綜合測控系統(tǒng)教學(xué)改革研究

梁勇　于新業(yè)

摘要介紹了各高校的測控相關(guān)專業(yè)教學(xué)與實踐改革應(yīng)用情況，比較了獨立學(xué)院跟重點院校測控專業(yè)的差異，分析了本校測控專業(yè)專業(yè)課程實驗開設(shè)現(xiàn)狀。結(jié)合本校專業(yè)特點和實驗條件，設(shè)計了測控系統(tǒng)綜合實驗框架，并在綜合實驗中介紹了仿真軟件的優(yōu)勢和特點以及如何利用條件實現(xiàn)硬件設(shè)計。應(yīng)用結(jié)果表明，這樣不僅讓學(xué)生能理解基礎(chǔ)理論，更能體會各部分在項目中的地位與作用。多次實驗證明這種實驗方式效果較好，可望在測控關(guān)專業(yè)有進一步應(yīng)用與推廣。

關(guān)鍵詞獨立學(xué)院綜合實驗教學(xué)改革

中圖分類號：G420 文獻標(biāo)識碼：A

0引言

近年來，各大名牌高校測控技術(shù)與儀器專業(yè)在改革傳統(tǒng)培養(yǎng)模式，以培養(yǎng)適應(yīng)新時代需要的厚基礎(chǔ)、寬口徑、復(fù)合型、創(chuàng)新型高級工程技術(shù)人才等方面進行了有意義的研究和探索。①比如東南大學(xué)測控技術(shù)與儀器專業(yè)積極建設(shè)與實踐測控創(chuàng)新儀器平臺以及開發(fā)開放式柔性測控實驗平臺；②③國防科技大學(xué)在進行儀器與檢測系統(tǒng)綜合設(shè)計課程教改的探索；④安徽工程大學(xué)在進行測控專業(yè)綜合教學(xué)實踐改革；⑤獨立學(xué)院中也有沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院在研究獨立學(xué)院的測控技術(shù)與儀器專業(yè)設(shè)置培養(yǎng)方案的思路。⑥

隨著開設(shè)這一專業(yè)的高校不斷增多，在新開設(shè)該專業(yè)的學(xué)校中，特別是一些地方普通院校和獨立學(xué)院，人才培養(yǎng)模式和課程體系結(jié)構(gòu)存在一些問題。獨立學(xué)院的學(xué)生入學(xué)成績遠(yuǎn)低于舉辦學(xué)校，人才培養(yǎng)目標(biāo)定位不能照搬、照抄舉辦學(xué)校的模式。在人才培養(yǎng)中，更應(yīng)注重學(xué)生的實踐能力的培養(yǎng)，達(dá)到知識結(jié)構(gòu)合理、實踐能力突出。⑦如果盲目追隨，完全照搬，不結(jié)合本校的特點，那么教學(xué)效果、人才質(zhì)量就與培養(yǎng)目標(biāo)往往相去甚遠(yuǎn)，也很難反映本校人才培養(yǎng)目標(biāo)的定位與特色。⑧

由于各類大學(xué)本門課程的師資和投入差異很大，獨立學(xué)院學(xué)生基礎(chǔ)薄弱，自主學(xué)習(xí)能力較差，⑨導(dǎo)致即使采用相同的教材也無法進行相近的實驗，并且大多數(shù)實驗都是獨立的，這對于獨立學(xué)院的學(xué)生來說，這種實驗往往是只見樹木不見森林。如何開展適合獨立學(xué)院測控專業(yè)的測控系統(tǒng)綜合實踐是一個需要研究的重要問題。

