肖隽亚 张聚伟 付主木 史敬灼

河南科技大学 河南洛阳 471003

智能仪表课程教学研究与探索*

肖隽亚 张聚伟 付主木 史敬灼

河南科技大学 河南洛阳 471003

智能仪表是一门综合设计实践类课程。为了提高教学效果，营造良好的教学氛围，必须开展科学的教学方法和手段的改革，从而激发学生的学习积极性，提高学生的实践能力。

智能仪表；教学改革；综合实践

智能仪表是一门综合性设计实践类课程，是工科院校电专业主干课程。智能仪表课程的主要内容包括：智能仪表的软硬件系统结构设计，模拟量、数字量的前向通道与后向通道设计，人机接口与通讯接口设计，数字滤波方法、误差校正和量程变换等数据处理算法，以及常用的提高仪器仪表可靠性的硬件和软件方法等。

课程的教学目的是让学生掌握智能仪表的基本工作原理和设计方法，综合培养学生的系统设计思想和工程实践能力。随着科学技术的发展，社会迫切需要一批具有扎实的理论知识和技能和有一定创新能力的人才。鉴于此，我们在改革教学方法，加强实践环节、注重个性发展和提高学生创新能力等方面进行了一些探索。

一、课程理论教学的改革

课程理论知识教学环节的问题在于教学方法、手段陈旧。教师是以教材的章节顺序，依次讲述每个知识点，使学生在学习过程中无法建立系统性和全局观。理论教学的改革主要有以下4方面。

1.案例教学

案例教学法采用先任务或应用、后方法、再原理的模式。以实际情境和问题为思考的出发点,让学生从具体问题着手做理论思考和分析,设想解决问题的途径,探讨方法的科学性、合理性,最终理解有关理论。

例如：在讲授显示章节时，选择不同的显示方式(如LED，数码管，CRT，LCD等)，通过对同一任务的功能实现，可比较各种显示的特点及区别。实例可在生活中方便找到。以案例为基础展开学习和教学过程的方法，更能激发学生的学习热情与兴趣，加深学生对基本原理、概念的理解和应用。

2.任务驱动式教学

任务驱动式教学是指让学生在教师预先给定的“任务”的驱动下进行学习，目的是引导学生由简到繁、由易到难、循序渐进地完成一系列“任务”，从而使其获得清晰的思路、方法和知识脉络，在完成“任务”的过程中，培养其分析问题、解决问题以及程序设计的能力。

在相关章节的开始，布置大作业的基本要求，章节结束后，在规定时间内网络提交作业。大作业可以是一个设计任务(例如：多通道数据采集系统)，也可以是某个方向的资料查询(例如：通信协议的发展)。

本课程结束后，教学任务安排2周的课程设计。在课程的开始周，布置课程设计任务、基本功能和技术指标。任务功能的选定基于有输入输出通道的设计、键盘、显示、通信等功能。例如：多路温度巡检仪、无纸记录仪、智能家居安防系统设计等题目。

3.引入多媒体技术

由于智能仪表课程有一半时间是在教室学习理论课，为了避免授课内容不直观、枯燥，造成理论与实践脱节。我们引入多媒体技术，利用Proteus教学仿真平台的良好性能，在讲解原理的同时，可直观地演示案例的工作全过程，达到所见即所得的效果。

4.建立网络平台

随着互联网的高速发展，通过几年的努力，该课程已建立了资源共享的网络平台。目前主要有以下几方面内容：电子课件、课程案例、虚拟实验室、教学大纲、参考书籍、实验指导、辅助教学软件、专项讨论区和答疑区等。该平台是学生课内学习的延伸，为学生自学创造了良好的学习条件。

二、课程实践教学的改革

课程实践环节的问题在于实验设备陈旧匮乏，开放资源少，实验手段落后。由于实验多为验证型实验，造成学生动手机会少，束缚了学生的求知欲和探索欲。严重违背了课程的开放性、灵活性和先进性的设计理念。实践教学的改革主要有以下4方面。

