《智能測控儀器》實驗教學改革探索

張琳 賀繇

摘要：《智能測控儀器》作為電子信息類專業的一門重要課程，具有很強的實踐性，實驗教學在本課程中占有相當重要的地位。本文針對《智能測控儀器》課程特點和實驗教學現狀，探討改進實驗教學的模式和方法。

關鍵詞：智能測控儀器；電子信息；實驗教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）03-0114-02

前言：在目前正在實施的高等學校本科教學質量工程和教學改革中，培養學生理論聯系實踐和解決實際問題的工程實踐能力及創新能力是提高本科教學質量的核心內容，電子信息類專業學生尤其應該重視以上能力的培養。《智能測控儀器》作為高校電子類專業的一門重要的專業課程，具有以多門電子類專業基礎課程知識為基礎、多個學科知識交叉和高新集術密集的特點，是培養學生能力的一門重要課程。

一、《智能測控儀器》課程特點及實驗現狀

《智能測控儀器》知識綜合性較強，主要前導基礎是模擬電子技術、數字電子技術、微機原理、單片機原理、傳感器等[1，2]。學生通過本課程的學習，能較為系統地掌握智能測控儀器的基本概念、工作原理、主要技術與設計方法。由于該課程的特殊性，可培養學生運用所學知識開展綜合設計和創新實踐的能力、增強學生創新意識。但目前該課程實驗多數為驗證性質或者是要求不太高的綜合設計類實驗，對學生電路設計能力的培養和訓練不足，為更好地達到培養計劃的要求，急需進行較大的改革和調整。

二、方法和措施

1.轉變實驗教學觀念。長期以來，實驗教學是理論課教學的附屬和補充，處于次要的地位。在傳統的《智能測控儀器》教學中，理論課學時和學分均占了總課時和總學分的80%以上。在重視素質教育的今天，教育界已經認識到實驗教學是培養學生實驗動手能力和創新能力的最重要環節。轉變實驗教學觀念就是改變實驗教學是課堂理論教學補充的觀念，在《智能測控儀器》教學中，應調整教學計劃，增加實驗課時及學分在總課時及學分中的比例；在有條件的情況下，最好在培養方案中將《智能測控儀器》實驗單列為一門電子設計實踐課。

2.激發學生對本課程實驗的興趣。興趣是人力求更深入地了周圍世界的積極認識傾向[3]。認識興趣是大學生學習動機最活躍的成分，它使學生積極主動地從事各種喜愛的創造性活動，大大提高學習和工作效率。電子類學生基本都具有對高新技術的濃厚興趣，關鍵是如何將這種興趣轉移到學習上。在有條件的情況下可以組織學生到企業參觀先進的生產和科研設備，課堂上介紹目前世界上的主要的儀器研發企業及其先進產品，欣賞影視作品中出現的高科技電子設備等，使學生產生對智能測控儀器的好奇心，進而產生探索的源動力和進行深入學習其原理、親自動手設計的欲望，再輔之以相應的實驗項目和實驗形式，給學生提供發揮自己創造能力的空間，激發學生實驗的主動性和積極性，使學生深入地研究他們各自感興趣的課題。

3.科學規劃《智能測控儀器》的實驗項目。為了達到教學目標和培養要求，實驗項目的選擇非常重要。根據實驗教學改革的思路，結合學生已有的專業基礎知識，實驗項目的選擇應由易而難，綜合運用所學專業基礎知識，充分激發學生的學習熱情和興趣，盡量接近工程應用實踐，充分結合理論課的教學內容。考慮智能測控儀器模塊化的特點，可將儀器的各組成模塊作為實際的實驗項目。要求學生在設計報告中有方案比較，硬件原理圖的設計及對硬件電路的說明、PCB圖。如設計中有軟件部分，應要求學生完成軟件的編寫，并結合軟件流程圖說明軟件各部分的功能。根據學生個人的能力，學生可在基本要求的基礎上進行功能擴展。根據學生的基礎知識情況及學生工程實踐能力培養的要求，結合理論課教學，可開設“電壓表表頭電路設計”“儀器測量放大器設計”“儀器鍵盤及顯示電路設計”“儀器測量數據采集電路設計”“儀器測量數據處理軟件設計”“簡易存儲示波器設計”等比較符合要求的項目。對每個實驗項目，教師只給出要求和基本的設計思想和設計方法，對較為復雜的電路給出部分參考設計方案。學生通過自己查閱資料，自定設計方案，自行安排、調試電路及相應的軟件。學生每做完一個實驗，既完成了一個小課題的研究，又設計出了測試儀器電路的一部分。經過多次實驗，學生完成了多個功能電路設計之后，將這些局部功能電路組合起來可構成簡易的測試儀器。

