任海霞 李志斌 夏飛

【摘 要】《檢測技術(shù)》是一門實踐性很強的課程，注重培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力。本文針對這門課程的特點，結(jié)合學(xué)校的辦學(xué)理念，從基礎(chǔ)實驗教學(xué)、綜合實踐教學(xué)、提高科創(chuàng)等方面對該課程的實驗教學(xué)進行了改革，體現(xiàn)了分層次、多樣化的特點，取得較好的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】《檢測技術(shù)》 ? ?實驗教學(xué) ? ?實踐教學(xué) ? ? ?科創(chuàng)

《檢測技術(shù)》課程是測控技術(shù)與儀器、自動化專業(yè)的必修專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門實踐性和技術(shù)性很強的學(xué)科。隨著時代進步和科技發(fā)展，秉承上海電力學(xué)院“立足電力、立足一線、立足應(yīng)用”的辦學(xué)理念，強調(diào)學(xué)科特色傳承和拓展，作為專業(yè)主干課程的《檢測技術(shù)》需要進行課程教學(xué)改革。實驗教學(xué)作為整體教學(xué)的一環(huán)已不可或缺，其教學(xué)內(nèi)容的選取和安排是非常重要的。本文從基礎(chǔ)實驗教學(xué)、綜合實踐教學(xué)、提高科創(chuàng)等方面進行了探討，希望借此能夠幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)這門專業(yè)基礎(chǔ)課程，并提高動手操作能力和創(chuàng)新能力。

一、基礎(chǔ)實驗項目模塊化

由于該門課程內(nèi)容繁多，且隨著大規(guī)模集成電路、材料科學(xué)和微機械加工技術(shù)的快速發(fā)展， 各種新型傳感器及其檢測技術(shù)也發(fā)展得非常迅猛，教學(xué)時不可能做到面面俱到。因此， 我們根據(jù)傳感器的工作原理調(diào)整課程結(jié)構(gòu)， 將同種工作原理的傳感器分為一個模塊。

《檢測技術(shù)》實驗基于杭州英聯(lián)公司生產(chǎn)的YL2100系列傳感儀，分成5大模塊，分別為溫度、壓力、位移、轉(zhuǎn)速和差動變壓器，每個模塊又包含3到6個小實驗不等。

實驗項目分為必做模塊、選做模塊兩大類，實驗內(nèi)容分為“基本實驗”“設(shè)計性實驗”和“綜合性實驗”三個層次。學(xué)生在完成基本實驗的基礎(chǔ)上，可以利用實驗室開放時間進行自主實驗。學(xué)生不僅要學(xué)會連線、加電、讀數(shù)據(jù)，還要結(jié)合以前所學(xué)的電子技術(shù)、電路等知識，構(gòu)建基本的檢測系統(tǒng)， 加大學(xué)生自由發(fā)揮的空間， 提高實際動手能力。

比如，在完成基本的應(yīng)變片式傳感器、 差動變壓器、 霍爾傳感器實驗后，增加設(shè)計型實驗——電子秤的設(shè)計。學(xué)生可以根據(jù)學(xué)過的知識，任意選取一種傳感器，結(jié)合自己的工作特性，并加上測量電路去設(shè)計電子秤，最后對基于不同傳感器的電子秤進行比對。經(jīng)過學(xué)生自己的動腦思考和選擇比較過程，對這幾種傳感器的工作原理和應(yīng)用能有更深入地理解。這種效果比每學(xué)過一種傳感器通過直接連接實驗儀上設(shè)計好的電子秤去稱重，僅僅是讀取實驗數(shù)據(jù)的效果要好得多。

或進行溫度、轉(zhuǎn)速的PID控制系統(tǒng)設(shè)計實驗，利用Labview建立數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，把實驗數(shù)據(jù)實時傳送給計算機進行控制處理，通過設(shè)置“采樣周期”“比例系數(shù)”“積分時間”“微分時間”的參數(shù)值，以達到最佳的控制效果。結(jié)合《自控原理》《單片機系統(tǒng)設(shè)計》等先修課程，自學(xué)《智能儀器儀表》《虛擬儀器》等后續(xù)課程，前后知識融會貫通。

