測控電路課程教學改革探討

馬喜強 楊 芳 李濟順河南科技大學 河南洛陽 471003

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測控電路課程教學改革探討

馬喜強 楊 芳 李濟順
河南科技大學 河南洛陽 471003

摘 要：介紹了測控電路課程教學內容的優化調整，提出了以典型測控系統案例為主線、誘思探究教學法相結合的教學模式，全面提高學生的綜合素質。

關鍵詞：測控系統；教學模式；誘思探究

1　優化教學內容

1.1授課內容與時俱進

測控電路課程的教學目的是熟悉怎樣運用電子技術來解決測量與控制中的任務，它不是一般意義上電子技術課的深化與提高，而是著重講清如何在電子技術與測量、控制之間架起一橋梁，實現二者之間語言的翻譯與溝通，學會如何在測量和控制中運用電子技術，如何與光、機、計算機緊密配合，實現測控的總體思想，圍繞精、快、靈和控任務的其他要求來選用電路、設計電路［1］。因此，在制定教學大綱時應充分了解并熟悉近幾年內測量及控制領域出現的新進展、新技術、新器件、新方法，如MEMS傳感器、光纖光柵式傳感器、光譜共焦式傳感器、可穿戴眼鏡、全息照相、裸眼3D技術、OLED顯示技術等，通過這些新技術的介紹，可以充分調動學生的課堂積極性，開闊學生視野，拓展學生思路，寓教于樂。

1.2突出教學重點

信號轉換與放大、共模抑制比、測量電橋、信號與噪聲的分離、信號的調制解調、濾波器，各種電子器件和集成電路的工作原理、構成等在模擬和數字電子技術課程中已經講述；測試信號的時域、頻域分析，拉普拉斯變換、傅立葉變換、Z變換等知識點在信號與系統課程中已經講述；計算機測試系統的組成、微處理器的選擇、嵌入式計算機測試系統、虛擬儀器測試系統等教學內容在嵌入式計算機原理與應用課程中已經講述［2］。所以以上知識點無須再講，本課程只注意它們的外特性，講述其應用，如何構成所需的功能電路，著重于測控系統設計思路及測控電路在其中的作用。在講授過程中，應突出教學重點，面面俱到非常難，共性東西一帶而過，體現特點的地方詳細講解。

2　以典型測控系統案例為主線的教學模式

測控電路課程本質上來講所有章節都應是不可分割的整體，在典型測控系統中可以涵蓋所有的教學內容及知識點，并且某些教學內容需要結合實際案例才能講解透徹，現有的教學模式通常是先全部教授完理論課程及知識點，然后講解實驗課，如講解放大器時只是單一的Multisim仿真，講解傳感器、AD電路時只是簡單的器件識別，致使學生一葉障目，不能較好地把握測控系統的整體結構［3］。

典型測控系統案例，是指能夠囊括的測控電路各章節知識點的綜合性實驗系統，該系統能夠針對學生已經學習過的信號采集、信號放大、信號調制解調、信號分離、信號運算、信號轉換、旋轉編碼器、邏輯與數字控制等內容，使學生了解實際工程測控系統的構成及各個環節所完成的工作。授課教師應重視理論聯系實際，全面考慮課程系統性，應有目的地選擇典型系統案例，并以此典型系統為教學主線，將整個系統的開發過程緊密聯系在一起進行介紹，由點到面，讓學生們在解決實際問題、思考問題的過程中一步步地掌握各個章節的知識點。在實際的項目實踐中，典型測控系統主要由傳感器（測量裝置）、測量控制電路和執行機構三部分組成，一般這樣的典型系統都是以大中型系統居多。本課題組研發的高鐵軸承耐久性能試驗臺就是這樣一類典型系統，以下進行詳細介紹。

圖1　試驗臺載荷譜

本試驗臺可以模擬高速鐵路軸承的復雜工況，測試高速鐵路軸承的耐久性，對軸承各項性能進行測試和驗證，以滿足高速鐵路發展的需要。試驗臺載荷譜要求如圖1所示，高鐵軸承耐久性能試驗臺應能夠依據該載荷譜進行運行試驗。試驗臺的工作原理如圖2所示，試驗臺結構包括PLC控制系統、轉速控制系統、潤滑冷卻系統、液壓加載系統、溫度測量系統、振動測量系統等。試驗臺測控系統的總體方案如圖3所示，該試驗臺采用以PLC控制器為核心的控制系統，實現對被測信號的調理、數據采集、驅動單元和液壓元件的控制。

