徐霞，張美鳳

(常州工學院電氣與光電工程學院，江蘇常州213002)

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測控技術(shù)與儀器專業(yè)教學資源庫的建設與應用

徐霞，張美鳳

(常州工學院電氣與光電工程學院，江蘇常州213002)

摘要：為增強學生對整個測控專業(yè)知識體系的了解和掌握、培養(yǎng)學生可持續(xù)學習的能力，課題組以測控系統(tǒng)中的信息處理為主線，按照知識點、知識單元、知識領(lǐng)域即點線面、擴散、非線性的方式來重構(gòu)知識，運用LabVIEW、Matlab、VB、Flash、Java等工具，開發(fā)了以“非線性、協(xié)同性、開放性”為特色的測控專業(yè)教學資源庫。通過此教學資源庫的使用，提高了學生自主學習、協(xié)作學習的能力，同時也逐步培養(yǎng)了學生綜合應用所學知識進行創(chuàng)新的能力。

關(guān)鍵詞：測控技術(shù)與儀器；教學資源庫；非線性；協(xié)同性；開放性

隨著科技的發(fā)展，測控技術(shù)領(lǐng)域的新理論、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，專業(yè)新知識不斷增加，僅僅通過課堂教學已不能完全滿足學生對知識的學習。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，基于Web的網(wǎng)絡教育逐步應用到教學中[1]，但目前的網(wǎng)絡教育大多都是以課程為單位進行建設，知識比較孤立、分散，學生學習時也只是就某門課程展開學習，很難從整體上系統(tǒng)把握整個專業(yè)的知識體系。另外，在課程的網(wǎng)絡教學中一般都設置有協(xié)作學習模塊，但缺乏相關(guān)的協(xié)作機制及協(xié)作主題的支持，效果并不理想[2]。

筆者所在的教學團隊以測控系統(tǒng)的信息流為主線，構(gòu)建信息獲取、信號調(diào)理、信號檢測與傳輸、信號處理等模塊的知識體系，充分利用網(wǎng)絡技術(shù)與教育技術(shù)的互動關(guān)系，開發(fā)測控專業(yè)教學資源庫，為學習者提供全面信息化支持的學習資源和環(huán)境，在組織形式上將以學生的認知結(jié)構(gòu)為主線，從測控專業(yè)簡單的知識點向外擴展成線，再由線延伸至面的方式對教學資源進行集成，既有利于學生對當前所學知識的掌握，又兼顧學生可持續(xù)學習能力，有利于學生的自主學習和探究學習。

圖1　教學資源庫的體系結(jié)構(gòu)

1主要教學問題

隨著科技的發(fā)展，測控專業(yè)的核心知識體系已由“光、機、電、算一體化”轉(zhuǎn)變?yōu)閺摹靶畔@取”到“信息利用”。以前的知識體系以被測對象和儀器分類設置課程,課程之間關(guān)聯(lián)度小，知識體系缺乏系統(tǒng)性，不利于學生對知識的整體把握。為增強學生對整個測控專業(yè)知識體系的了解，在建設資源庫時，以測控系統(tǒng)中的信息處理為主線，按照知識點、知識單元、知識領(lǐng)域即點線面、擴散、非線性的方式來重構(gòu)知識，從而加深了各知識點之間的關(guān)聯(lián)度，使知識體系連續(xù)化、系統(tǒng)化，適應信息時代的需求。

目前很多網(wǎng)絡課程中一般都設置有協(xié)作學習模塊，但缺乏相關(guān)的協(xié)作機制及協(xié)作主題的支持，因而效果并不理想[3]。在本課題的教學資源庫里擬搭建習題、自測、虛擬實驗、協(xié)作交流模塊，學生可以通過這些模塊就某一問題展開討論，各抒己見，實現(xiàn)思想的碰撞；可以根據(jù)自己的興趣自發(fā)地組織實踐小組，開展實踐創(chuàng)新活動；或者是采取教師給出幾個小課題，學生自由分組，對此課題進行調(diào)研、實踐，從而實現(xiàn)“協(xié)同式”學習，不斷提高學生靈活應用知識的能力和培養(yǎng)學生的團隊合作精神。

隨著網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展，教育教學資源越來越豐富，但資源的共享開放的程度不夠深入[4]。通過本課題網(wǎng)絡教學資源庫的開發(fā)和應用，學生可以不受時間和空間的限制進行開放式的學習，有利于學生自主學習、自主探究能力的提高。另外，網(wǎng)絡教學資源庫也可以作為科普網(wǎng)站，向全社會開放，實現(xiàn)資源的共享、協(xié)作交流等。

2專業(yè)教學資源庫的主要內(nèi)容

測控技術(shù)與儀器專業(yè)系教師以網(wǎng)絡技術(shù)、多媒體技術(shù)和測控技術(shù)發(fā)展的最新成果為手段，開發(fā)的測控專業(yè)教學資源庫包含50多個實驗及工程實踐視頻、100多個虛擬實驗、300多個仿真實驗及演示動畫、4千多道試題、30余萬字文字素材。教學資源庫的體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

