综合测控系统教学改革研究

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摘要　介绍了各高校的测控相关专业教学与实践改革应用情况，比较了独立学院跟重点院校测控专业的差异，分析了本校测控专业专业课程实验开设现状。结合本校专业特点和实验条件，设计了测控系统综合实验框架，并在综合实验中介绍了仿真软件的优势和特点以及如何利用条件实现硬件设计。应用结果表明，这样不仅让学生能理解基础理论，更能体会各部分在项目中的地位与作用。多次实验证明这种实验方式效果较好，可望在测控关专业有进一步应用与推广。

关键词　独立学院　综合实验　教学改革

中图分类号：G420 文献标识码：A

0　引言

近年来，各大名牌高校测控技术与仪器专业在改革传统培养模式，　以培养适应新时代需要的厚基础、宽口径、复合型、创新型高级工程技术人才等方面进行了有意义的研究和探索。①比如东南大学测控技术与仪器专业积极建设与实践测控创新仪器平台以及开发开放式柔性测控实验平台；②③国防科技大学在进行仪器与检测系统综合设计课程教改的探索；④安徽工程大学在进行测控专业综合教学实践改革；⑤独立学院中也有沈阳理工大学应用技术学院在研究独立学院的测控技术与仪器专业设置培养方案的思路。⑥

随着开设这一专业的高校不断增多，在新开设该专业的学校中，特别是一些地方普通院校和独立学院，人才培养模式和课程体系结构存在一些问题。独立学院的学生入学成绩远低于举办学校，人才培养目标定位不能照搬、照抄举办学校的模式。在人才培养中，更应注重学生的实践能力的培养，达到知识结构合理、实践能力突出。⑦如果盲目追随，完全照搬，不结合本校的特点，那么教学效果、人才质量就与培养目标往往相去甚远，也很难反映本校人才培养目标的定位与特色。⑧

由于各类大学本门课程的师资和投入差异很大，独立学院学生基础薄弱，自主学习能力较差，⑨导致即使采用相同的教材也无法进行相近的实验，并且大多数实验都是独立的，这对于独立学院的学生来说，这种实验往往是只见树木不见森林。如何开展适合独立学院测控专业的测控系统综合实践是一个需要研究的重要问题。

1　本校培养目标与测控技术与仪器专业专业课程实验开设现状

本校作为一所典型工科独立学院，学生的培养目标是“应用服务型人才”，强调的是良好的动手能力和实际操作能力。　专业培养计划参照桂林电子科技大学测控技术与仪器专业进行建设与培养。但是桂林电子科技大学测控技术与仪器专业为国家特色专业，也是教育部卓越工程师教育培养计划实施专业，教学基础、师资条件、实验设备、培养目标等均有非常大的优势。同时最关键是学生的整体基础差距较大，自学能力和学习积极主动性严重不足，如何在现有课程体系下保证教学质量是一个巨大的挑战。

2　测控系统综合实践设计框架

测控系统综合实践从传感器开始，包含测量放大电路，信号调理电路，mcu系统，pc机上labview信号采集界面设计等。基本上涵盖了测控系统的全部专业课程知识，把所涉及到的知识通过一个综合型项目的形式有机地连贯起来，做到融会贯通，从而达到应用型本科教学目的，测控系统综合实践设计框架如图1所示。

2.1　引入软件仿真

测控专业专业课主要涉及到传感器与检测技术、测控电路、电子测量与仪器、智能仪器、微机控制技术、虚拟仪器技术等课程。在各课程教学中，一般只能从原理的角度来教学，如果学生动手不多，很难理解相应理论。虽然每门课程都有实验，但是大多数实验为验证性实验，而且课时有限，并且往往做实验时忘了理论分析，难以实现即时验证理论。应用proteus、multisim等仿真软件辅助教学，能够快速、完整地构建出实验的原理图并且能够完美地进行实验过程仿真，实时显示实验结果，是提高教学效率和效果的好方法。另外，由于部分实验设备和耗材昂贵，所以有相当一部分实验项目是只能在理论上学习，不能实际开设的这在很大程度上扼杀了学生的创造能力的发展和进一步深入应用学习。而应用仿真软件，学生不必担心元器件的损坏，大大提高了学生敢于尝试的信心和积极创新的能力。同时由于仿真软件能够用低成本搭建高档次的实验室，也大大减轻了学校的经济负担另外，丰富的虚拟仪器和仪表和功能也是现实所难以具备的。

