基于工程需求的智能儀器實(shí)踐教學(xué)改革探索

高云紅++張慶新++劉立秋

摘要：智能儀器設(shè)計(jì)課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，在課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)改革中提出了一題多人、一人一方案的課設(shè)新模式，并對(duì)課題任務(wù)進(jìn)行難度分級(jí)，激發(fā)學(xué)生的設(shè)計(jì)熱情，著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。實(shí)踐表明，學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力有了較大的提高。

關(guān)鍵詞：智能儀器；課程設(shè)計(jì)；一人一方案；工程需求

中圖分類號(hào)：G42 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）03-0101-02

Exploration of Practice Teaching Reform for Intelligent Instrument Based on Engineering Demand

GAO Yun-hong，ZHANG Qing-xin， LIU Li-qiu

（School of Automation， Shenyang Aerospace University， Shenyang 110136， China）

Abstract： The practical performance of the intelligent instrument design course is very strong. The new course design model one person one project is put forward in the teaching reform of curriculum design practice， and the difficulty classification for course task is designed to stimulate students' enthusiasm， to cultivate the students' innovation consciousness and practice ability. Practice shows that the engineering design ability and innovative ability of students have been greatly improved.

Key words： intelligent instrument； course design； one person one project； engineering demand

培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)與實(shí)踐能力是高校提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要內(nèi)容?！吨泄仓醒雵?guó)務(wù)院關(guān)于深化教育改革全面推進(jìn)素質(zhì)教育的決定》指出：高校要“以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為重點(diǎn)?！?通過(guò)實(shí)踐教學(xué)來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)顯得尤為重要。智能儀器課程是測(cè)控技術(shù)與儀器等相關(guān)專業(yè)的一門重要專業(yè)課程，具有較強(qiáng)的實(shí)踐性[1-2]。本項(xiàng)目從工程需求的角度，針對(duì)智能儀器課程設(shè)計(jì)，探索在課設(shè)模式、題目與內(nèi)容、過(guò)程控制環(huán)節(jié)等方面進(jìn)行改革，實(shí)現(xiàn)更好的培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐能力的目標(biāo)。

1 改進(jìn)課設(shè)模式，一方案一人

教學(xué)目的是什么，是培養(yǎng)未來(lái)的工程師，工程師是用來(lái)解決工程實(shí)踐中的問(wèn)題的。當(dāng)工程師碰到問(wèn)題時(shí)，他會(huì)提出各種各樣的方案去解決。這條路走不通，換一條路走。學(xué)生在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)時(shí)，相當(dāng)于去解決一個(gè)具體的工程問(wèn)題，要求學(xué)生根據(jù)問(wèn)題提出幾種方案并進(jìn)行對(duì)比，最終選擇一個(gè)合適的方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。在實(shí)際操作中，方案比對(duì)往往流于形式，學(xué)生基本上按照指導(dǎo)教師提供的方案去設(shè)計(jì)，沒有真正激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。本文從工程設(shè)計(jì)的角度提出一種“一題多人，一方案一人”的課設(shè)模式。針對(duì)每個(gè)課設(shè)題目，確定一個(gè)課題組，要求組內(nèi)同學(xué)進(jìn)行討論，提出多種解決方案，并且一人選擇一種方案，各自獨(dú)立完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)。指導(dǎo)教師只給出開放式任務(wù)書，由學(xué)生討論確定方案后，再補(bǔ)充完整任務(wù)書。這種模式有利于學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，同時(shí)對(duì)指導(dǎo)教師也提出了更高的要求。指導(dǎo)教師課前必須進(jìn)行深入的研究，做到心中有數(shù)，在學(xué)生確定方案的過(guò)程中，應(yīng)給予必要的引導(dǎo)，拓展其設(shè)計(jì)思路。認(rèn)真審核學(xué)生的設(shè)計(jì)方案， 當(dāng)設(shè)計(jì)方案有問(wèn)題時(shí)，要和學(xué)生一起分析、探討， 只要方案有可行之處， 就鼓勵(lì)學(xué)生，不要怕失敗，給學(xué)生充分的發(fā)揮空間，允許其碰壁。因?yàn)槭∮袝r(shí)也是一種收獲， 真正做到讓學(xué)生唱主角[3]。另外盡可能提供足夠種類的元件或模塊，方便學(xué)生選題使用。

