發布時間：2014-06-06所屬分類：教育職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 論文摘要：隨著科技發展水平的日新月異，構成測控系統核心的計算機系統其性能不斷提升、種類日益豐富，計算機測控系統的組成形式、技術種類也不斷拓展，更加靈活。研究生在后續課題研究和工程實踐中需要逐步適應技術的不斷更新換代和更新速度的不斷提高。但
論文摘要：隨著科技發展水平的日新月異，構成測控系統核心的計算機系統其性能不斷提升、種類日益豐富，計算機測控系統的組成形式、技術種類也不斷拓展，更加靈活。研究生在后續課題研究和工程實踐中需要逐步適應技術的不斷更新換代和更新速度的不斷提高。但從另一個角度來講，在一年的理論課學習階段，每門課程的課時不可能太多，且有逐漸減少的趨勢。
關鍵詞：研究生課程,教學改革,實踐能力,工程化教育
引言
針對研究生生源多樣化、計算機基礎存在較大差異的現狀，探討適應工程化教育發展趨勢的研究生專業基礎課程教學方式。通過開放實驗等形式提高學生學習興趣和學習主動性，加強實踐環節訓練，為后續課題研究奠定必要的基礎。教學實踐結果表明，以工程化為主導對教學內容、實驗方式、課程考核方法等進行改革，較好地促進了“計算機測控技術”課程的教學效果。
如何使工程教育與科技發展水平相適應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世紀的工程教育發展戰略，其總趨勢是從原來的重視工程背后的原理回到重視工程實踐。[1] 在有識之士的大力倡導下，我國高等教育也在逐漸回歸工程，其中國內碩士研究生招生過程中專業型碩士的比例逐年提升就是一個明證。在這種前提下，對傳統的研究生課程內容和教學方式進行改革勢在必行。
《計算機測控技術》是我校“儀器科學與技術”一級學科及“儀器儀表工程”專業碩士研究生的專業基礎課程之一。儀器科學與技術學科屬于信息科學領域，研究信息的獲取、處理以及對相關要素進行測量、控制的理論與技術，儀器儀表工程專業要求學生在掌握儀器、儀表領域較寬廣的技術基礎理論和專業知識的前提下，具有較強的工程開發能力和解決工程實際問題的能力。學科的主要研究方向包括視覺檢測與光電測量技術、精密測控與儀器智能化、生物醫學檢測技術與儀器、電子測量技術、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《計算機測控技術》這門課滿足工程教育的發展需求并與學科研究方向相適應，我們根據學生后續所從事研究的課題特點和工程實踐需求，對課程內容、實踐環節、課程考核方式等進行了一系列探索。
一、課程要求與學生特點
計算機測控技術是一門工程技術類的綜合性課程，其目的是使學生了解掌握以計算機為核心構建測量系統或測控系統時所涉及到的各種技術。這門課程是測控、自動化等本科專業普遍開設的一門專業課，通常要求學生在修完“微機原理(或單片機原理)”、“自動控制原理”、“傳感器技術及應用”等課程后必修或選修的。該課程內容豐富且自成體系，對不同學校的不同本科專業來說，一般會根據專業自身特點和定位調整授課內容和課程主線。[2] 總的說來，該課程的授課內容彈性較大。儀器學科將這門課程作為碩士研究生專業課程的目的是使學生掌握計算機測控系統的基本工作原理、技術構成和實現方法，初步具備簡單的計算機測控系統設計、調試和運行維護的能力，為后續開展課題研究奠定基礎。[3] 在研究生生源多數出自測控等相關本科專業的情況下，因為學生已經在本科階段學習過這門課程，我們在開展教學時主要強調不能簡單重復或加強本科所學知識，而是根據后續研究需求通過大型實例和大量的實踐訓練提升學生的系統綜合設計、調試能力。
隨著研究生招生規模的逐年擴大，我校儀器學科碩士研究生的生源呈現出多樣化、復雜化的發展趨勢，師范類、理科類、三本專業等生源比例不斷擴大，多數理工科專業學生也并非源自測控、光信等相關本科專業。上述客觀事實對《計算機測控技術》研究生課程教學的正常開展產生了較大影響。主要原因歸納如下：①大多學生在本科期間沒有學習過傳感器、測控電路等課程，對各種物理量的采集轉換方式、輸入信號調理電路的組成等缺乏基本的認識與了解。②學生對控制系統中的各種常用執行部件缺乏必要的了解，甚至連最基本的概念都不清楚。③學生在本科期間雖然已學過微機原理等課程，但大多數學校的實驗環節過分依賴成套的商品化實驗設備，即實驗箱，這些設備降低了教師的實驗準備工作量，卻使實驗停留在要求學生按圖接線、記錄數據等認知、驗證階段，無法培養學生的動手能力、設計能力以及創新能力，也造成了學生對計算機體系結構、硬件組成、工作原理等沒有真正掌握。④部分學生在考研過程中忽視了正常課程學習，造成了高分低能的畸形現象。
根據以上分析，在研究生生源多樣化、生源基礎差異較大、學生普遍缺乏必要前序課程知識、動手能力較弱的前提下，按照傳統教學組織形式開展《計算機測控技術》的研究生課程教學不僅無法完成課程任務，也會使學生由于難度大而喪失學習信心。
二、授課內容與授課方式
