發(fā)布時(shí)間：2014-06-06所屬分類：教育職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 論文摘要：隨著科技發(fā)展水平的日新月異，構(gòu)成測(cè)控系統(tǒng)核心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)其性能不斷提升、種類日益豐富，計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的組成形式、技術(shù)種類也不斷拓展，更加靈活。研究生在后續(xù)課題研究和工程實(shí)踐中需要逐步適應(yīng)技術(shù)的不斷更新?lián)Q代和更新速度的不斷提高。但
論文摘要：隨著科技發(fā)展水平的日新月異，構(gòu)成測(cè)控系統(tǒng)核心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)其性能不斷提升、種類日益豐富，計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的組成形式、技術(shù)種類也不斷拓展，更加靈活。研究生在后續(xù)課題研究和工程實(shí)踐中需要逐步適應(yīng)技術(shù)的不斷更新?lián)Q代和更新速度的不斷提高。但從另一個(gè)角度來講，在一年的理論課學(xué)習(xí)階段，每門課程的課時(shí)不可能太多，且有逐漸減少的趨勢(shì)。
關(guān)鍵詞：研究生課程,教學(xué)改革,實(shí)踐能力,工程化教育
引言
針對(duì)研究生生源多樣化、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)存在較大差異的現(xiàn)狀，探討適應(yīng)工程化教育發(fā)展趨勢(shì)的研究生專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)方式。通過開放實(shí)驗(yàn)等形式提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性，加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)訓(xùn)練，為后續(xù)課題研究奠定必要的基礎(chǔ)。教學(xué)實(shí)踐結(jié)果表明，以工程化為主導(dǎo)對(duì)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方式、課程考核方法等進(jìn)行改革，較好地促進(jìn)了“計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)”課程的教學(xué)效果。
如何使工程教育與科技發(fā)展水平相適應(yīng)是全世界教育界面臨的共同課題。美國已重新制定了面向21世紀(jì)的工程教育發(fā)展戰(zhàn)略，其總趨勢(shì)是從原來的重視工程背后的原理回到重視工程實(shí)踐。[1] 在有識(shí)之士的大力倡導(dǎo)下，我國高等教育也在逐漸回歸工程，其中國內(nèi)碩士研究生招生過程中專業(yè)型碩士的比例逐年提升就是一個(gè)明證。在這種前提下，對(duì)傳統(tǒng)的研究生課程內(nèi)容和教學(xué)方式進(jìn)行改革勢(shì)在必行。
《計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)》是我校“儀器科學(xué)與技術(shù)”一級(jí)學(xué)科及“儀器儀表工程”專業(yè)碩士研究生的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一。儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科屬于信息科學(xué)領(lǐng)域，研究信息的獲取、處理以及對(duì)相關(guān)要素進(jìn)行測(cè)量、控制的理論與技術(shù)，儀器儀表工程專業(yè)要求學(xué)生在掌握儀器、儀表領(lǐng)域較寬廣的技術(shù)基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)的前提下，具有較強(qiáng)的工程開發(fā)能力和解決工程實(shí)際問題的能力。學(xué)科的主要研究方向包括視覺檢測(cè)與光電測(cè)量技術(shù)、精密測(cè)控與儀器智能化、生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)技術(shù)與儀器、電子測(cè)量技術(shù)、新型傳感器與敏感材料、光纖激光器與光電器件等。
近幾年，為使《計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)》這門課滿足工程教育的發(fā)展需求并與學(xué)科研究方向相適應(yīng)，我們根據(jù)學(xué)生后續(xù)所從事研究的課題特點(diǎn)和工程實(shí)踐需求，對(duì)課程內(nèi)容、實(shí)踐環(huán)節(jié)、課程考核方式等進(jìn)行了一系列探索。
一、課程要求與學(xué)生特點(diǎn)
