地方二本高校儀器儀表類(lèi)課程專(zhuān)題教學(xué)法初探

劉新波， 邱雄邇

(邵陽(yáng)學(xué)院，湖南省多電源地區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 湖南 邵陽(yáng) 422000)

地方二本高校儀器儀表類(lèi)課程專(zhuān)題教學(xué)法初探

劉新波， 邱雄邇

(邵陽(yáng)學(xué)院，湖南省多電源地區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 湖南 邵陽(yáng) 422000)

儀器儀表類(lèi)課程的知識(shí)邏輯具有共性。采用專(zhuān)題教學(xué)法,通過(guò)設(shè)立一個(gè)個(gè)相對(duì)獨(dú)立內(nèi)容進(jìn)行深入研究,緊密結(jié)合知識(shí)點(diǎn)中的共性和差異,可以對(duì)學(xué)生的知識(shí)體系進(jìn)行梳理和總結(jié)。對(duì)課程“測(cè)試信號(hào)分析與處理”的實(shí)踐表明：此方法充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,增強(qiáng)專(zhuān)業(yè)課教學(xué)內(nèi)容的實(shí)效性，提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的應(yīng)用能力。

地方二本高校；測(cè)控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)；專(zhuān)題教學(xué)法；

0 引言

測(cè)控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)是一類(lèi)工科應(yīng)用型專(zhuān)業(yè)，主要培養(yǎng)工業(yè)領(lǐng)域中具有儀器儀表、過(guò)程控制、傳感器等方面的技術(shù)知識(shí)，能從事儀器儀表的設(shè)計(jì)、研發(fā)和生產(chǎn)管理的應(yīng)用型高級(jí)技術(shù)人才[1,2]。

20年前,我國(guó)測(cè)控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)的開(kāi)設(shè)范圍僅限于少數(shù)重點(diǎn)院校，如今已有超過(guò)200所院校設(shè)置了該專(zhuān)業(yè)，其中包括許多綜合實(shí)力偏弱的地方二本院校，我院便屬此列。如何發(fā)展這樣一門(mén)科技含量較高、時(shí)代性較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)，地方二本院校須正視自身的特點(diǎn)，有針對(duì)性地采取必要的改革措施[4]。本文以我校的“測(cè)試信號(hào)分析與處理”課程為例，探討專(zhuān)題教學(xué)法在地方二本院校測(cè)控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)課上的應(yīng)用效果。

1 地方二本測(cè)控專(zhuān)業(yè)課程存在的問(wèn)題

1.1 課程知識(shí)面廣，教學(xué)和實(shí)踐難度大

目前，地方二本院校測(cè)控專(zhuān)業(yè)課的教學(xué)范圍一般較為單一。如，我院儀器儀表類(lèi)課程主要突出電氣測(cè)量?jī)x器類(lèi)內(nèi)容的教學(xué)，然而通常情況下儀器儀表應(yīng)是光、機(jī)、電、算四類(lèi)工科技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。學(xué)生對(duì)光、機(jī)、算的知識(shí)儲(chǔ)備不足，必將造成所學(xué)知識(shí)無(wú)法全面掌握的結(jié)果。另外，以往的實(shí)踐課程設(shè)計(jì)主要強(qiáng)調(diào)微機(jī)控制，只涉及到原理簡(jiǎn)單的儀器系統(tǒng)，并不具備典型儀器儀表的基本特征，造成學(xué)生難以關(guān)聯(lián)到生產(chǎn)過(guò)程中復(fù)雜的測(cè)控系統(tǒng)。

1.2 課程涉及行業(yè)跨度大，學(xué)生認(rèn)知不足

儀器儀表類(lèi)知識(shí)幾乎是一門(mén)課程涉及一個(gè)行業(yè)，背景跨度大。且由于邵陽(yáng)地區(qū)經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)，學(xué)生自身的家庭環(huán)境大部分沒(méi)有相關(guān)的支撐背景，因而造成學(xué)生對(duì)行業(yè)的認(rèn)知較差。更為嚴(yán)重的是，難以激發(fā)學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的興趣。

1.3 地區(qū)就業(yè)機(jī)會(huì)少，影響學(xué)習(xí)積極性

測(cè)控技術(shù)與儀器儀表類(lèi)知識(shí)的發(fā)展和應(yīng)用主要集中在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的沿海城市或大型工業(yè)城市。在一些偏遠(yuǎn)的地級(jí)市，難以找到合適的工作機(jī)會(huì)。這樣，學(xué)生無(wú)法將所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)和眼前的就業(yè)崗位聯(lián)系起來(lái)，嚴(yán)重惡化了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

