“數據采集系統”課程教學改革研究與實踐

張芝華

(安徽三聯學院 電子電氣工程學院,安徽 合肥 230601)

0 引言

數據采集系統是電子信息工程專業的基礎課,是現代計算機控制技術獲取信息的主要手段和方法。隨著計算機技術的飛速發展,數據采集技術在工程應用領域的地位和作用日益突出[1]。安徽三聯學院電子信息工程專業主要培養具有社會責任感、創新意識和實踐能力的高素質應用型人才,而工程應用離不開數據的采集與處理,因此“數據采集系統”這門課對本專業學生十分重要[2]。但該課程內容多、綜合性強、難度大,學生整體學習效果不佳,因此本文結合電子信息工程專業培養方案從教學模式和考核方式兩方面進行改革和探索。

1 “數據采集系統”教學中存在的問題

“數據采集系統”主要目標為:學生掌握數據采集技術基本知識和基本原理,具有一定的實踐動手能力,為今后從事本專業工作打下基礎。依據電子信息工程專業培養目標,“數據采集系統”課程共安排68學時,其中理論32學時,實踐32學時,采用理論與實踐相結合的教學模式。理論教學內容包括數據采集系統的基本概念、傳感器技術、模數轉換、數模轉換和抗干擾技術等,涉及《傳感器技術》《模擬電子技術》《數字電子技術》等相關知識。數據采集系統理論內容較多、綜合性較強且枯燥乏味,難以調動學生的學習積極性,教學效果有待提高[3]。

實踐教學環節在理論教學之后,主要進行信息采集處理實驗、熱敏電阻實驗和溫濕度傳感器實驗等,通過實踐教學環節可以加深學生對理論知識的理解,培養學生的動手能力和創新能力。但實踐環節由于時間上的延后難以與理論教學緊密結合。此外,實踐環節多以驗證為主,學生做完實驗原理還是無法掌握相關知識[4]。

在考核中,記憶成分占比較大,綜合測試相對較少,對學生實踐知識和創新能力訓練較少。因此“數據采集系統”教學改革探索具有重要的理論價值和現實意義。

2 教學改革與實踐

通過上述對“數據采集系統”教學中存在的問題進行分析和總結,人們從教學模式和考核方式兩方面進行改革和探索。

2.1 教學模式的改革

改變傳統以老師講授為主的填鴨式教學方法,采用學習式、案例式和討論式相結合的新型教學模式。

針對理論教學環節,老師對每一章的重難點進行講解,然后結合具體案例提出問題,引導學生思考、討論和總結,培養學生分析和解決問題的能力。比如第四章:模/數轉換器,老師首先介紹模/數轉換器的原理、指標和常用芯片,然后引導學生思考模/數轉換器應用的場所,總結模/數轉換器的作用及指標,最后基于AD7705芯片測量溫度和壓力。通過此案例,學生回顧傳感器相關知識,并且深入了解AD7705芯片的功能、內部結構、管腳功能。

實踐教學環節,老師講解設計原理、設計要求,學生分組查閱資料,討論、設計方案,仿真、總結并寫出課程設計報告。比如在多功能數字濾波器設計中,老師僅講授濾波器的設計原理、設計要求,然后學生分組查閱資料、確定設計方法,基于LabVIEW軟件仿真實現,最后總結撰寫課程設計報告。在課程設計過程中,傳統的老師主導作用變為指導作用。此方法可以調動學生學習的積極性,培養學生團隊合作精神、實踐能力和創新精神。

2.2 采用學習通輔助教學工具

數據采集系統內容較多,課堂時間有限,為了學生課下預習與復習,教師基于學習通平臺將課堂教學向課下延伸。教師針對數據采集系統理論課程主要知識點錄制微視頻,并布置配套測試習題。測試題目多以客觀題為主,測試學生對知識點的掌握情況。教師已完成了全書知識點的錄制。相關線上資源如圖1所示。同時,數據采集實驗線上課也已錄制完成,這樣可以幫助學生更好地理解實驗原理和實驗步驟,進一步提高學生的動手能力。

圖1 數據采集線上資源

3 考核方式的改革

良好的考核方式可以更進一步提高學生學習的積極性,而傳統專業課的考核方式多以課程結束后的閉卷考試為主,過程考核為輔,考核方式較為單一。針對這種情況,本研究結合本課程特點采取多樣化考核方式,具體如下。

(1)注重考試內容的靈活性,減小記憶性知識點的考察,增加利用知識來分析問題、解決實際工程問題的考察,提高學生分析和解決問題的能力。目前,數據采集理論課程仍采用閉卷考試,但試卷綜合分析題占比提高為30%,實踐課程以實驗操作、課程設計報告等方式來考核。

(2)加大過程考核的比例與多樣性。目前,過程考核比例為50%,包括考勤、課堂表現、作業、實踐操作、階段測試等。過程考核持續整個教學過程。通過持續的過程性考核,老師可以及時了解學生情況,調整教學計劃,給予學生指導和幫助,同時培養學生良好的學習習慣。學生學會及時了解自己對知識的掌握情況。加大過程性考核不僅提高了學生學習的積極性,也提高了老師的教學能力。

4 結語

本文結合安徽三聯學院電子信息工程專業培養目標,分析“數據采集系統”中存在的問題,并分別從教學模式和考核方式兩方面進行教學改革與實踐。項目自實施以來已取得初步成效,達到預期目標。在后續教學中,教師仍會不斷改善教學方法,培養應用型人才。