呂青，何小剛

摘要：目前，在智能儀器設(shè)計課程教學中，依靠平面、靜態(tài)教材，依靠實驗室內(nèi)實驗，很難提高教學質(zhì)量。采用把本課程所面對的典型智能儀器實物“搬到”課堂上來，把實際儀器一層層的“剝開”，把碰到的問題和知識點結(jié)合起來，把分析解決問題的方法充分展開。充分利用信息社會帶來的各種便利條件把課堂的空間和時間加以延伸，把展現(xiàn)的手段加以擴充，最終夠成了“智能儀器設(shè)計”的立體化教學。通過教學改革調(diào)動了學生的學習興趣，使學生學會了積極思考。

關(guān)鍵詞：智能儀器設(shè)計；立體化教學；改革研究

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）24-0055-02

“智能儀器設(shè)計”是一門實踐性較強的專業(yè)課，是對前期所學的單片機原理、微機原理、嵌入式系統(tǒng)和傳感器與檢測技術(shù)等課程的內(nèi)容進行深化、延伸和補充的課程。它融合多項新技術(shù)，對實踐性要求很高。該門課程的目的一是幫助學生溫習、鞏固本學科基礎(chǔ)知識；二是鍛煉其分析、解決問題的能力，增強學生的動手能力。但在實際教學中，現(xiàn)有教學模式存在很多問題。

一、面對的問題

近些年來由于高等學校擴招，學生人數(shù)不斷增加，課程教學采用大班授課，互動性較差；智能儀器設(shè)計的課堂教學24學時、實驗8學時、課程設(shè)計的時間1周，這些教學環(huán)節(jié)的時間都比較短；實踐環(huán)節(jié)中去企業(yè)實習，普遍也不允許實習學生實質(zhì)性接觸現(xiàn)場儀器儀表；加之學生對課程的認識不清等教學環(huán)節(jié)的原因，使該課程教學存在以下一些問題：①學生對自動化專業(yè)認識不足，對工業(yè)自動化將面對的儀器儀表領(lǐng)域認識十分膚淺。②缺乏課堂的知識與工業(yè)現(xiàn)場智能儀器設(shè)備、系統(tǒng)之間的聯(lián)系。③分析問題能力較差，沒有建立起來知識—問題—方法之間的聯(lián)系。④實踐動手能力較弱。⑤死記硬背較多，思考較少。⑥課堂氣氛不夠活躍。針對這些問題，必須要解如下問題：①我們在學習什么？該課程所面對的智能儀表設(shè)備、智能儀器系統(tǒng)是什么？②我們設(shè)計的智能儀表設(shè)備、智能儀器系統(tǒng)會碰到哪些問題，為什么有這些問題，如何用我們的知識去解決？③我們分析問題的思路是什么？這種分析問題的思路能推廣嗎？④如何調(diào)動學生的學習興趣，如何讓學生更多地思考？

二、改革思路

為了解決以上這些問題，保證和提高教學效果，各個學校都在不斷地對智能儀器設(shè)計課程的教學進行改革，以期更加適應這門課程的特點。筆者在教學工作中參與和實踐了這門課程的一系列教學環(huán)節(jié)，對于我院該課程的教學進行了一些思考，提出實施了“智能儀器設(shè)計”的立體化教學改革。教學改革的思路是：不僅僅是依靠平面、靜態(tài)教材和實驗室內(nèi)的實驗。應當把本課程所面對的典型智能儀器實物“搬到”課堂里來，必須把智能儀器設(shè)備一層層的“剝開”，必須把問題和知識結(jié)合起來，把分析解決問題的方法充分展開。我們還應當充分利用信息社會帶來的各種便利條件把課堂的空間和時間加以延伸，把展現(xiàn)的手段加以擴充。最終形成了“智能儀器設(shè)計”的立體化教學。當然，研究建立這種立體化的教學環(huán)境中的問題，收集、整理這種立體化的教學環(huán)境的材料，最終搭建這樣一個立體化的平臺將是本教學改革要解決的問題。