1本校培養(yǎng)目標(biāo)與測控技術(shù)與儀器專業(yè)專業(yè)課程實驗開設(shè)現(xiàn)狀

本校作為一所典型工科獨立學(xué)院，學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)是“應(yīng)用服務(wù)型人才”，強調(diào)的是良好的動手能力和實際操作能力。專業(yè)培養(yǎng)計劃參照桂林電子科技大學(xué)測控技術(shù)與儀器專業(yè)進行建設(shè)與培養(yǎng)。但是桂林電子科技大學(xué)測控技術(shù)與儀器專業(yè)為國家特色專業(yè)，也是教育部卓越工程師教育培養(yǎng)計劃實施專業(yè)，教學(xué)基礎(chǔ)、師資條件、實驗設(shè)備、培養(yǎng)目標(biāo)等均有非常大的優(yōu)勢。同時最關(guān)鍵是學(xué)生的整體基礎(chǔ)差距較大，自學(xué)能力和學(xué)習(xí)積極主動性嚴(yán)重不足，如何在現(xiàn)有課程體系下保證教學(xué)質(zhì)量是一個巨大的挑戰(zhàn)。

2測控系統(tǒng)綜合實踐設(shè)計框架

測控系統(tǒng)綜合實踐從傳感器開始，包含測量放大電路，信號調(diào)理電路，mcu系統(tǒng)，pc機上labview信號采集界面設(shè)計等。基本上涵蓋了測控系統(tǒng)的全部專業(yè)課程知識，把所涉及到的知識通過一個綜合型項目的形式有機地連貫起來，做到融會貫通，從而達(dá)到應(yīng)用型本科教學(xué)目的，測控系統(tǒng)綜合實踐設(shè)計框架如圖1所示。

2.1引入軟件仿真

測控專業(yè)專業(yè)課主要涉及到傳感器與檢測技術(shù)、測控電路、電子測量與儀器、智能儀器、微機控制技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)等課程。在各課程教學(xué)中，一般只能從原理的角度來教學(xué)，如果學(xué)生動手不多，很難理解相應(yīng)理論。雖然每門課程都有實驗，但是大多數(shù)實驗為驗證性實驗，而且課時有限，并且往往做實驗時忘了理論分析，難以實現(xiàn)即時驗證理論。應(yīng)用proteus、multisim等仿真軟件輔助教學(xué)，能夠快速、完整地構(gòu)建出實驗的原理圖并且能夠完美地進行實驗過程仿真，實時顯示實驗結(jié)果，是提高教學(xué)效率和效果的好方法。另外，由于部分實驗設(shè)備和耗材昂貴，所以有相當(dāng)一部分實驗項目是只能在理論上學(xué)習(xí)，不能實際開設(shè)的這在很大程度上扼殺了學(xué)生的創(chuàng)造能力的發(fā)展和進一步深入應(yīng)用學(xué)習(xí)。而應(yīng)用仿真軟件，學(xué)生不必?fù)?dān)心元器件的損壞，大大提高了學(xué)生敢于嘗試的信心和積極創(chuàng)新的能力。同時由于仿真軟件能夠用低成本搭建高檔次的實驗室，也大大減輕了學(xué)校的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)另外，豐富的虛擬儀器和儀表和功能也是現(xiàn)實所難以具備的。

2.2硬件設(shè)計與實現(xiàn)

（1）測控系統(tǒng)綜合實踐的硬件設(shè)計與實現(xiàn)可以通過測控實驗室里的萬能實驗板來搭建。學(xué)生根據(jù)設(shè)計的電路圖將相應(yīng)元器件在萬能板上插拔搭建，然后通過采集卡將單片機采集到的信號送到pc機上labview信號采集界面顯示。這種方法優(yōu)點是模擬電路實現(xiàn)相對簡單，但是單片機系統(tǒng)除非采用現(xiàn)成開發(fā)板，否則接線會非常復(fù)雜，大大增加學(xué)生額外負(fù)擔(dān)。

（2）另一種方法就是采用腐蝕制板的方式來實現(xiàn)。在protel軟件里畫好原理圖和pcb圖，去實訓(xùn)房利用腐蝕液制板，做好板后進行調(diào)試，然后將信號通過串口送pc機顯示。這種方法優(yōu)勢是按工業(yè)制板方式制板，學(xué)生可以體會到工業(yè)制板的優(yōu)良效果和工藝流程，更容易與工程實際接軌，有利于就業(yè)。缺陷是這個條件不是所有院校都有，而且成本較高，管理起來也要復(fù)雜得多。由于本校實踐條件較好，采用的是后一種方法。

