新工科背景下《電子測量與智能儀器》課程教學改革研究

胡玫 王永喜

針對新工科建設中《電子測量與智能儀器》課程教學現狀，提出“以電子技術和微處理器等知識作為支撐，解決現代電子測量儀器開發過程中的實際問題，設計以微處理器為核心的電子系統”的課程改革思路。通過明確課改思路、重申課程定位、創新教材建設、改革理論和實踐教學模式等措施，切實提升學生創新實踐綜合能力，使其成為創新型卓越工程人才。

一、背景

“新工科”（Emerging Engineering Education，3E）從2016年提出后，教育部專門組織高校和科研院所深入研討，形成了“復旦共識”和“天大行動”等綱領性文件。新工科明確提出要以工程教育新理念、模式、方法、內容、質量等作為學校新工科建設和教育改革的基本內容，通過構建新工科專業或改造現有專業，培養創新型卓越工程人才。新工科的本質是“工科”，而取向是“新”。因此新工科建設的關鍵在于如何切實提升應用型工程人才的創新實踐能力，使其成為卓越工程人才。深入研究新工科教育改革的目的，最終還是要將其落實在課程教學中。

電子信息工程是傳統的工科專業，是一門實踐性很強的學科。如何按照新工科的標準改造該學科，使其培養的學生達到新工科的培養目標，滿足國家戰略發展對人才的需求，是電子信息工程專業的專家和專業教師亟待解決的問題之一。鑒于此，課題組在電子信息工程的專業課程中進行篩選，選取《電子測量與智能儀器》這門具有代表性的課程，對其進行教學模式的改革探索。將新工科作為課程教學模式改革的指導思想，深入研究本門課程的性質和內容，探索新工科背景下的課程教學模式，為新工科建設提供新思路。

二、 課程改革思路

《電子測量技術》和《智能儀器》是高等院校電子信息工程、測量與控制、儀器儀表等專業的傳統專業課。這兩門課程與工程實際緊密結合，對培養學生的創新思維和動手能力具有重要的作用。

課題組在實際的教學過程中逐漸發現，電子信息工程專業的專業課程多且雜，但是并沒有能夠切實提升學生創新實踐綜合能力的專業核心課程。而《電子測量技術》課程中包含部分電子技術的知識，《智能儀器》課程中有微處理器內容，都是關于電子測量儀器的課程，在內容上存在一定程度的重復，因此本專業進行教學改革時，將兩門課程整合，打造《電子測量與智能儀器》專業核心課程。其目標是以電子技術和微處理器等知識作為支撐，解決現代電子測量儀器開發過程中的實際問題，設計以微處理器為核心的電子系統，切實提升學生創新實踐綜合能力，達到使其成為創新型卓越工程人才的目的。

三、課程的定位

教學改革初期，《電子測量與智能儀器》課程的授課教師還是分別講授電子測量和智能儀器的章節內容，并未將兩部分內容有機整合，形成完整的課程內容，將其打造成本專業的專業核心課程。相應地，學生也將《電子測量與智能儀器》當成兩門課程學習，最終本課程并未起到專業核心課程的作用──切實提升學生創新實踐綜合能力。

究其原因，教師和學生沒有清晰地認識到該課程在本專業課程體系中的地位。《電子測量與智能儀器》課程作為本專業的專業核心課程，既是《電子技術基礎》《單片機原理與接口技術》和《微機控制技術》等課程的后續課程，又是實踐環節《單片機應用系統設計與實習》《電子信息系統設計》和《畢業設計與畢業實習》的前續課程，即《電子測量與智能儀器》起到承前啟后的重要作用（如圖1所示）。學生在專業基礎課程中初步學習電子技術和微處理器的基礎知識，然后在《電子測量與智能儀器》專業核心課程的學習過程中，通過解決現代電子測量儀器開發過程中的實際問題，設計以微處理器為核心的電子系統的方法，再次鞏固、升華基礎知識，最終學生的創新實踐綜合能力將在后續的實踐環節中得到充分應用。

四、課程改革措施和方法

（一）教材建設

課程改革的過程中發現可以選用的教材要么簡單地將兩門課的內容以上下篇形式呈現，其實質還是兩門課程;要么分別選擇《電子測量技術》和《智能儀器》的相關教材，其中還有部分內容重復。鑒于此，課題組確定課程教學改革的思路和定位后，以電子測量儀器智能化為主線進行《電子測量與智能儀器》的教材建設。

該教材合理、有機地整合了電子測量與智能儀器的課程內容，使其形成完整的知識體系，主要闡述運用微處理器系統實現電子測量儀器智能化的問題。教材編寫注重實踐性，以電子測量方法、儀器的基本原理和智能儀器的組成原理為基礎，重點討論在電子測量儀器智能化的實際設計過程中所涉及的具體方法與技巧。

（二）課堂教學

課題組引進優質在線開放課程（電子科技大學《電子測量》優秀視頻課程），將講授為主的傳統教學模式轉變為傳統教學模式與在線開放課程相結合的混合教學模式。教學內容中基本的知識點以課堂講授為主，重點難點以視頻教學為主。

將混合教學模式應用于兩屆學生的教學后，課題組發現學生依然對這門課學習的興趣不濃、積極性不高，上課不專注，課堂教學效果不夠理想。因此課題組認為在混合教學模式的基礎上，增加慕課教學，充分調動學生學習的積極性。教學過程中要求學生以組為單位制作基本知識點的微視頻（例如電壓的基本測量方法）;重點難點以教師講授和引進的在線開放課程為主（例如直接數字頻率合成信號發生器的設計）;課程中的設計智能電子系統部分內容（例如智能電子計數器的設計），展開師生討論，查閱相關資料，引導學生開展深層次的研究，提升其創新實踐綜合能力。

（三） 實驗教學

實驗教學是提升學生創新實踐能力的核心環節。課題組自編實驗講義，刪減驗證性實驗項目（例如電子測量儀器的使用、測量方法的驗證），增加綜合設計性實驗項目（例如智能LCR測試儀的設計）。

驗證性實驗項目由教師給出題目、要求和條件，學生自己設計實驗方案，再用虛擬儀器仿真軟件驗證，最后挑選實驗儀器設備，完成實驗。綜合設計性實驗項目類似于課程設計大作業，前期工作與驗證性實驗項目類似，不同的是要求學生最終制作實物驗證設計的電子測量系統的功能。同時，此類實驗項目結束時增加答辯環節，學生講述設計的原理和過程，教師對相關內容提問。最終實驗成績由每個實驗項目的成績乘以權重求和構成，其中驗證性實驗項目的權重低于綜合設計性實驗項目，實驗項目的成績由實驗方案、仿真過程、實驗儀器設備使用、答辯、實驗報告等部分組成。

五、結語

新工科背景下選取《電子測量與智能儀器》這門具有代表性的課程，進行教學模式的改革探索。經過教學實踐證明，切實提升了學生的創新實踐能力，為新工科建設提供新思路。

【基金項目】本文系2018年度甘肅省“十三五”教育科學規劃高校與職業院校課題“新工科背景下《電子測量與智能儀器》課程教學模式改革與實踐”（課題編號：GS[2018]GHBBK135）研究成果。

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（作者單位? 蘭州工業學院電子信息工程學院）