馬喜強 楊 芳 李濟順河南科技大學 河南洛陽 471003

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測控電路課程教學改革探討

馬喜強 楊 芳 李濟順
河南科技大學 河南洛陽 471003

摘 要：介紹了測控電路課程教學內(nèi)容的優(yōu)化調(diào)整，提出了以典型測控系統(tǒng)案例為主線、誘思探究教學法相結(jié)合的教學模式，全面提高學生的綜合素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：測控系統(tǒng)；教學模式；誘思探究

1　優(yōu)化教學內(nèi)容

1.1授課內(nèi)容與時俱進

測控電路課程的教學目的是熟悉怎樣運用電子技術(shù)來解決測量與控制中的任務，它不是一般意義上電子技術(shù)課的深化與提高，而是著重講清如何在電子技術(shù)與測量、控制之間架起一橋梁，實現(xiàn)二者之間語言的翻譯與溝通，學會如何在測量和控制中運用電子技術(shù)，如何與光、機、計算機緊密配合，實現(xiàn)測控的總體思想，圍繞精、快、靈和控任務的其他要求來選用電路、設計電路［1］。因此，在制定教學大綱時應充分了解并熟悉近幾年內(nèi)測量及控制領(lǐng)域出現(xiàn)的新進展、新技術(shù)、新器件、新方法，如MEMS傳感器、光纖光柵式傳感器、光譜共焦式傳感器、可穿戴眼鏡、全息照相、裸眼3D技術(shù)、OLED顯示技術(shù)等，通過這些新技術(shù)的介紹，可以充分調(diào)動學生的課堂積極性，開闊學生視野，拓展學生思路，寓教于樂。

1.2突出教學重點

信號轉(zhuǎn)換與放大、共模抑制比、測量電橋、信號與噪聲的分離、信號的調(diào)制解調(diào)、濾波器，各種電子器件和集成電路的工作原理、構(gòu)成等在模擬和數(shù)字電子技術(shù)課程中已經(jīng)講述；測試信號的時域、頻域分析，拉普拉斯變換、傅立葉變換、Z變換等知識點在信號與系統(tǒng)課程中已經(jīng)講述；計算機測試系統(tǒng)的組成、微處理器的選擇、嵌入式計算機測試系統(tǒng)、虛擬儀器測試系統(tǒng)等教學內(nèi)容在嵌入式計算機原理與應用課程中已經(jīng)講述［2］。所以以上知識點無須再講，本課程只注意它們的外特性，講述其應用，如何構(gòu)成所需的功能電路，著重于測控系統(tǒng)設計思路及測控電路在其中的作用。在講授過程中，應突出教學重點，面面俱到非常難，共性東西一帶而過，體現(xiàn)特點的地方詳細講解。

2　以典型測控系統(tǒng)案例為主線的教學模式

測控電路課程本質(zhì)上來講所有章節(jié)都應是不可分割的整體，在典型測控系統(tǒng)中可以涵蓋所有的教學內(nèi)容及知識點，并且某些教學內(nèi)容需要結(jié)合實際案例才能講解透徹，現(xiàn)有的教學模式通常是先全部教授完理論課程及知識點，然后講解實驗課，如講解放大器時只是單一的Multisim仿真，講解傳感器、AD電路時只是簡單的器件識別，致使學生一葉障目，不能較好地把握測控系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)［3］。

典型測控系統(tǒng)案例，是指能夠囊括的測控電路各章節(jié)知識點的綜合性實驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠針對學生已經(jīng)學習過的信號采集、信號放大、信號調(diào)制解調(diào)、信號分離、信號運算、信號轉(zhuǎn)換、旋轉(zhuǎn)編碼器、邏輯與數(shù)字控制等內(nèi)容，使學生了解實際工程測控系統(tǒng)的構(gòu)成及各個環(huán)節(jié)所完成的工作。授課教師應重視理論聯(lián)系實際，全面考慮課程系統(tǒng)性，應有目的地選擇典型系統(tǒng)案例，并以此典型系統(tǒng)為教學主線，將整個系統(tǒng)的開發(fā)過程緊密聯(lián)系在一起進行介紹，由點到面，讓學生們在解決實際問題、思考問題的過程中一步步地掌握各個章節(jié)的知識點。在實際的項目實踐中，典型測控系統(tǒng)主要由傳感器（測量裝置）、測量控制電路和執(zhí)行機構(gòu)三部分組成，一般這樣的典型系統(tǒng)都是以大中型系統(tǒng)居多。本課題組研發(fā)的高鐵軸承耐久性能試驗臺就是這樣一類典型系統(tǒng)，以下進行詳細介紹。

圖1　試驗臺載荷譜

本試驗臺可以模擬高速鐵路軸承的復雜工況，測試高速鐵路軸承的耐久性，對軸承各項性能進行測試和驗證，以滿足高速鐵路發(fā)展的需要。試驗臺載荷譜要求如圖1所示，高鐵軸承耐久性能試驗臺應能夠依據(jù)該載荷譜進行運行試驗。試驗臺的工作原理如圖2所示，試驗臺結(jié)構(gòu)包括PLC控制系統(tǒng)、轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)、潤滑冷卻系統(tǒng)、液壓加載系統(tǒng)、溫度測量系統(tǒng)、振動測量系統(tǒng)等。試驗臺測控系統(tǒng)的總體方案如圖3所示，該試驗臺采用以PLC控制器為核心的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對被測信號的調(diào)理、數(shù)據(jù)采集、驅(qū)動單元和液壓元件的控制。