三、教學改革的內(nèi)容

1.教學模式。針對學生缺乏實踐認識的問題，將復雜儀器儀表的內(nèi)部以圖像、動畫的方式引入課堂。針對本課程的第一章緒論，以錄像、動畫等方式，把電力、冶金、化工等典型的過程工業(yè)現(xiàn)場及典型的控制系統(tǒng)現(xiàn)場用到的典型儀器儀表引入課堂，使學生加深對專業(yè)、對課程的整體認識。針對以后各章，以錄像、動畫等方式首先把問題的細節(jié)形象地展示出來，然后分析解決問題的思路和方法，并結(jié)合仿真、現(xiàn)場實際運行效果檢驗解決問題的方法。采用這樣的方法，首先可以讓學生充分認識、了解實際儀器儀表設(shè)備，其次，可以讓學生提高學習興趣，最關(guān)鍵的是讓學生潤物無聲、循序漸進的掌握了分析問題的方法。完成這一目標的關(guān)鍵是如何在眾多的工業(yè)控制行業(yè)、眾多的控制系統(tǒng)中選擇合適的儀器儀表材料，如何比較深入、細致地取得這些現(xiàn)場素材以及如何整理、制作這些圖像、動畫。從事本教學改革研究的課題組成員、不僅多年從事“智能儀器設(shè)計”的教學工作，且均具備現(xiàn)場調(diào)試工作的經(jīng)驗。同企業(yè)也有著密切的聯(lián)系，為預期完成工作奠定了良好的基礎(chǔ)。

2.課程教材。智能儀器設(shè)計是第7學期的課，在此之前微機原理及其課程設(shè)計已經(jīng)上過了。智能儀器系統(tǒng)和微機系統(tǒng)的內(nèi)容類似，都包含有微處理器、數(shù)據(jù)采集技術(shù)、通信接口技術(shù)、抗干擾技術(shù)、數(shù)據(jù)處理程序和外設(shè)等。兩面課程的內(nèi)容交叉，但是智能儀器的教學內(nèi)容不能和微機原理雷同，否則學生沒有興趣重復聽。改變傳統(tǒng)教材的內(nèi)容結(jié)構(gòu)，以一個大型智能儀表為例，整本書的全部內(nèi)容都是圍繞這個實例來講解，把常規(guī)教材中的抽象章節(jié)具體、形象化，吸引了學生的求知欲和學習興趣。常規(guī)的教材是平面的，無法立體、全方位地展現(xiàn)知識內(nèi)容。如果僅是把傳統(tǒng)的教材配合一些多媒體的教學，也無法做到有機的結(jié)合。要想通過立體化教學，使學生全面認識、掌握本課程的相關(guān)知識，應當綜合考慮各種新媒體的應用，使各部分內(nèi)容相輔相成，有機結(jié)合。

3.課件。在整理典型智能儀器儀表資料的基礎(chǔ)上，制作包含現(xiàn)場視頻，問題解剖，仿真分析，實驗驗證的綜合課件，補充、彌補紙質(zhì)教材的不足，使教學課件不再是課程教材的章節(jié)重點的截取。

4.課外互動平臺。以微信等形式構(gòu)建新型課外互動平臺，開通教學微信。規(guī)定學生必須參加微信互動，擴充教學的空間與時間，做到人人參與互動。

5.考核方式。課程的教學改革是一個系統(tǒng)工程，學生成績考核體系是整個教學模式開展的指揮棒，起著折射教學重點、督促學生學習和檢驗教學效果的重要作用。沒有科學的考核體系監(jiān)督，學生缺乏動力，不積極、不熱情，很多教改項目最后也會流于形式，達不到設(shè)定的目標。需要改變一紙試卷定成績的做法，這明顯既不合理也不科學，需建立公正公平的課程成績評價體系?？梢园鸦又R、科技寫作、資料收集整理、分析問題能力等納入考試范圍，設(shè)計出新的考試方式，鼓勵學生的創(chuàng)新性學習和思考。

四、改革效果

在我校自動化2009、2010級學生實施了智能儀器設(shè)計課程的教學改革，該教學新方法激發(fā)了學生由被動學習轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極主動學習。兩個月的課程學習時間，大部分學生不僅僅是設(shè)計，還能完成制作一個智能儀表的全過程。許多同學課程學習期間設(shè)計的儀器儀表參加了如“美新杯”物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、“飛思卡爾杯”全國大學生智能車比賽等，并獲了不錯的成績。通過實施的“智能儀器設(shè)計”的立體化教學改革，能達到培養(yǎng)學生的實踐能力、創(chuàng)新能力及動手能力的目的。

參考文獻：

[1]夏路易.單片機原理及應用——基于51與高速SoC51[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011.

[2]王祁.智能儀器設(shè)計基礎(chǔ)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.

基金項目：本論文由2012年山西省高等學校教學改革重點項目2012023資助。

作者簡介：呂青（1975-），博士，副教授碩士生導師，從事智能儀器設(shè)計方向的教學和科研工作。endprint