智能儀器設(shè)計課程教學(xué)改革與研究

摘 要： 本文分析了本科生智能儀器設(shè)計課程教學(xué)的現(xiàn)狀和存在問題，結(jié)合鹽城工學(xué)院的實際情況，分別對理論教學(xué)及實踐教學(xué)環(huán)節(jié)提出改革方案，增強(qiáng)學(xué)生的理論知識基礎(chǔ)和工程實踐意識，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的能力，提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞： 智能儀器設(shè)計 理論教學(xué) 實踐教學(xué)

1.引言

智能儀器設(shè)計是為高等教育自動化專業(yè)本科生開設(shè)的一門專業(yè)必修課，課程的主要教學(xué)內(nèi)容是智能儀器設(shè)計開發(fā)方面的專業(yè)知識，該課程集理論性、工程性和實踐性于一體，是一門涉及傳感器、單片機(jī)、測控電路、自動控制、信號分析與處理、數(shù)據(jù)通信、可靠性與抗干擾等多種現(xiàn)代技術(shù)的綜合學(xué)科[1]。該課程的教學(xué)環(huán)節(jié)分為課堂理論教學(xué)及實踐環(huán)節(jié)教學(xué)兩部分。課堂教學(xué)與實踐環(huán)節(jié)緊密結(jié)合，并與其他先修專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)內(nèi)容相互銜接，對該課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行深化、延伸、補(bǔ)充，使學(xué)生加深對所學(xué)理論知識的理解，達(dá)到對教學(xué)內(nèi)容的熟練掌握。通過本課程的學(xué)習(xí)和實踐，可有效地提高學(xué)生的動手能力，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。本文從課程教學(xué)的需要出發(fā)，結(jié)合我校實際辦學(xué)特點(diǎn)，開展該課程教學(xué)的改革與探索，旨在培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實際問題的能力，掌握工程設(shè)計的主要方法，樹立正確的設(shè)計思想和創(chuàng)新意識。

2.智能儀器設(shè)計課程的教學(xué)現(xiàn)狀及問題分析

2.1智能儀器設(shè)計課程體系結(jié)構(gòu)

《智能儀器設(shè)計》課程系統(tǒng)地闡述了智能儀器的體系結(jié)構(gòu)、工作原理、典型模塊的技術(shù)參數(shù)和設(shè)計方法，課程體系包括智能儀器的概述、數(shù)據(jù)采集技術(shù)、人機(jī)對話與數(shù)據(jù)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、智能儀器的可靠性和抗干擾技術(shù)等[2]。課程內(nèi)容以模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、微機(jī)原理、單片機(jī)及嵌入式系統(tǒng)，傳感器及檢測技術(shù)等為基礎(chǔ)，從整機(jī)的角度闡述智能儀器的設(shè)計原理和設(shè)計方法。因此該課程涉及知識面廣，綜合實踐性較強(qiáng)，教學(xué)難度較大。

2.2課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在問題

首先，在課堂理論教學(xué)方面，筆者發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生對于之前所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)課程掌握不到位，在教學(xué)過程中慢慢會跟不上進(jìn)度，因沒有學(xué)習(xí)的成就感而喪失學(xué)習(xí)興趣，最終為了應(yīng)付考試而被動學(xué)習(xí)，影響到對該課程的整體掌握；由于課時限制，課堂教學(xué)內(nèi)容覆蓋面不廣，影響了學(xué)生知識面的擴(kuò)展及對新技術(shù)新知識的了解。

其次，在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)上，目前實驗教學(xué)部分主要是圍繞課程理論內(nèi)容進(jìn)行的基礎(chǔ)性、驗證性實驗，在一定程度上限制了學(xué)生設(shè)計思路的擴(kuò)展與實踐創(chuàng)造力的發(fā)揮，而且由于學(xué)時限制，課內(nèi)實驗與課程設(shè)計部分不能做到有效過渡，使得教學(xué)效果大打折扣。

3.智能儀器設(shè)計課程教學(xué)改革思路與措施

針對上述問題，筆者分別針對理論教學(xué)與實踐教學(xué)環(huán)節(jié)提出了以下改革方案。

3.1理論教學(xué)改革思路及措施

教學(xué)內(nèi)容的組織方式：在教學(xué)內(nèi)容的組織方式上進(jìn)行改革和創(chuàng)新，可采取不定期組織課程組教師集體備課及定期修改教學(xué)大綱等措施。由于智能儀器設(shè)計是在一系列先修專業(yè)課基礎(chǔ)上進(jìn)行的綜合性課程，因此應(yīng)當(dāng)做到與這些專業(yè)課在授課重點(diǎn)上保持協(xié)調(diào)，避免因上課內(nèi)容的重復(fù)而浪費(fèi)時間，同時使得學(xué)生在思路上銜接流暢而增強(qiáng)其成就感并最終提高學(xué)習(xí)興趣；課程組集體備課使得各門專業(yè)課教師不僅在教學(xué)內(nèi)容上能夠加強(qiáng)交流，同時在教學(xué)手段及方式上也可以互相學(xué)習(xí)并促進(jìn)提高；隨著科技進(jìn)步，知識的更新越來越快，這就要求課堂的教學(xué)內(nèi)容也要緊跟現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的步伐。定期修訂教學(xué)大綱的目的就是及時地把行業(yè)內(nèi)的新方法、新技術(shù)引入到教學(xué)內(nèi)容中。隨著這些新技術(shù)的成熟，部分相應(yīng)的內(nèi)容甚至可獨(dú)立出來成為一門新的課程，如“虛擬儀器技術(shù)”、“無線通信技術(shù)”等，最初都是在智能儀器設(shè)計這門課里由專題講座擴(kuò)展到一章的內(nèi)容，再到獨(dú)立的一門課程，由此反映了智能儀器設(shè)計這一門課程可促進(jìn)并帶動系列課程的建設(shè)與提高。