4.實驗教學與大學生電子設計競賽相結合。全國和各省的電子設計競賽對提高電子類相關專業的課程體系和教學內容的改革，促進高校實施素質教育，培養大學生的創新能力、協作精神、理論聯系實際的學風起到了重要的作用[4]。特別是教育部和工信部共同主辦的全國大學生電子設計競賽已為全國大多數高校所重視，每屆全國大學生電子設計競賽都有測試儀器和控制類的題目，在《智能儀器》實驗教學中，盡可能使學生了解電子競賽中出現過的儀器類題目，甚至直接將競賽題作為實驗項目，將有助于學生認真了解并掌握電子競賽相關試題的難度和形式，為參加競賽打下良好基礎。

5.充分利用開放實驗室的良好條件。根據教學改革的要求，教學實驗室應該對學生完全開放，但遺憾的是很多實驗室開放之后卻少有學生來做實驗。由于《智能測控儀器》的實驗項目均為設計性實驗，需要的實驗課時將遠遠超過一般驗證性實驗，學生必須充分利用課余時間進行實驗的后續工作。開放實驗室則成了學生進行實驗設計、電路板制作、器件焊接測試的重要場所。學生在開放實驗室這樣相對寬松的環境中，將更有利于培養獨立思考、獨立設計、獨立查閱資料、綜合分析設計方案的能力。同時使得實驗室的利用率大為提高，實驗室的作用大大增強，成為名符其實的開放實驗室。

6.實驗教學的重點是培養學生能力。《智能測控儀器》實驗的重點應放在對學生能力的培養上，是綜合運用所學知識進行工程設計能力的培養。首先，學生在學習該課程之前已經具備了模電、數電、單片機、EDA等課程的知識，但普遍缺乏將這些課程知識綜合應用的能力，故在實驗中應加強基礎知識綜合應用能力培養。其次，應努力提高學生的實踐動手能力。作為電子信息類專業學生，電路設計、制作、調試、維修的實踐動手能力是必須具備的能力之一，也是用人單位非常重視的一項能力，通過實驗過程中電路圖及PCB圖設計、電路板制作、電子器件安裝焊接、電路調試檢測可較好地訓練學生的實踐動手能力。第三，應努力培養學生的創新意識和能力。學生課題設計任務完成之后，及時引導學生進行總結和評議，學生通過對同一個課題的不同方案進行比較、對具有創新思想的設計方案進行討論[5]。這不僅可以培養學生良好的科學態度和素質，同時還能使學生在相互評議中獲得較多的知識和經驗。若有些方案不完全成熟，或受到器件限制沒有完成，但對學生具有的創新意識，指導老師應給予充分的肯定和鼓勵，并作一些引導性的分析。

7.加強對學生的實驗指導和實驗檢查考核。由于《智能測控儀器》實驗采用的是設計性的實驗項目，要求學生完成原理的設計，畫出原理圖和PCB圖，編寫出相應的程序，制作出電路板，完成電路的調試和指標測試。這個過程中，對于電路開發設計并不熟悉的學生而言，教師的詳細指導是必不可少的，因此必需選配有一定工程經驗的教師作為實驗指導教師，通過多種方式加強對學生實驗的輔導。在學生的每個實驗項目完成后，應對學生的實驗設計報告仔細批閱和對電路板進行測試，根據報告完成情況和電路實測數據給出該次實驗的分數。只有對學生的實驗設計報告和制作電路進行嚴格的考核打分，才能促使學生認真完成各個實驗環節，達到實驗教學的目的。

三、總結

經過在電子信息科學與技術專業《智能測控儀器》實驗的改革和探索，學生的綜合應用電子專業基礎課知識的能力有了較大的提高，實踐動手能力有了較大的增強，為學生參加各種電子設計競賽活動、畢業實習和畢業設計打下了良好的基礎。同時，企業普遍希望電子專業畢業生具有實際的工程經驗，因此具有一定工程實踐能力的畢業生在就業市場上普遍具有較強的競爭力。

參考文獻：

[1]廉春原，張永春，高敏.自動化專業“智能儀表”課程教改方法探索與實踐[J].常州工學院學報，2016，（04）：87-89.

[2]許少倫，徐青菁，孫佳，姜建民，賴曉陽，王達開.智能儀表課程設計實踐平臺的設計與實現[J].實驗室研究與探索，2015，（10）：129-131.

[3]陳慶良，丁昭福，等.大學生心理學[M].貴陽：貴州教育出版社，1995：117-118.

[4]王螟，郝子強，張晨潔.大學生電子設計競賽中學生綜合素質的培養[J].科技咨詢，2014，（29）：227.

[5]張躍勤.數字電子技術課程設計的實踐與探索[J].交通高教研究，2003，（1）：46-47.