計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)是一門工程技術(shù)類的綜合性課程，其目的是使學(xué)生了解掌握以計(jì)算機(jī)為核心構(gòu)建測(cè)量系統(tǒng)或測(cè)控系統(tǒng)時(shí)所涉及到的各種技術(shù)。這門課程是測(cè)控、自動(dòng)化等本科專業(yè)普遍開設(shè)的一門專業(yè)課，通常要求學(xué)生在修完“微機(jī)原理(或單片機(jī)原理)”、“自動(dòng)控制原理”、“傳感器技術(shù)及應(yīng)用”等課程后必修或選修的。該課程內(nèi)容豐富且自成體系，對(duì)不同學(xué)校的不同本科專業(yè)來說，一般會(huì)根據(jù)專業(yè)自身特點(diǎn)和定位調(diào)整授課內(nèi)容和課程主線。[2] 總的說來，該課程的授課內(nèi)容彈性較大。儀器學(xué)科將這門課程作為碩士研究生專業(yè)課程的目的是使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的基本工作原理、技術(shù)構(gòu)成和實(shí)現(xiàn)方法，初步具備簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)的能力，為后續(xù)開展課題研究奠定基礎(chǔ)。[3] 在研究生生源多數(shù)出自測(cè)控等相關(guān)本科專業(yè)的情況下，因?yàn)閷W(xué)生已經(jīng)在本科階段學(xué)習(xí)過這門課程，我們?cè)陂_展教學(xué)時(shí)主要強(qiáng)調(diào)不能簡(jiǎn)單重復(fù)或加強(qiáng)本科所學(xué)知識(shí)，而是根據(jù)后續(xù)研究需求通過大型實(shí)例和大量的實(shí)踐訓(xùn)練提升學(xué)生的系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)、調(diào)試能力。
隨著研究生招生規(guī)模的逐年擴(kuò)大，我校儀器學(xué)科碩士研究生的生源呈現(xiàn)出多樣化、復(fù)雜化的發(fā)展趨勢(shì)，師范類、理科類、三本專業(yè)等生源比例不斷擴(kuò)大，多數(shù)理工科專業(yè)學(xué)生也并非源自測(cè)控、光信等相關(guān)本科專業(yè)。上述客觀事實(shí)對(duì)《計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)》研究生課程教學(xué)的正常開展產(chǎn)生了較大影響。主要原因歸納如下：①大多學(xué)生在本科期間沒有學(xué)習(xí)過傳感器、測(cè)控電路等課程，對(duì)各種物理量的采集轉(zhuǎn)換方式、輸入信號(hào)調(diào)理電路的組成等缺乏基本的認(rèn)識(shí)與了解。②學(xué)生對(duì)控制系統(tǒng)中的各種常用執(zhí)行部件缺乏必要的了解，甚至連最基本的概念都不清楚。③學(xué)生在本科期間雖然已學(xué)過微機(jī)原理等課程，但大多數(shù)學(xué)校的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)過分依賴成套的商品化實(shí)驗(yàn)設(shè)備，即實(shí)驗(yàn)箱，這些設(shè)備降低了教師的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作量，卻使實(shí)驗(yàn)停留在要求學(xué)生按圖接線、記錄數(shù)據(jù)等認(rèn)知、驗(yàn)證階段，無法培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、設(shè)計(jì)能力以及創(chuàng)新能力，也造成了學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、硬件組成、工作原理等沒有真正掌握。④部分學(xué)生在考研過程中忽視了正常課程學(xué)習(xí)，造成了高分低能的畸形現(xiàn)象。
根據(jù)以上分析，在研究生生源多樣化、生源基礎(chǔ)差異較大、學(xué)生普遍缺乏必要前序課程知識(shí)、動(dòng)手能力較弱的前提下，按照傳統(tǒng)教學(xué)組織形式開展《計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)》的研究生課程教學(xué)不僅無法完成課程任務(wù)，也會(huì)使學(xué)生由于難度大而喪失學(xué)習(xí)信心。
二、授課內(nèi)容與授課方式
隨著科技發(fā)展水平的日新月異，構(gòu)成測(cè)控系統(tǒng)核心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)其性能不斷提升、種類日益豐富，計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的組成形式、技術(shù)種類也不斷拓展，更加靈活。研究生在后續(xù)課題研究和工程實(shí)踐中需要逐步適應(yīng)技術(shù)的不斷更新?lián)Q代和更新速度的不斷提高。但從另一個(gè)角度來講，在一年的理論課學(xué)習(xí)階段，每門課程的課時(shí)不可能太多，且有逐漸減少的趨勢(shì)。對(duì)儀器學(xué)科的學(xué)生來說，每門專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)選修課的課時(shí)都限定在32個(gè)課時(shí)之內(nèi)。學(xué)生基礎(chǔ)薄弱、課程技術(shù)內(nèi)涵層次豐富、授課課時(shí)有限，上述多種因素交叉作用，要達(dá)到教學(xué)目的，就必須適應(yīng)現(xiàn)狀并且對(duì)授課內(nèi)容和授課方式進(jìn)行改革。
