常重要。

(二)實驗教學的內容和形式具有局限性。通過近兩年的追蹤和調查得知，少數實驗內容主要作用仍然是為了驗證程序的正確性，缺少對整個智能儀器結構以及硬件設備的認知度。在十二個學時的實驗課中，由于授課時安排的不合理性，在實驗課中所做的實驗基本上都是軟件實驗，硬件實驗幾乎沒有，當結束本門課程授課時，學生由于沒有硬件實驗作依托，也就無法掌控智能儀器的整體架構，因此教學效果大大減弱。

(三)時間安排不合理。在安排實驗課程時與理論內容有很大矛盾。在進行理論教學時，每次上四個自然班，然而在進行實驗課時，每次實驗室也只能容納一個自然班。所以當教師進行實驗課教學時，必須要用四節課來完成一個學時的教學任務。并且教師在分理論課和實驗課的主次時，都認為實驗課要給理論課讓路，因此就將實驗課挪到晚自習或者占用學生周末的時間，這就加大了智能儀器實驗課教師的負擔，同時也擾亂了學生自己制定的學習計劃。長此以往，學生缺乏對實驗內容分析能力，那么實驗的成效也就可想而知。因此實驗教學就會形成惡性循環。另外，實驗教師和各科教師沒有做到有效的交流和溝通，致使教學內容和實驗內容不能很好的融合。在對各個教職工進行行政劃分時，過度區別任課和實驗教師在分工和身份上的不同，將他們分到不同工作單位中，由于不在相同的部門，他們基本上沒有任何交流，更何談兩者之間的合作。

二、智能儀器實驗課程的改革措施

提高實驗教學的教學成效，使學生能夠在實驗過程中，將智能儀器的整體架構和概念構建起來，培養學生獨立設計實驗和發現問題的能力，同時找尋出解決問題的新方法和新思路。

(一)更新教材，使教材能夠與實驗相配套。關于智能儀器課程教材的編寫，應當一改片面地介紹知識面的弊端，不但要涵蓋傳感與檢測技術、單片機技術、電子電路以及程序技術，而且要將三大知識點有機融合在一起。只是單獨講單片機不合理，同時要將教材簡化，使教材與實驗課程具有同步性，將冗長的篇幅改變成簡明扼要的文字，使智能儀器實驗成效大大提升。同時，在編寫教材時，機械工程學院、自動化實驗中心和系里給予大力支持。促使教師投入到編寫教材的行列中，使任課教師能夠通過實際教學經驗，并以本專業的大綱為依據，吸取各個教師的長處，來補足原有教材的不足。

(二)將培養學生的目標和方法明確。在舊式的教學大綱中，一個實驗單元是由兩個學時組成，學生在進行操作或者實驗時，只能以制定的指導手冊來完成，以達到加深理解理論課堂中所學知識的目的。為了改變這一不良現象，在出臺新式大綱后，將完善的智能儀器定義以及運用綜合知識能力的掌握加入其中，同時將重點難點放在信號檢測和處理技術上，并且使學生有主動搜尋文獻資料和查詢知識的意識，培養學生自己發現、分析、解決問題的能力。近年來，學校投入到專門從事自動化實驗室設備的力度加大，在該實驗中心的大部分實驗室針對本專業的學生全天開放。自動化專業的學生可以將有利條件加以利用，安排自己課余時間去實驗室來設計智能儀器。通過這樣的方式既提高了設備的利用率，又能夠培養學生自主實驗和學習的能力。這種改革，為非本地學生提供了極大的方便，他們可以利用周末不回家的時間來使用實驗室。開放的實驗環境，為學生的競賽成功提供非常大的幫助。

(三)綜合設計實驗內容，將實驗學時進行合理的安排。設計實驗課的內容時，應當將整體的智能儀器概念著重考量，特別是展開職能接觸測溫儀的試驗中，包括信號調試、測溫傳感器、鍵盤的顯示、AD 轉換器、數字通信等步驟。在學生將傳感器確定之后，就應當對怎樣設計符合要求的供電電路，怎樣實現電平的轉換，怎樣將前面的放大電路設計出來等問題展開思考;應當依據測溫熱電偶傳感器的特性，對冷鍛溫度的補給問題展開考量;要解決怎樣從模擬量轉換成數字量，怎樣來解決問題的特性，怎樣實現數字通信以及分辨率的測量等問題;在輸出通道的試驗中，重點將輸出標準信號、顯示以及數字信號的輸出等進行著重的考量。透過該類綜合性實驗使學生全面認識整個智能儀器架構，在教學質量提高的同時又實現了教學目標。在學生自己發揮主觀能動性將設計完成初級產品之后，大部分學生都很有成就感，進而提升了他們對本專業課程的學習興趣。另外將綜合性設計實驗代替原有的驗證性實驗之后，原來兩學時的實驗課現在已經讓學生有很多鍛煉創造能力的機會，從而加強了實踐性的訓練。為了能夠使實驗課效果更好，教師應當加強培訓，一是將《機械工程學院青年教師培訓計劃》制定出來，即教師在參加工作最初半年應當先去實驗室進行實習，將實驗教學流程的每個環節都爛熟于心，系統掌控設備的運行狀況。還可以讓青年教師深入到機械制造業的一線去進行鍛煉，在企業的實踐中將實驗實踐能力加強;二是老教師有較為豐富的經驗知識，因此在劃分團隊來進行幫扶時，鼓勵老教師利用自己的經驗知識這一寶貴財富，來帶動剛剛進入團隊的青年教師，通過“幫扶”方法來逐漸累積經驗，使年輕教師的實踐能力提升。

三、結語

本文提出了更新教材、明確學生學習的方向和目標以及合理安排實驗學時這三點建議，希望機械工程專業的教師團隊能夠予以借鑒，為智能儀器實驗教學課程深化改革作出應有的貢獻。

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