教學(xué)手段：教學(xué)手段的改革和創(chuàng)新，可采取多名教師輪流分章節(jié)主講，并在條件允許的情況下，邀請專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的知名專家做專題講座。這樣既可以有效發(fā)揮各教師的專業(yè)技術(shù)特長，又可以極大豐富課堂教學(xué)的方式方法，也可以在一定程度上提高學(xué)生的學(xué)習(xí)新鮮感及學(xué)習(xí)興趣，同時專題講座的加入也使得更多更新的新技術(shù)和新方法展現(xiàn)在學(xué)生面前，實現(xiàn)與時俱進(jìn)、激發(fā)學(xué)生探索與求知的欲望、培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的教學(xué)目標(biāo)。

3.2實踐教學(xué)環(huán)節(jié)改革思路與措施

實踐教學(xué)是高校教學(xué)的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)知能力、動手能力和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。在教學(xué)改革中，應(yīng)注重將理論教學(xué)和實踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合，建立課堂教學(xué)和實踐教學(xué)相互交叉融合的教學(xué)模式體系[3]。在實踐教學(xué)的設(shè)計中，要實現(xiàn)傳統(tǒng)內(nèi)容與現(xiàn)代內(nèi)容相結(jié)合、軟件設(shè)計與硬件設(shè)計相結(jié)合、模擬實驗與實際工程相結(jié)合、教師命題與學(xué)生自主命題相結(jié)合，并據(jù)此構(gòu)建與課程體系相配套的實踐教學(xué)體系。

教學(xué)內(nèi)容的改革在實踐教學(xué)改革中是核心環(huán)節(jié)，教學(xué)內(nèi)容不但要涵蓋相關(guān)的智能儀器基礎(chǔ)設(shè)計知識，還要有一定的可操作性和實用價值；更要與技術(shù)發(fā)展同步、與工程應(yīng)用相結(jié)合，即實踐教學(xué)應(yīng)當(dāng)能夠較好地體現(xiàn)基礎(chǔ)性、實用性、先進(jìn)性和前沿性；實踐教學(xué)各教學(xué)內(nèi)容的難度還要適當(dāng)區(qū)分，通過構(gòu)建分層次的實踐教學(xué)體系，使教學(xué)目的層次分明，教學(xué)過程循序漸進(jìn)。

實驗內(nèi)容設(shè)置方面：應(yīng)改進(jìn)或整合原有的實驗內(nèi)容，減少驗證性實驗的課時，保留部分經(jīng)典實驗和與本專業(yè)密切相關(guān)的重要實驗，使學(xué)生掌握基本的設(shè)計方法，在實驗指導(dǎo)教材中刪除詳細(xì)實驗步驟，要求學(xué)生自行設(shè)計可行的實驗方案，這有利于培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際、靈活運(yùn)用知識的能力；增加綜合性實驗項目，有利于提高學(xué)生獨(dú)立設(shè)計能力、綜合分析能力和全局觀；通過設(shè)置創(chuàng)新性實驗項目，模擬工業(yè)現(xiàn)場的實際工況，實現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新和工程實踐能力培養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)。

教學(xué)實施手段方面：在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)引入多媒體輔助教學(xué)等現(xiàn)代化教學(xué)手段，多媒體輔助教學(xué)在課堂理論教學(xué)方面已經(jīng)實現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用，可以實現(xiàn)教學(xué)的高效率、大容量和趣味性的要求，能幫助教師更好地完成教學(xué)功能[4]。在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，通過多媒體實驗教學(xué)課件，在實踐教學(xué)過程中達(dá)到圖文并茂的感官刺激效果，從而激發(fā)學(xué)生的科學(xué)靈感，強(qiáng)化知識的印象，加大知識信息傳播的力度和深度，彌補(bǔ)傳統(tǒng)實驗教學(xué)的不足，增強(qiáng)實驗教學(xué)的效果；可以充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺資源，積極開發(fā)網(wǎng)上智能儀器設(shè)計虛擬實驗室，使得學(xué)生在實驗之前可以進(jìn)行相關(guān)的模擬實驗，從而增強(qiáng)預(yù)習(xí)效果，最終提高教學(xué)質(zhì)量。

4.結(jié)語

通過對智能儀器設(shè)計課程理論教學(xué)及實踐教學(xué)的分析和探討，提出了在教學(xué)組織方式、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段上的改革方案。教學(xué)活動是一個長期的動態(tài)過程，需要教育工作者在教學(xué)工作中不斷深入研究，構(gòu)建出符合社會發(fā)展、技術(shù)發(fā)展的教學(xué)思路和方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]王祁.智能儀器設(shè)計基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010（6）.

[2]程德福，林君.智能儀器-第2版[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009（9）.

[3]馮振偉，裴旭明.智能儀器儀表設(shè)計實踐教學(xué)的綜合改革與探索[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2011（1）：135-136.

[4]李兆峰.多媒體技術(shù)在實驗教學(xué)應(yīng)用中的探討[J].高校論壇，2007（1）：17-18.