針對(duì)研究生有較高知識(shí)層次和較強(qiáng)學(xué)習(xí)主動(dòng)性的特點(diǎn)，我們首先改變了傳統(tǒng)授課方式。
在研究生階段，學(xué)生已具備一定的專業(yè)知識(shí)和自學(xué)能力，以學(xué)生為主導(dǎo)的現(xiàn)代教育理念[4]在課堂教學(xué)中具有較強(qiáng)的可實(shí)施性。正因如此，在課程教學(xué)中參考國外教學(xué)方式，比如，課堂中對(duì)難點(diǎn)、重點(diǎn)內(nèi)容，多采用提問、學(xué)生小組討論和回答的方式，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與意識(shí);課程中弱化理論推導(dǎo)，僅簡(jiǎn)單介紹方法、思路及結(jié)果的應(yīng)用，具體推導(dǎo)過程留給學(xué)生課后完成;布置思考題和大作業(yè)，鍛煉學(xué)生課后收集資料、閱讀并理解文獻(xiàn)、靈活運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。[5]
在采用變被動(dòng)接收為主動(dòng)學(xué)習(xí)的課程授課方式前提下，在擬定教學(xué)內(nèi)容時(shí)把大量外延擴(kuò)展內(nèi)容放在課外，鼓勵(lì)學(xué)生自學(xué)，對(duì)課內(nèi)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行濃縮。課程內(nèi)容主要包括：
1.緒 論(2課時(shí))
通過學(xué)生日常接觸到的測(cè)控系統(tǒng)示例引導(dǎo)學(xué)生分析計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的組成及其特點(diǎn)，進(jìn)而總結(jié)歸納計(jì)算機(jī)在測(cè)控系統(tǒng)中的典型應(yīng)用方式;根據(jù)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀介紹測(cè)控系統(tǒng)中常用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)種類，強(qiáng)調(diào)根據(jù)需求選擇計(jì)算機(jī);要求學(xué)生查閱資料了解計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中的新技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)。 2.輸入輸出接口技術(shù)與輸入輸出通道(6課時(shí))
主要包括輸入輸出控制方式和輸入輸出接口設(shè)計(jì)方法;輸入輸出通道組成及常用技術(shù);輸入輸出通道的抗干擾措施。要求學(xué)生熟悉各種輸入輸出控制方式的特點(diǎn)，在接口設(shè)計(jì)過程中強(qiáng)調(diào)根據(jù)信號(hào)特點(diǎn)和系統(tǒng)需求選擇合適的控制方式并以此為基礎(chǔ)完成接口設(shè)計(jì)。輸入輸出通道主要圍繞實(shí)際工程需求分析各組成部分的技術(shù)參數(shù)和器件選擇原則，并根據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)介紹相應(yīng)的功能電路。要求學(xué)生根據(jù)應(yīng)用需求和特點(diǎn)了解從傳感器選擇、傳感器信號(hào)調(diào)理、輸入接口到輸出接口、輸出信號(hào)調(diào)理、執(zhí)行部件驅(qū)動(dòng)等完整過程的設(shè)計(jì)原則。
3.數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)(2課時(shí))
以課題中用到的溫度控制系統(tǒng)為例講解數(shù)字PID控制器的設(shè)計(jì)及參數(shù)調(diào)整方法。
4.測(cè)量數(shù)據(jù)處理方法(4課時(shí))
通過實(shí)際程序?qū)嵗v解量程切換和標(biāo)度變換、零位及靈敏度誤差校正、非線性校正、數(shù)字濾波等測(cè)控系統(tǒng)中常用的數(shù)據(jù)處理方法。
5.計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)(4課時(shí))
用比較完整的課題實(shí)例與學(xué)生一起分析計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)步驟、主要考慮的問題以及設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)方法，引導(dǎo)學(xué)生考慮性價(jià)比等實(shí)際工程中必然會(huì)涉及的問題。
6.多機(jī)測(cè)控系統(tǒng)和測(cè)控系統(tǒng)的可靠性保證(2課時(shí))
根據(jù)技術(shù)現(xiàn)狀分析測(cè)控系統(tǒng)的組網(wǎng)方法及常用通信手段;講解如何在系統(tǒng)構(gòu)建過程中提高系統(tǒng)的軟、硬件抗干擾能力和電磁兼容等能力。