2.2　硬件设计与实现

（1）测控系统综合实践的硬件设计与实现可以通过测控实验室里的万能实验板来搭建。学生根据设计的电路图将相应元器件在万能板上插拔搭建，然后通过采集卡将单片机采集到的信号送到pc机上labview信号采集界面显示。这种方法优点是模拟电路实现相对简单，但是单片机系统除非采用现成开发板，否则接线会非常复杂，大大增加学生额外负担。

（2）另一种方法就是采用腐蚀制板的方式来实现。在protel软件里画好原理图和pcb图，去实训房利用腐蚀液制板，做好板后进行调试，然后将信号通过串口送pc机显示。这种方法优势是按工业制板方式制板，学生可以体会到工业制板的优良效果和工艺流程，更容易与工程实际接轨，有利于就业。缺陷是这个条件不是所有院校都有，而且成本较高，管理起来也要复杂得多。由于本校实践条件较好，采用的是后一种方法。

3　本校应用实例

本校测控专业在大四虚拟仪器技术课程结束后安排一次综合性测控实训（课程设计），实验题目为基于labview的数字电压表和基于labview的波形采集系统。既有硬件设计制作，也有简单labview软件界面的设计，学生按2-3人一组选择一个题目进行合作完成。从完成的最后结果来看，总体上达到应有的效果，测控系统综合实践的应用受大多数学生的欢迎。实践不仅让他们懂得了理论知识的脉络，也明白各专业课程在实际应用的位置和场合。同时该实践环节为毕业设计打下良好的系统设计概念和动手能力以及为找工作所需的实践动手能力累计一定的经验。

4　结束语

虽然独立学院的学生理论基础偏薄，但是他们学习动手实践的热情和愿望却非常强烈，所以通过实践环节的强化来促进他们的理论课程学习与综合运用是非常有必要的。因此对于独立院校来说，调动学生学习理论积极性，加强学生动手能力，促进学生就业竞争力是非常现实的目标。但是目前应用型教材相对缺乏，除了少数自学能力强和科协的学生外，其它绝大多数学生都是直接从各分散实验和基础课程实训中过渡到做毕业设计。不仅不利于教学，更不利于毕业设计甚至找工作。考虑到各专业课实验学时不多，联系性不强，本实践教学改革将各课程典型应用串接起来形成一个完整的项目，让学生在进行毕业设计前统筹学习本专业课程，既能提高学生的动手实践能力，又能促进学生在大四找工作前累计项目能力，加强就业竞争力，克服以前只能等到毕设中去锻炼项目能力的毛病。

基金项目：广西2010年度新世纪广西高等教育教学改革工程，2010JGA100

注释

①　张文娜，熊飞丽，叶湘滨等.测控技术与仪器专业课程体系整体优化研究[J].高等教育研究学报，2008.132（2）：33-35.

②　况迎辉，祝学云，陈建元.现代测控技术创新实践平台建设的探索与实践[J].实验技术与管理，2009.26（11）：7-9.

③　李军，周杏鹏，祝学云.开放式柔性测控实验平台的设计与实现[J].电气电子教学学报，2006.28（6）：79-82.

④　王光明.仪器与检测系统综合设计课程的教学改革探索[J].实验技术与管理，2007.24（7）：112-115.

⑤　王海，徐群，许德章.工科院校测控专业综合实验课程教学改革实践[J].中国电力教育，2011.4：119-120.

⑥　刘寅生，耿欣.关于独立学院测控技术与仪器专业培养方案的研究[J].中国教育技术装备，2009.21：24-25.

⑦　周小勇.测控技术与仪器专业应用型人才培养体系的构建与实施[J].高教论坛，2009.5：52-54.

⑧　唐杰.独立学院提高教学质量的策略研究[J].中国成人教育，2011.9：138-140.

⑨　孔繁英.商科类高职高专实践教学体系构建思考[J].贵州商业高等专科学校学报，2007.20（3）：66-68.