圖2　試驗臺工作原理

圖3　控制系統(tǒng)總體方案

將整個系統(tǒng)依據(jù)由點到面，再由面到點的過程為學生鋪陳開來，將整個系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間的關(guān)系及子系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間的關(guān)系理順，并適時地將所涉及的理論知識點及該知識點的具體應用緊密結(jié)合起來，使學生能夠高屋建瓴地把握測控電路課程在實際工業(yè)過程中的作用及意義，牢固掌握知識，增強創(chuàng)新能力。

3　誘思探究教學法的應用

素質(zhì)教育的核心是創(chuàng)新教育，如何在課堂教學中進行創(chuàng)新教育，已成為教育工作者必須面對、探索和解決的一個重要課題。誘思探究教學法開展教學是課堂上進行創(chuàng)新教育的一種重要模式；誘思探究是根據(jù)教學的客觀規(guī)律形成的完整的教學體系，其核心是變教為誘，變學為思，以誘達思，促進發(fā)展，要求教師在教學過程中積極主動地創(chuàng)造條件，實現(xiàn)學生的主體地位，引導學生做知識的“探索者”和“研究者”［4］。

在實際的教學過程中，教師要發(fā)揮主導作用，變教為誘，善誘則思，將知識點給學生一一講解并善于設疑以激發(fā)學生的求知欲。例如，在講解繼電器功率驅(qū)動這一節(jié)時，首先將繼電器的工作原理、器件分類及應用注意事項講清楚，并結(jié)合實際的電磁繼電器裝置，說明繼電器在工業(yè)電路中所起到的自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路的重要作用，使學生對繼電器技術(shù)有個整體的把握。此時，不失時機地設疑，如何利用繼電器實現(xiàn)電梯的升降控制？設計這個電路時選擇繼電器的依據(jù)是什么？最后，提出利用前面所學的單片機技術(shù)、數(shù)碼管顯示技術(shù)等知識，能否設計出一套完整的電梯升降系統(tǒng)，使知識更系統(tǒng)化。

誘思過程完成后，應將學生的主觀能動性放到第一位，以誘達思，發(fā)揮學生的創(chuàng)造性，充分調(diào)動學生主動探求事物規(guī)律的積極性。例如，關(guān)于全息照相顯示技術(shù)的有關(guān)理論問題提出后，提示學生上網(wǎng)查閱相關(guān)的資料，讓學生提出自己的見解，相互交流，布置任務——嘗試在一塊透明塑料上劃出圖案以制作出一張全息照片，并研究它是如何工作的。在研究的過程中學生可以提出遇到的所有問題，教師則負責進行指導和啟發(fā)。在整個過程中，學生嘗到了探究的樂趣，能動性得到充分的發(fā)揮，并且教師適時地把握誘和思的關(guān)系，將二者結(jié)合為有機整體，達到事半功倍的效果。

4　結(jié)束語

測控電路課程的教學改革以此典型測控系統(tǒng)為教學主線，使學生能夠把握本課程的整體結(jié)構(gòu)，對所學知識融會貫通。同時結(jié)合了時下較為流行的誘思探究教學法，將測量及控制領(lǐng)域出現(xiàn)的新進展、新技術(shù)、新器件、新方法納入到授課過程中，讓學生寓教于樂，有利于培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力，提高學生綜合素質(zhì)。

參考文獻

［1］ 張國雄，李醒飛.測控電路［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2011.

［2］ 劉春陽，郭愛芳，尚振東.測試技術(shù)教材建設與教學模式探討［J］.中國現(xiàn)代教育裝備， 2012（17）:54-56.

［3］ 楊芳，劉義，李濟順.機械工程測試技術(shù)教學實驗內(nèi)容的探索［J］.中國現(xiàn)代教育裝備，2013（17）:46-48.

［4］ 曹廣秀，陳淑敏，李貫良.誘思探究教學在無機化學教學中的嘗試［J］.廣州化工，2011（7）:170-171.

Discussion on Teaching Reform of Measurement & Control Circuit

Ma Xiqiang， Yang Fang， Li Jishun
Henan University of Science and Technology， Luoyang， 471003， China

Abstract:In this paper， the content with Optimizing adjustment of measurement & control circuit was introduced. A new teaching mode was discussed to enhance the comprehensive quality of students， which was based on typical measurement & control system and combination with the theory of guiding-thinking and inquiring.

Key words:measurement & control system； teaching mode； guiding-thinking and inquiring

收稿日期：2015-10-20

作者簡介：馬喜強，博士，講師。楊芳，博士，講師。李濟順，博士，教授。

基金項目：河南省高等學校重點科研項目計劃（編號：15A460018）。