2 重新設(shè)計(jì)課設(shè)題目與內(nèi)容，對(duì)任務(wù)難度進(jìn)行分級(jí)

課程設(shè)計(jì)中，題目的擬定非常關(guān)鍵。在以往的課設(shè)中，各位指導(dǎo)教師獨(dú)立出題，缺乏統(tǒng)一的設(shè)計(jì)思想，題目難易程度不均。學(xué)生選題時(shí)，由指導(dǎo)教師指定題目，學(xué)生沒有主動(dòng)性，也不知道題的難易程度，不能實(shí)現(xiàn)因材施教。另外題目之間也有一定的重復(fù)性，叫法可能不同，但內(nèi)容相似。因此有必要重新審定課設(shè)題目，對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行處理，即保證課設(shè)任務(wù)的獨(dú)立性和工作量符合大綱要求，又能實(shí)現(xiàn)因材施教，最大限度激發(fā)學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)的積極性。

按照教學(xué)要求和改革思路，選題的原則是課題內(nèi)容必須建立在本課程教學(xué)要求的基礎(chǔ)上，盡量接近工程應(yīng)用實(shí)踐。在保證時(shí)間和實(shí)驗(yàn)條件可行的情況下，選題要突出課程特點(diǎn)，大小難度可以拓寬[4]。從培養(yǎng)高素質(zhì)人才的角度出發(fā)，面向工程需求，我們對(duì)設(shè)計(jì)題目和內(nèi)容進(jìn)行了認(rèn)真的修改。設(shè)計(jì)題目時(shí)，要求指導(dǎo)教師給出難易程度，便于學(xué)生選題時(shí)量力而行，也便于進(jìn)行成績(jī)?cè)u(píng)定。另外參照歷屆大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽的出題方式，將任務(wù)劃分為基本功能和附加功能。基本功能是比較簡(jiǎn)單且容易實(shí)現(xiàn)的功能，大部分學(xué)生可以完成；附加功能是針對(duì)學(xué)有余力的同學(xué)設(shè)計(jì)，對(duì)附加功能也要進(jìn)行分級(jí)設(shè)計(jì)，并給出難度系數(shù)，便于學(xué)生能夠根據(jù)自己的程度進(jìn)行選擇。

3 改善課程設(shè)計(jì)的指導(dǎo)與檢查方法，強(qiáng)調(diào)過(guò)程監(jiān)控

在以往的設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn)先松后緊的現(xiàn)象，學(xué)生對(duì)課設(shè)的進(jìn)度沒有正確的把握。學(xué)生缺乏做設(shè)計(jì)的積極性和主動(dòng)性，課設(shè)任務(wù)做得比較粗糙。好的管理辦法能夠起到事半功倍的效果。本項(xiàng)目對(duì)整個(gè)課設(shè)過(guò)程進(jìn)行分段實(shí)時(shí)監(jiān)控，加強(qiáng)階段設(shè)計(jì)成果的審查和考核。設(shè)定分段任務(wù)指標(biāo)，分段檢查考核，任務(wù)明確，指標(biāo)明確，通過(guò)分段考核，促進(jìn)學(xué)生按時(shí)完成課設(shè)任務(wù)。在每個(gè)階段，指導(dǎo)教師必須切實(shí)擔(dān)負(fù)起責(zé)任來(lái)，及時(shí)提醒檢查及時(shí)反饋，讓學(xué)生能確實(shí)緊張起來(lái)，真正地將精力投入到課設(shè)中。根據(jù)我校課程設(shè)計(jì)安排，制定了詳細(xì)的課設(shè)計(jì)劃，如表1所示。