7.課程實(shí)驗(yàn)(12課時(shí))
采用開放實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和開放實(shí)驗(yàn)室方式完成課程實(shí)驗(yàn)。
三、課程實(shí)驗(yàn)
對(duì)工程技術(shù)類課程來說，實(shí)驗(yàn)對(duì)加深相關(guān)知識(shí)的理解、鍛煉學(xué)生解決實(shí)際問題的能力有重要作用。[6] 但作為一門綜合性課程，12課時(shí)的實(shí)驗(yàn)不足以使學(xué)生熟悉實(shí)際工程中的計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程和調(diào)試過程。正因如此，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)實(shí)施方式必須進(jìn)行調(diào)整。
在實(shí)際實(shí)施過程中，改變以前由教師指導(dǎo)完成固定實(shí)驗(yàn)的方式，將教師的科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)素材，制作電路板后由學(xué)生根據(jù)需要自己選擇器件完成焊裝;之后完成三個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)：V/F轉(zhuǎn)換及頻率量輸入，溫度采集，人機(jī)接口實(shí)驗(yàn);在三個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之上，由學(xué)生選擇相應(yīng)的傳感器和執(zhí)行部件，自己設(shè)計(jì)接口電路并編寫程序?qū)崿F(xiàn)特定功能。
實(shí)驗(yàn)過程完全開放，實(shí)驗(yàn)室提供基本調(diào)試工具和場(chǎng)地，學(xué)生可根據(jù)自己的時(shí)間靈活安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間。除規(guī)定的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)外，學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣增加時(shí)間;也可以把電路板帶走進(jìn)行調(diào)試。教師實(shí)驗(yàn)輔導(dǎo)和答疑方式靈活，學(xué)生有問題既可當(dāng)面探討，也可以郵件或其他方式提問。
四、課程考核方式
與強(qiáng)調(diào)動(dòng)手能力培養(yǎng)的實(shí)踐方式相配合，課程考核不再采用答卷形式，課程考核成績由兩個(gè)部分組成：一部分是對(duì)實(shí)驗(yàn)過程、結(jié)果的總結(jié)分析;一部分是根據(jù)給定的設(shè)計(jì)題目，查資料完成實(shí)際計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，包括硬件實(shí)現(xiàn)方案和軟件實(shí)現(xiàn)方案。學(xué)生完成以上兩個(gè)設(shè)計(jì)報(bào)告后，需結(jié)合自己的報(bào)告與教師進(jìn)行方案設(shè)計(jì)交流，探討方案存在的問題。
近三年的教學(xué)實(shí)踐表明，以工程化為主導(dǎo)對(duì)授課內(nèi)容和授課方式、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)方式、課程考核方法等進(jìn)行改革，較好地促進(jìn)了儀器專業(yè)《計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)》課程的教學(xué)效果，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性，為學(xué)生后續(xù)開展課題研究奠定了基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
1 朱高峰.關(guān)于中國工程教育的改革與發(fā)展問題[J].高等工程教育研究，2005(2)：1～9
2 羅勝等.與專業(yè)培養(yǎng)方向相結(jié)合的專業(yè)技術(shù)課程改革探討[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2009(8)：117～119
3 北京信息科技大學(xué)碩士研究生培養(yǎng)方案，2009
4 陳琳.現(xiàn)代教育技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2006
5 孟洲等.《光纖傳感技術(shù)》研究生課程改革探討[J].中北大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)，2007(2)：98～100
6 王威等.構(gòu)建實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié) 加強(qiáng)研究生實(shí)踐能力培養(yǎng)[J].高等教育研究學(xué)報(bào)，2009(S1)：43～45