3本校應(yīng)用實例

本校測控專業(yè)在大四虛擬儀器技術(shù)課程結(jié)束后安排一次綜合性測控實訓(xùn)（課程設(shè)計），實驗題目為基于labview的數(shù)字電壓表和基于labview的波形采集系統(tǒng)。既有硬件設(shè)計制作，也有簡單labview軟件界面的設(shè)計，學(xué)生按2-3人一組選擇一個題目進行合作完成。從完成的最后結(jié)果來看，總體上達(dá)到應(yīng)有的效果，測控系統(tǒng)綜合實踐的應(yīng)用受大多數(shù)學(xué)生的歡迎。實踐不僅讓他們懂得了理論知識的脈絡(luò)，也明白各專業(yè)課程在實際應(yīng)用的位置和場合。同時該實踐環(huán)節(jié)為畢業(yè)設(shè)計打下良好的系統(tǒng)設(shè)計概念和動手能力以及為找工作所需的實踐動手能力累計一定的經(jīng)驗。

4結(jié)束語

雖然獨立學(xué)院的學(xué)生理論基礎(chǔ)偏薄，但是他們學(xué)習(xí)動手實踐的熱情和愿望卻非常強烈，所以通過實踐環(huán)節(jié)的強化來促進他們的理論課程學(xué)習(xí)與綜合運用是非常有必要的。因此對于獨立院校來說，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)理論積極性，加強學(xué)生動手能力，促進學(xué)生就業(yè)競爭力是非?，F(xiàn)實的目標(biāo)。但是目前應(yīng)用型教材相對缺乏，除了少數(shù)自學(xué)能力強和科協(xié)的學(xué)生外，其它絕大多數(shù)學(xué)生都是直接從各分散實驗和基礎(chǔ)課程實訓(xùn)中過渡到做畢業(yè)設(shè)計。不僅不利于教學(xué)，更不利于畢業(yè)設(shè)計甚至找工作。考慮到各專業(yè)課實驗學(xué)時不多，聯(lián)系性不強，本實踐教學(xué)改革將各課程典型應(yīng)用串接起來形成一個完整的項目，讓學(xué)生在進行畢業(yè)設(shè)計前統(tǒng)籌學(xué)習(xí)本專業(yè)課程，既能提高學(xué)生的動手實踐能力，又能促進學(xué)生在大四找工作前累計項目能力，加強就業(yè)競爭力，克服以前只能等到畢設(shè)中去鍛煉項目能力的毛病。

基金項目：廣西2010年度新世紀(jì)廣西高等教育教學(xué)改革工程，2010JGA100

注釋

①張文娜，熊飛麗，葉湘濱等.測控技術(shù)與儀器專業(yè)課程體系整體優(yōu)化研究[J].高等教育研究學(xué)報，2008.132（2）：33-35.

②況迎輝，祝學(xué)云，陳建元.現(xiàn)代測控技術(shù)創(chuàng)新實踐平臺建設(shè)的探索與實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2009.26（11）：7-9.

③李軍，周杏鵬，祝學(xué)云.開放式柔性測控實驗平臺的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2006.28（6）：79-82.

④王光明.儀器與檢測系統(tǒng)綜合設(shè)計課程的教學(xué)改革探索[J].實驗技術(shù)與管理，2007.24（7）：112-115.

⑤王海，徐群，許德章.工科院校測控專業(yè)綜合實驗課程教學(xué)改革實踐[J].中國電力教育，2011.4：119-120.

⑥劉寅生，耿欣.關(guān)于獨立學(xué)院測控技術(shù)與儀器專業(yè)培養(yǎng)方案的研究[J].中國教育技術(shù)裝備，2009.21：24-25.

⑦周小勇.測控技術(shù)與儀器專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系的構(gòu)建與實施[J].高教論壇，2009.5：52-54.

⑧唐杰.獨立學(xué)院提高教學(xué)質(zhì)量的策略研究[J].中國成人教育，2011.9：138-140.

⑨孔繁英.商科類高職高專實踐教學(xué)體系構(gòu)建思考[J].貴州商業(yè)高等專科學(xué)校學(xué)報，2007.20（3）：66-68.