1.实验教学的改革

实验教学的设计以学生为主体，遵循“点—线—面”原则，按照基础性实验、综合性实验、设计性实验依次递进组织内容。原则上减少验证性实验，增加学习开发实验，扩大自主设计实验。其中，基础性实验和综合性实验属于学习环节。设计性实验(指大作业和课程设计)属于自主设计环节。基础性实验是各种实践教学的基础，实验内容与理论课的课程大纲紧密相关，是课程重点。综合性实验是基础性实验的综合运用，是从验证性实验到设计性实验的转变过程，培养学生独立设计开发应用系统的能力。设计性实验是学生设计创新的窗口，以Proteus仿真平台为基础，由学生自己动手设计制作电子系统，培养学生实际动手能力。我们正努力将智能仪表的实践教学渗透于课程的每一环节。

2.建立虚拟实验室教学平台

针对本课程突出的系统性、实践性强，消耗量大的特点，通过多年的教学和探索，我们在教学中引入Proteus教学仿真平台。该平台可通过图形仿真模拟的方式，模拟实际电路。学生在系统论证后，通过设计电路，可在平台上直接搭建系统，不仅省去了购买元器件、制电路板、购买仿真器材，购买测量仪器等资金投入，而且可实时仿真，实验结果所见即所得。

在实践过程中，仿真平台是学生进行科技创新的良好工具，所有实践创新活动可利用此平台进行仿真后，再利用实验室资源进行实际系统验证，这样可充分利用实验设备等各种实验资源。

经过4年网络平台的建设，已有大量学生借助此平台进行学习和设计，成为课程设计、毕业设计、电子设计大赛等设计环节的重要组成部分。同时，我们也根据仪表行业的发展、元器件的发展和学生提出的需求,不断更新实验内容,不断完善网络平台的建设。

3.科研引入教学

为了使学生能渗入到实际设计生产中，了解新的设计理念、新技术和行业新趋势。将有兴趣的学生引入到横向科研项目中，通过课余时间参与研发活动，提高学生综合应用知识的能力和独立解决问题的能力。教学团队近4年中立项纵向课题：校级6项，省级1项，国家级1项。横向课题3项，学生通过参与科学研究，将所学知识与实际工程相结合，从而提高学生综合运用知识的能力。

4.实践环节成绩评定的改革

成绩评定的标准也是学生对待实践环节的态度是否端正、积极的主要因素之一。在以教师为主导、学生为主体的创新型人才培养模式下，成绩评定的方法不再以报告为惟一评分材料。评分标准更注重创新和动手能力：注重提交内容的可重现性,而不是报告是否完整,书写是否工整；更注重实践过程,而不是千篇一律的实验结果。在自主设计类的题目中,鼓励学生采用不同的方法完成个性设计。加大实践环节的成绩在课程总成绩的权重,激发学生设计的积极性和创新性。

三、结束语

针对以上教学手段、教学方法以及实践环节的改革，在实践教学中取得了一些成效。通过理论与实践相结合的教学方法，加强学生的实践环节，使学生在从事系统设计时，有系统化、结构化和模块化的设计理念。可融会贯通地、灵活有效地利用所掌握的资源，通过各方案的论证比较，选取最适合的方案和实现手段。从而增加学生对综合设计性题目的理解，消除学生对系统设计的神秘感和恐惧感，树立自信心。

[1]徐和飞，牛秦洲，蒋存波.电气信息类专业基础主干课程教学模式的探索与实践[J].高教论坛，2009，9：60～61

[2]唐鸿儒，黄亚忠，夏扬，等.智能仪表设计基础课程教学实践[J].电气电子教学学报，2009，31(3)：27～28

[3]徐巧玉，蔡海潮，尚振东，等.测试技术实验教学改革的研究与实践[J].中国现代教育装备，2009，11：107～108

A teaching research on the course of intelligent instrument

Xiao Junya, Zhang Juwei, Fu Zhumu, Shi Jingzhuo
Henan university of science & technology, Luoyang, 471003, China

Intelligent instrument is a course about integrated design and practice. In order to improve teaching effectiveness and create a good teaching atmosphere, it is necessary for us to make a scientific reform in teaching methods which will stimulate the enthusiasm of students and improve their practical ability.

intelligent instrument; teaching innovation; comprehensive practice

2010-06-19

肖隽亚，硕士,讲师。张聚伟，博士，副教授。付主木，博士，副教授，系主任。史敬灼，博士，教授，副院长。

*本文系河南科技大学教育教学改革计划项目(2007Y-061)。