二、實踐教學(xué)題目工程實用化

在完成課程理論教學(xué)和實驗教學(xué)之后，安排二周左右的時間進行實踐教學(xué)。實踐教學(xué)的效果好不好，能否起到實踐教學(xué)應(yīng)有的作用，設(shè)計題目是關(guān)鍵。原先《檢測技術(shù)》實踐是掌握節(jié)流式流量測量系統(tǒng)的設(shè)計計算、系統(tǒng)調(diào)試的方法和步驟，內(nèi)容較為單一，而且和當下企業(yè)有所脫節(jié)。要從工程實際中選題、從科研項目中選題、從生活實際中選題，力求實現(xiàn)實踐教學(xué)題目工程實用化。

現(xiàn)在將實踐教學(xué)題目分成四個方向，學(xué)生可憑個人興趣自由選擇。

（一）性能提升

主要是在《檢測技術(shù)》實驗的基礎(chǔ)上進一步提高能力。其中，測溫元件自動檢定裝置是集計算機技術(shù)、電子技術(shù)、自動測試技術(shù)于一體的自動化檢定系統(tǒng)，主要用于自動檢定各種工作用熱電偶、熱電阻，還可以半自動檢定水銀溫度計、壓力式溫度計、雙金屬溫度計等?？梢越Y(jié)合誤差理論對測溫元件的精度、不確定度等基本性能進行更好地分析，有助于學(xué)生深入掌握測溫元件的檢定;還可以結(jié)合測控儀器聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對實驗數(shù)據(jù)實現(xiàn)實時采集和傳輸，加上無線傳感網(wǎng)絡(luò)去實現(xiàn)無線傳感數(shù)據(jù)。

注重發(fā)揮學(xué)生個人的思維能力和創(chuàng)造能力，讓學(xué)生結(jié)合自己的興趣自己設(shè)計題目，利用實驗室建設(shè)經(jīng)費，購置一些電子元器件，盡量鼓勵學(xué)生做出實物。比如做實驗時，很多測試信號都比較微弱，為mV級，怎么不失真地進行信號放大，怎么根據(jù)輸入信號的大小選擇合適的放大倍數(shù)等，引導(dǎo)學(xué)生進行可編程增益放大器的設(shè)計。還可以根據(jù)實驗教學(xué)需要再制定新的小項目，如直流穩(wěn)壓電源、信號發(fā)生器等。

（二）硬件開發(fā)

主要是對單片機和嵌入式系統(tǒng)進行開發(fā)，結(jié)合《單片機原理及開發(fā)》《電子制作實踐》《嵌入式系統(tǒng)》等課程，可以讓感興趣的學(xué)生繼續(xù)研究。比如，配合自動化工程學(xué)院的能耗監(jiān)控系統(tǒng)，可進行人體紅外探測器制作項目，通過系統(tǒng)設(shè)計、程序編寫、傳感器選型、實物焊接、整體調(diào)試等，讓學(xué)生了解其功能和工作原理。

（三）系統(tǒng)集成

主要是與科研相結(jié)合，一方面是教師們的科研課題，讓學(xué)生更多地參與進來，看自身能力和特長能夠完成哪一階段的任務(wù);另一方面是與校外專家合作，比如日本橫河公司，可進行各種流量計的設(shè)計。這樣所進行的實踐與現(xiàn)實聯(lián)系，有應(yīng)用背景，也有一定先進性，而不是閉門造車，既可鍛煉提高學(xué)生的實踐能力，又可使學(xué)生了解科研工作和工程應(yīng)用的主要環(huán)節(jié)或過程。

比如自動化工程學(xué)院能耗監(jiān)控系統(tǒng)實踐平臺，利用遍布學(xué)院的溫度、濕度、照度、紅外、圖像、電參數(shù)等傳感器，將綜合創(chuàng)新實驗環(huán)節(jié)放到具體的節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)中，使學(xué)生既能了解各參數(shù)檢測的基本原理，又能了解實際測控方法和對象，使學(xué)生能夠廣泛適用于多方向的就業(yè)需求。

全工況循環(huán)冷卻系統(tǒng)仿真實驗裝置布置了溫度、流量、電參數(shù)、速度等參數(shù)的傳感檢測單元，可以真實模仿工業(yè)領(lǐng)域中的循環(huán)冷卻系統(tǒng)，具有一定的典型性和代表性，能夠以點帶面。學(xué)生通過親自設(shè)計、焊接、調(diào)試和組裝系統(tǒng)中的典型模塊，到最后完成系統(tǒng)控制，全面掌握工程測控系統(tǒng)的建模、分析、控制器設(shè)計和調(diào)試等方法。