圖2　試驗臺工作原理

圖3　控制系統總體方案

將整個系統依據由點到面，再由面到點的過程為學生鋪陳開來，將整個系統與子系統之間的關系及子系統與子系統之間的關系理順，并適時地將所涉及的理論知識點及該知識點的具體應用緊密結合起來，使學生能夠高屋建瓴地把握測控電路課程在實際工業過程中的作用及意義，牢固掌握知識，增強創新能力。

3　誘思探究教學法的應用

素質教育的核心是創新教育，如何在課堂教學中進行創新教育，已成為教育工作者必須面對、探索和解決的一個重要課題。誘思探究教學法開展教學是課堂上進行創新教育的一種重要模式；誘思探究是根據教學的客觀規律形成的完整的教學體系，其核心是變教為誘，變學為思，以誘達思，促進發展，要求教師在教學過程中積極主動地創造條件，實現學生的主體地位，引導學生做知識的“探索者”和“研究者”［4］。

在實際的教學過程中，教師要發揮主導作用，變教為誘，善誘則思，將知識點給學生一一講解并善于設疑以激發學生的求知欲。例如，在講解繼電器功率驅動這一節時，首先將繼電器的工作原理、器件分類及應用注意事項講清楚，并結合實際的電磁繼電器裝置，說明繼電器在工業電路中所起到的自動調節、安全保護、轉換電路的重要作用，使學生對繼電器技術有個整體的把握。此時，不失時機地設疑，如何利用繼電器實現電梯的升降控制？設計這個電路時選擇繼電器的依據是什么？最后，提出利用前面所學的單片機技術、數碼管顯示技術等知識，能否設計出一套完整的電梯升降系統，使知識更系統化。

誘思過程完成后，應將學生的主觀能動性放到第一位，以誘達思，發揮學生的創造性，充分調動學生主動探求事物規律的積極性。例如，關于全息照相顯示技術的有關理論問題提出后，提示學生上網查閱相關的資料，讓學生提出自己的見解，相互交流，布置任務——嘗試在一塊透明塑料上劃出圖案以制作出一張全息照片，并研究它是如何工作的。在研究的過程中學生可以提出遇到的所有問題，教師則負責進行指導和啟發。在整個過程中，學生嘗到了探究的樂趣，能動性得到充分的發揮，并且教師適時地把握誘和思的關系，將二者結合為有機整體，達到事半功倍的效果。

4　結束語

測控電路課程的教學改革以此典型測控系統為教學主線，使學生能夠把握本課程的整體結構，對所學知識融會貫通。同時結合了時下較為流行的誘思探究教學法，將測量及控制領域出現的新進展、新技術、新器件、新方法納入到授課過程中，讓學生寓教于樂，有利于培養學生創新能力，提高學生綜合素質。

參考文獻

［1］ 張國雄，李醒飛.測控電路［M］.北京:機械工業出版社，2011.

［2］ 劉春陽，郭愛芳，尚振東.測試技術教材建設與教學模式探討［J］.中國現代教育裝備， 2012（17）:54-56.

［3］ 楊芳，劉義，李濟順.機械工程測試技術教學實驗內容的探索［J］.中國現代教育裝備，2013（17）:46-48.

［4］ 曹廣秀，陳淑敏，李貫良.誘思探究教學在無機化學教學中的嘗試［J］.廣州化工，2011（7）:170-171.

Discussion on Teaching Reform of Measurement & Control Circuit

Ma Xiqiang， Yang Fang， Li Jishun
Henan University of Science and Technology， Luoyang， 471003， China

Abstract:In this paper， the content with Optimizing adjustment of measurement & control circuit was introduced. A new teaching mode was discussed to enhance the comprehensive quality of students， which was based on typical measurement & control system and combination with the theory of guiding-thinking and inquiring.

Key words:measurement & control system； teaching mode； guiding-thinking and inquiring

收稿日期：2015-10-20

作者簡介：馬喜強，博士，講師。楊芳，博士，講師。李濟順，博士，教授。

基金項目：河南省高等學校重點科研項目計劃（編號：15A460018）。