隨著科技發展水平的日新月異，構成測控系統核心的計算機系統其性能不斷提升、種類日益豐富，計算機測控系統的組成形式、技術種類也不斷拓展，更加靈活。研究生在后續課題研究和工程實踐中需要逐步適應技術的不斷更新換代和更新速度的不斷提高。但從另一個角度來講，在一年的理論課學習階段，每門課程的課時不可能太多，且有逐漸減少的趨勢。對儀器學科的學生來說，每門專業基礎課和專業選修課的課時都限定在32個課時之內。學生基礎薄弱、課程技術內涵層次豐富、授課課時有限，上述多種因素交叉作用，要達到教學目的，就必須適應現狀并且對授課內容和授課方式進行改革。
針對研究生有較高知識層次和較強學習主動性的特點，我們首先改變了傳統授課方式。
在研究生階段，學生已具備一定的專業知識和自學能力，以學生為主導的現代教育理念[4]在課堂教學中具有較強的可實施性。正因如此，在課程教學中參考國外教學方式，比如，課堂中對難點、重點內容，多采用提問、學生小組討論和回答的方式，以激發學生的學習興趣和參與意識;課程中弱化理論推導，僅簡單介紹方法、思路及結果的應用，具體推導過程留給學生課后完成;布置思考題和大作業，鍛煉學生課后收集資料、閱讀并理解文獻、靈活運用知識解決實際問題的能力。[5]
在采用變被動接收為主動學習的課程授課方式前提下，在擬定教學內容時把大量外延擴展內容放在課外，鼓勵學生自學，對課內教學內容進行濃縮。課程內容主要包括：
1.緒 論(2課時)
通過學生日常接觸到的測控系統示例引導學生分析計算機測控系統的組成及其特點，進而總結歸納計算機在測控系統中的典型應用方式;根據技術發展現狀介紹測控系統中常用的計算機系統種類，強調根據需求選擇計算機;要求學生查閱資料了解計算機測控系統中的新技術和發展趨勢。 2.輸入輸出接口技術與輸入輸出通道(6課時)
主要包括輸入輸出控制方式和輸入輸出接口設計方法;輸入輸出通道組成及常用技術;輸入輸出通道的抗干擾措施。要求學生熟悉各種輸入輸出控制方式的特點，在接口設計過程中強調根據信號特點和系統需求選擇合適的控制方式并以此為基礎完成接口設計。輸入輸出通道主要圍繞實際工程需求分析各組成部分的技術參數和器件選擇原則，并根據應用特點介紹相應的功能電路。要求學生根據應用需求和特點了解從傳感器選擇、傳感器信號調理、輸入接口到輸出接口、輸出信號調理、執行部件驅動等完整過程的設計原則。
3.數字控制器的模擬化設計(2課時)
以課題中用到的溫度控制系統為例講解數字PID控制器的設計及參數調整方法。
4.測量數據處理方法(4課時)
通過實際程序實例講解量程切換和標度變換、零位及靈敏度誤差校正、非線性校正、數字濾波等測控系統中常用的數據處理方法。
5.計算機測控系統設計(4課時)
用比較完整的課題實例與學生一起分析計算機測控系統的一般設計步驟、主要考慮的問題以及設計原則和設計方法，引導學生考慮性價比等實際工程中必然會涉及的問題。
6.多機測控系統和測控系統的可靠性保證(2課時)
根據技術現狀分析測控系統的組網方法及常用通信手段;講解如何在系統構建過程中提高系統的軟、硬件抗干擾能力和電磁兼容等能力。
7.課程實驗(12課時)
采用開放實驗內容和開放實驗室方式完成課程實驗。
三、課程實驗
對工程技術類課程來說，實驗對加深相關知識的理解、鍛煉學生解決實際問題的能力有重要作用。[6] 但作為一門綜合性課程，12課時的實驗不足以使學生熟悉實際工程中的計算機測控系統設計過程和調試過程。正因如此，實驗內容和實驗實施方式必須進行調整。
在實際實施過程中，改變以前由教師指導完成固定實驗的方式，將教師的科研成果轉化為實驗素材，制作電路板后由學生根據需要自己選擇器件完成焊裝;之后完成三個基礎實驗：V/F轉換及頻率量輸入，溫度采集，人機接口實驗;在三個基礎實驗之上，由學生選擇相應的傳感器和執行部件，自己設計接口電路并編寫程序實現特定功能。
實驗過程完全開放，實驗室提供基本調試工具和場地，學生可根據自己的時間靈活安排實驗時間。除規定的實驗學時外，學生可以根據自己的興趣增加時間;也可以把電路板帶走進行調試。教師實驗輔導和答疑方式靈活，學生有問題既可當面探討，也可以郵件或其他方式提問。
四、課程考核方式
與強調動手能力培養的實踐方式相配合，課程考核不再采用答卷形式，課程考核成績由兩個部分組成：一部分是對實驗過程、結果的總結分析;一部分是根據給定的設計題目，查資料完成實際計算機測控系統的設計方案，包括硬件實現方案和軟件實現方案。學生完成以上兩個設計報告后，需結合自己的報告與教師進行方案設計交流，探討方案存在的問題。
近三年的教學實踐表明，以工程化為主導對授課內容和授課方式、實驗內容和實驗方式、課程考核方法等進行改革，較好地促進了儀器專業《計算機測控技術》課程的教學效果，提高了學生的學習興趣和學習主動性，為學生后續開展課題研究奠定了基礎。
參考文獻
1 朱高峰.關于中國工程教育的改革與發展問題[J].高等工程教育研究，2005(2)：1～9
2 羅勝等.與專業培養方向相結合的專業技術課程改革探討[J].現代教育技術，2009(8)：117～119
3 北京信息科技大學碩士研究生培養方案，2009
4 陳琳.現代教育技術[M].北京：高等教育出版社，2006
5 孟洲等.《光纖傳感技術》研究生課程改革探討[J].中北大學學報(社會科學版)，2007(2)：98～100
6 王威等.構建實踐性教學環節 加強研究生實踐能力培養[J].高等教育研究學報，2009(S1)：43～45
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