機器視覺創(chuàng)新實驗開發(fā)平臺可以完成多個圖像處理實驗，包括匹配定位、尺寸測量、顏色分析、缺陷檢測等，可以幫助學(xué)生更好地了解視覺檢測在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，可以讓學(xué)生了解視覺檢測系統(tǒng)的建立，鞏固和掌握圖像處理技術(shù)的基本技能，不僅培養(yǎng)了學(xué)生對視覺檢測知識的深入理解和掌握，還可以鍛煉學(xué)生的研究能力、創(chuàng)新思維以及獨立解決技術(shù)難題的能力。

（四）智能算法

主要結(jié)合我校的重點實驗室能耗監(jiān)控系統(tǒng)進行，可進行故障診斷、能耗采集、策略研究、組態(tài)軟件等等，讓學(xué)生更好地掌握數(shù)據(jù)采集與傳輸、信號測量與轉(zhuǎn)換、控制理論、總線等。

實踐教學(xué)環(huán)節(jié)提高了學(xué)生的實踐能力，為學(xué)生做好畢業(yè)設(shè)計以及從事工程技術(shù)工作打下了良好的基礎(chǔ)。

三、課外創(chuàng)新活動經(jīng)?；?/p>

將學(xué)有余力的學(xué)生組織起來，成立了創(chuàng)新制作小組，依托大學(xué)生科技創(chuàng)新項目，開展課外科技活動。所有課外科技創(chuàng)新項目的創(chuàng)意均來源于學(xué)生，并按興趣自由組建團隊，聘請指導(dǎo)教師對項目的實施進行指導(dǎo)。專家組在選題答辯的基礎(chǔ)上確定每年的課外科技創(chuàng)新活動的研究方向，對項目進行可行性方案論證，分層次確定推薦項目（國家、上海市、學(xué)校、學(xué)院）和資助經(jīng)費。

要求課程主講教師科研教學(xué)并舉。教師只有積極投身于科學(xué)研究，才能把在科技創(chuàng)新活動中獲取的知識和創(chuàng)新的知識不斷融入課程體系和教學(xué)之中，才能居高臨下地用科技創(chuàng)新的思維培養(yǎng)學(xué)生獲取知識的能力和解決問題的本領(lǐng)。

在科創(chuàng)項目激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣下，鼓勵學(xué)生積極參加學(xué)科競賽活動?！帮w思卡爾”杯智能汽車競賽是教育部高等學(xué)校自動化類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會倡導(dǎo)的大學(xué)生科技競賽之一。該競賽是以迅猛發(fā)展、前景廣闊的汽車電子為背景，涵蓋自動控制、模式識別、傳感器技術(shù)、電子、電氣、計算機、機械與汽車制造等多學(xué)科跨專業(yè)的創(chuàng)意性比賽。學(xué)生在“飛思卡爾”杯智能汽車競賽中，無論是華東賽，還是全國賽，均取得過優(yōu)良的成績。這不僅使大學(xué)生獲得了扎實的基礎(chǔ)知識，提高了軟硬件開發(fā)能力，而且培養(yǎng)了學(xué)生的協(xié)作精神和科學(xué)嚴謹?shù)淖黠L，增強了他們的創(chuàng)新意識，是一條行之有效和具有可操作性的人才培養(yǎng)之路。經(jīng)過創(chuàng)新制作鍛煉，學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力得到了很大提升。

四、結(jié)語

本文對《檢測技術(shù)》課程的實驗教學(xué)內(nèi)容進行了探討，通過基礎(chǔ)實驗項目模塊化、實踐教學(xué)題目工程實用化、創(chuàng)新活動經(jīng)常化，構(gòu)建了“實驗+實踐教學(xué)+科創(chuàng)+學(xué)科競賽”的立體化課程體系，提出了不同方向的實踐課題供學(xué)生自由選擇，更注重學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，提高了教學(xué)效果。

【參考文獻】

[1] 姚克明，羅印升，王小蘭.“傳感器與檢測技術(shù)”課程教學(xué)改革探討[J].職教通訊，2013（36）：15-16.

[2] 鐘秉翔.《自動檢測技術(shù)》課程實驗教學(xué)改革探索[J].職業(yè)時空，2010，6（4）：115-116.

[3] 陳薇娜，陳樂平，萬寶方.大學(xué)生科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式的探索與研究[J].教育界，2012（36）：156-157.