1.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)備規(guī)程化，難以創(chuàng)新開(kāi)發(fā)

目前實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)設(shè)備都是試驗(yàn)箱，其自身開(kāi)發(fā)能力較弱。學(xué)生一般在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)上的內(nèi)容和步驟進(jìn)行試驗(yàn)，僅僅是連接幾條線路，編輯現(xiàn)成的程序，很少有學(xué)生能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，主動(dòng)去了解元器件特性并分析原理圖，幾乎沒(méi)有學(xué)生會(huì)舉一反三地進(jìn)行自主設(shè)計(jì)，這種被動(dòng)模式對(duì)于學(xué)生的動(dòng)手能力和知識(shí)運(yùn)用水平的提高幾乎沒(méi)有任何作用。

1.5 師資受限

地方二本學(xué)校，教師數(shù)量有限，同時(shí)課程教學(xué)量大，對(duì)實(shí)踐項(xiàng)目一般參與較少或不愿參與，嚴(yán)重影響了學(xué)生的對(duì)儀器儀表領(lǐng)域的創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)[5]。

2 專(zhuān)題教學(xué)的目標(biāo)

我院在專(zhuān)題教學(xué)法實(shí)施中，分為四個(gè)層次。

2.1 大范圍：儀器儀表類(lèi)課程專(zhuān)題教學(xué)

在測(cè)控專(zhuān)業(yè)整個(gè)范圍內(nèi)，必須要實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用和緊扣時(shí)代發(fā)展潮流，使學(xué)生真正掌握儀器儀表的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試，就要將課堂理論教學(xué)與行業(yè)現(xiàn)有儀器使用狀況緊密結(jié)合。采用專(zhuān)題教學(xué)方法，按照分階段、遞進(jìn)式的教學(xué)思路，構(gòu)建階梯式的儀器儀表類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)方法，此方法分為三層：①基礎(chǔ)層為光、機(jī)、電、算基礎(chǔ)知識(shí)和行業(yè)背景專(zhuān)題；②介紹應(yīng)用層為不同儀器儀表進(jìn)行專(zhuān)題講解，剖析現(xiàn)有產(chǎn)品的工作原理和設(shè)計(jì)要點(diǎn)；③創(chuàng)新層為學(xué)生綜合不同行業(yè)儀器儀表的設(shè)計(jì)原理，在此基礎(chǔ)上，完成一個(gè)自主開(kāi)發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)[6]。

2.2 小范圍：“測(cè)試技術(shù)與信號(hào)處理”專(zhuān)題教學(xué)

“測(cè)試技術(shù)與信號(hào)處理”是測(cè)控專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)方向性課程。通過(guò)課堂講授、實(shí)驗(yàn)等教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生正確選用和分析測(cè)試裝置及系統(tǒng)的能力，并掌握力、壓力、噪聲、震動(dòng)等常見(jiàn)物理量的測(cè)量方法。本課程所授知識(shí)屬于測(cè)控專(zhuān)業(yè)的綜合性應(yīng)用知識(shí)，可為學(xué)習(xí)相關(guān)后續(xù)課程、畢業(yè)后從事測(cè)控類(lèi)相關(guān)工作或者繼續(xù)深造，奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 “測(cè)試信號(hào)分析與處理”專(zhuān)題教學(xué)

的內(nèi)容和實(shí)施

3.1 基礎(chǔ)層：

(1) 設(shè)置頻譜測(cè)量專(zhuān)題。以HP-859X系列頻譜儀為參考，講解頻譜測(cè)量的意義和工作原理，著重對(duì)信號(hào)分析兩個(gè)參數(shù)：頻率和幅度，并間接引出傅里葉級(jí)數(shù)和傅里葉變換的數(shù)學(xué)意義，實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試信號(hào)進(jìn)行分析的過(guò)程，建立信號(hào)頻譜的概念；對(duì)頻譜儀的各個(gè)組成部件進(jìn)行介紹，以圖像方式使學(xué)生們初步理解衰減、濾波、變頻、檢波等專(zhuān)業(yè)詞匯的定義和作用；對(duì)比示波器和頻譜儀，使學(xué)生們掌握信號(hào)的強(qiáng)度表述、頻譜分析和相關(guān)分析的基本原理和方法，并初步了解功率頻譜度函數(shù)及其應(yīng)用。