為了確保學(xué)生能夠?qū)Ψ桨高M(jìn)行充分討論設(shè)計(jì)，并有足夠的發(fā)揮空間，設(shè)定項(xiàng)目小組，并確定一名組長(zhǎng)，實(shí)行“組長(zhǎng)負(fù)責(zé)制”。組長(zhǎng)負(fù)責(zé)組織小組成員開展項(xiàng)目方案討論。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，小組要對(duì)項(xiàng)目不斷進(jìn)行評(píng)估和檢查，相互學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)做中學(xué)，充分調(diào)動(dòng)和發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，增強(qiáng)學(xué)生的自信心和責(zé)任感，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

在課程設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中，采用以學(xué)生為主體、教師輔助指導(dǎo)的形式。學(xué)生在設(shè)計(jì)過(guò)程中，遇到問(wèn)題，應(yīng)盡量通過(guò)查資料、組內(nèi)溝通、組外求援的方式解決。鼓勵(lì)并指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)各種途徑，查找與項(xiàng)目相關(guān)的資料，學(xué)會(huì)整理歸納資料[5]。對(duì)常用元器件， 要求學(xué)生了解其性能和價(jià)格， 從工程應(yīng)用角度去考慮設(shè)計(jì)系統(tǒng)的性價(jià)比。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，鼓勵(lì)學(xué)生采用Proteus仿真軟件對(duì)項(xiàng)目的主要部分進(jìn)行軟件和硬件仿真，熟悉整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。對(duì)于不能仿真的器件或模塊，可以利用面包板連接測(cè)試。課程設(shè)計(jì)報(bào)告不僅要求包括項(xiàng)目設(shè)計(jì)思路和方案，還要給出硬件原理圖、軟件流程圖、調(diào)試過(guò)程的數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)分析，以及課程設(shè)計(jì)的收獲和體會(huì)。

表1 課設(shè)任務(wù)安排

[任務(wù)（學(xué)生）＼&任務(wù)（教師）＼&結(jié)論＼&時(shí)間＼&理解題目，確定設(shè)計(jì)方案＼&指導(dǎo)教師指導(dǎo)、檢查方案＼&方案正確，具有可行性＼&2天＼&硬件電路設(shè)計(jì)，繪制硬件電路原理圖＼&指導(dǎo)教師檢查電路原理圖＼&專業(yè)軟件繪制電路圖＼&3天＼&硬件電路焊接，軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試＼&指導(dǎo)教師指導(dǎo)＼&硬件焊接完畢正確，軟件完成＼&5天＼&軟硬件聯(lián)調(diào)＼&指導(dǎo)教師指導(dǎo)＼&系統(tǒng)調(diào)試成功＼&3天＼&系統(tǒng)測(cè)試＼&指導(dǎo)教師指導(dǎo)＼&系統(tǒng)測(cè)試數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)結(jié)論＼&2天＼&整理論文＼&指導(dǎo)教師審閱，給出修改意見＼&初稿完成＼&2天＼&答辯 ＼&答辯教師給出答辯意見＼&答辯通過(guò)與否＼&1天＼&修改論文，交終稿＼&指導(dǎo)教師檢查，并根據(jù)答辯意見給出課設(shè)成績(jī)＼&終稿完成，給出課設(shè)成績(jī)＼&1天＼&＼&指導(dǎo)教師整理課設(shè)文檔＼&＼&2天＼&]

4 結(jié)論

在課程設(shè)計(jì)的實(shí)施過(guò)程，始終堅(jiān)持以學(xué)生為中心，讓學(xué)生全程參與智能儀器系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整個(gè)開發(fā)周期，通過(guò)對(duì)項(xiàng)目的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作環(huán)節(jié)，讓學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)，培養(yǎng)硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)技能，注重知識(shí)與多種能力的關(guān)聯(lián)。經(jīng)過(guò)近年來(lái)的實(shí)踐與探索， 學(xué)生的工程實(shí)踐能力得到了較大的提升， 調(diào)動(dòng)了學(xué)生和教師的積極性，取得了良好的教學(xué)效果。

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