(2) 設(shè)置靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性測(cè)試專(zhuān)題。針對(duì)電學(xué)中的一、二階電路和力學(xué)中的單自由度系統(tǒng)，在對(duì)比中進(jìn)行學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握不同物理模型的一、二階系統(tǒng)的靜動(dòng)態(tài)特性的描述及測(cè)定方法，進(jìn)而建立起高階系統(tǒng)不失真測(cè)量的條件，指導(dǎo)如何正確選用測(cè)試裝置。

(3) 以常用傳感器、中間交換電路、記錄儀器為專(zhuān)題。以工業(yè)中常見(jiàn)物理量為出發(fā)點(diǎn)，了解常用傳感器的工作原理；以中間交換電路原理圖和記錄儀器的基本結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)進(jìn)行原理講解，提高學(xué)生對(duì)實(shí)際工作物件的認(rèn)知度，指導(dǎo)如何正確選用傳感器、中間變換電路等。

3.2 應(yīng)用層

教師通過(guò)對(duì)幾個(gè)具體產(chǎn)品專(zhuān)題介紹，如激光位移測(cè)量?jī)x、雙軸振動(dòng)測(cè)量?jī)x、視覺(jué)測(cè)量?jī)x等，使學(xué)生對(duì)這些產(chǎn)品設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)測(cè)試有關(guān)基本問(wèn)題有一個(gè)完整的概念，初步掌握某些常見(jiàn)物理量的測(cè)試方法。

3.3 創(chuàng)新層

完成專(zhuān)題內(nèi)容的介紹后,針對(duì)每一個(gè)專(zhuān)題適當(dāng)布置一些設(shè)計(jì)任務(wù)或提出一些會(huì)學(xué)生感興趣的問(wèn)題,提前布置,讓學(xué)生有較為充分的準(zhǔn)備時(shí)間帶著問(wèn)題思考、探究。如布置的“殘余應(yīng)力測(cè)量?jī)x器設(shè)計(jì)”專(zhuān)題、“鋼球外表面缺陷檢測(cè)技術(shù)”專(zhuān)題，學(xué)生在搜集整理資料后,對(duì)專(zhuān)題內(nèi)容開(kāi)展一些研討活動(dòng)，既拓展了學(xué)生對(duì)超聲檢測(cè)、視覺(jué)檢測(cè)等方面的知識(shí)和視野,又為今后就業(yè)和職業(yè)拓展打下基礎(chǔ)。

4 儀器儀表類(lèi)課程專(zhuān)題教學(xué)法的評(píng)價(jià)

儀器儀表類(lèi)課程專(zhuān)題教學(xué)法的實(shí)效性在很大程度上取決于是否有能夠真正檢測(cè)評(píng)價(jià)教學(xué)效果的評(píng)定方法。現(xiàn)行的“筆試+平時(shí)考核+實(shí)驗(yàn)考核”的方法在專(zhuān)題教學(xué)法中難以體現(xiàn)出學(xué)生的主動(dòng)性和主體性。

我們?cè)诒菊n程教學(xué)中，適當(dāng)增加了研討性環(huán)節(jié)，學(xué)生分小組進(jìn)行內(nèi)容闡述和發(fā)散性思考，并借鑒現(xiàn)如今流行的綜藝節(jié)目評(píng)判機(jī)制，以導(dǎo)師考核為主，綜合小組成員的互評(píng)分?jǐn)?shù)，實(shí)行末尾“淘汰”和“復(fù)活”，從而全面、客觀地評(píng)價(jià)學(xué)生。同時(shí)，從多角度開(kāi)展評(píng)價(jià)——“學(xué)生評(píng)價(jià)教師、學(xué)生自評(píng)和互評(píng)，督導(dǎo)評(píng)價(jià)教師”：其中學(xué)生評(píng)價(jià)教師和學(xué)生自評(píng)互評(píng)主要采用問(wèn)卷的形式，以學(xué)生打分來(lái)體現(xiàn)專(zhuān)題教學(xué)法的實(shí)效性，并設(shè)置“建議項(xiàng)”，便于提高教學(xué)效果。在這種模式下評(píng)價(jià)教師和學(xué)生,不僅提高了評(píng)價(jià)的靈活性,也有利于培養(yǎng)學(xué)習(xí)能力,增加學(xué)生的主動(dòng)性，較好地體現(xiàn)了本課程的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)要求。目前本課程實(shí)施已超一年，應(yīng)用對(duì)象為本校14級(jí)測(cè)控專(zhuān)業(yè)本科生，在期末結(jié)束后設(shè)置兩份調(diào)查問(wèn)卷(滿意度問(wèn)卷和知識(shí)應(yīng)答問(wèn)卷)分別對(duì)13、14級(jí)學(xué)生進(jìn)行摸底。從結(jié)果來(lái)看，14級(jí)學(xué)生的滿意度達(dá)到100%，同時(shí)其知識(shí)系統(tǒng)化和行業(yè)認(rèn)知情況相對(duì)于13級(jí)學(xué)生有明顯的好轉(zhuǎn)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文以提高地方二本學(xué)校學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識(shí)歸納能力、擴(kuò)大學(xué)生行業(yè)認(rèn)知情況為目的，將專(zhuān)題教學(xué)法貫穿于儀器儀表類(lèi)課程教學(xué)當(dāng)中，構(gòu)建基礎(chǔ)層、應(yīng)用層和創(chuàng)新層專(zhuān)題，并采用以學(xué)生為主體，以實(shí)踐效果為核心標(biāo)準(zhǔn)的全面有效的評(píng)價(jià)機(jī)制，為學(xué)生創(chuàng)造出一個(gè)良好的、符合我國(guó)目前測(cè)控人才培養(yǎng)目標(biāo)，實(shí)實(shí)在在提高測(cè)控專(zhuān)業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

[1] 宋愛(ài)國(guó)，況迎輝.測(cè)控技術(shù)與儀器本科專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)體系探索[J].武漢:武漢高等工程教育研究,2005,No.1,48-51.

[2] 田志波,劉美,廖曉文,徐小玲. CDIO理念下測(cè)控專(zhuān)業(yè)多課程融合式教學(xué)研究[J]. 北京：中國(guó)電力教育,2012,29:60-61+65.

[3] 第十二屆全國(guó)人民代表大會(huì)第四次會(huì)議關(guān)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要的決議[J]. 北京:中華人民共和國(guó)全國(guó)人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)公報(bào),2016,02:242-322.

[4] 趙潔,趙悅,吳斌,莫莉.測(cè)控專(zhuān)業(yè)本科教學(xué)之建構(gòu)主義理論視角[J]. 成都:教育與教學(xué)研究,2010,24(12):27-29.

[5] 周新民,王四春,吳虹. 信息管理特色專(zhuān)業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式研究--以湖南商學(xué)院北津?qū)W院為例[J]. 長(zhǎng)沙:高等教育研究學(xué)報(bào),2014,37(01):59-63.

[6] 徐美芳,王浩全,桂志國(guó).關(guān)于數(shù)字圖像處理課程專(zhuān)題式教學(xué)模式的探討[J]. 馬鞍山:安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2009, 26(04):122-123.

Special Subject Teaching Method of Instrument Courses in Region Ordinary University

LIU Xin-bo, QIU Xiong-er

(HunanProvincialKeyLaboratoryofGridsOperationandControlonMulti-PowerSourcesArea,ShaoyangUniversity,Shaoyang422000,China)

The knowledge logic in instrumentations courses has a commonness . Based on special subject teaching method, the paper establishes a relatively independent content for further study to induce and summarize the students′ knowledge system with the commonness and difference of the courses. With the experiment of the Analysis and Processing of Test Signal course, it can be concluded that this method fully mobilizes students′ learning enthusiasm, enhances the effect of professional course teaching content, and improves students′ application ability of knowledge about instrumentation.

region ordinary university; measurement technology and instrument; special subject teaching method

2016-08-18;

2017-02-07

湖南省科技計(jì)劃項(xiàng)目(Nos. 2016GK2021，2016TP1023)、邵陽(yáng)學(xué)院教學(xué)改革研究立項(xiàng)項(xiàng)目 (No.2016JG46)。

劉新波(1985-)，男，博士，講師/工程師，主要從事幾何量測(cè)量技術(shù)的教學(xué)和科研工作，E-mail:liu33-33xinbo@163.com

G642.0

A

1008-0686(2017)03-0073-03