這些優(yōu)質(zhì)教學資源的使用，不僅為實現(xiàn)不受時空限制的互動教學創(chuàng)造了良好的硬件平臺，為專業(yè)建設和人才培養(yǎng)打下堅實的物質(zhì)基礎，而且還有效地減少了實驗設備資金的投入。

2.1可視化、交互式、可共享的遠程虛擬測控實驗室

在LabVIEW平臺上設計開發(fā)的遠程虛擬測控實驗室包含與“傳感器檢測技術(shù)”“控制工程基礎”“信號分析與處理”“誤差理論與數(shù)據(jù)處理”等多門課程相關(guān)的近100個虛擬實驗，如圖2。

圖2　遠程虛擬測控實驗室主界面

虛擬實驗把傳統(tǒng)實物儀器的測試功能用軟件模塊生成形象逼真的面板控件，實驗者能夠像操控實物儀器一樣完成信號測試、數(shù)據(jù)處理等任務[5]。

虛擬測控實驗室可以將傳統(tǒng)的實驗教學搬進課堂、搬上網(wǎng)絡，能夠很好地實現(xiàn)理論與實踐的深度融合，在減少設備重復購置的基礎上改善了實驗條件，促進了實驗方法、手段的完善，并能充分開拓學生思維，發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力。

2.2測控專業(yè)核心課程網(wǎng)絡教學平臺

以測控系統(tǒng)中的信息流為主線，圍繞準確、可靠、穩(wěn)定地獲取與處理信息這一中心任務，建成了具有“廣、實、新、活、多”特征的測控專業(yè)網(wǎng)絡教學平臺，如圖3所示。

圖3　課程導航模塊界面

課題組將動畫演示、計算仿真、虛擬實驗3種信息化教學手段有機整合，針對測控技術(shù)與儀器專業(yè)核心課程中的重點難點內(nèi)容，開發(fā)了100多個計算機仿真軟件和200多個演示動畫。這些軟件能夠模擬測控系統(tǒng)的工程應用環(huán)境，并能夠與網(wǎng)絡教學平臺鏈接，可以彌補理論教學脫離實際應用的問題，可以使深奧晦澀的理論變得生動易懂，由此激發(fā)了學生的學習興趣，增強了學習的目的性。

專業(yè)核心課程網(wǎng)絡教學平臺的教學資源較為豐富，覆蓋面較廣；邏輯結(jié)構(gòu)清晰、使用方便、實用性強；動畫、計算機仿真、虛擬實驗等教學資源，形式新穎；實現(xiàn)了教學方式的靈活多樣；使用了文字、圖片、視頻、動畫、計算機仿真等多種手段，具備了“廣、實、新、活、多”特征。

2.3課程自助考試系統(tǒng)

為便于學生的課后練習、自查問題、鞏固知識，授課教師能夠及時掌握學生的學習情況，利用VB開發(fā)了課程自助考試系統(tǒng)，目前含有各類課程的試卷100余套、4千多道試題。

考試系統(tǒng)人機界面合理、使用便捷，學生可以在該系統(tǒng)上方便地進行自主練習、自主測試，教師可以進行試題錄入、刪除、修改、查詢、手動和自動組卷等，還能夠?qū)W生的自測成績進行查詢、分析。

3專業(yè)教學資源庫的特色

專業(yè)系教師在遠程虛擬測控實驗室、測控專業(yè)核心課程網(wǎng)絡教學平臺、各類仿真實驗及演示動畫、課程自助考試系統(tǒng)等各類教學資源基礎上，進一步優(yōu)化、提升與推廣優(yōu)質(zhì)教學資源，開發(fā)了以“非線性、協(xié)同性、開放性”為特色的測控專業(yè)教學資源庫，為課程建設與人才培養(yǎng)提供有利的支撐。測控專業(yè)資源庫的內(nèi)容不再以課程作為單元進行線性展開，而是以測控系統(tǒng)中的信息處理為主線，架構(gòu)各單元知識點，最后覆蓋整個專業(yè)面。教學內(nèi)容的組織方式以信息的獲取與應用為主線，將各模塊的重要知識點通過超鏈接的方式進行重構(gòu)，體現(xiàn)非線性。各單元知識點通過文字、圖片、動畫、仿真實驗、視頻等多樣的表達形式來呈現(xiàn)，并通過超鏈接方式進行組織，更有利于學生的自主學習和自主探究。以資源庫的習題、自測、虛擬實驗、協(xié)作交流等模塊為載體，引導學生進行討論交流、協(xié)作學習，或者通過協(xié)作交流模塊，學生自發(fā)地組成興趣小組，對某一感興趣的問題進行討論、學習，或教師創(chuàng)設幾個課題，學生以組為單位進行設計實踐，在相互交流、相互討論、共同實踐中實現(xiàn)協(xié)同式學習，高效率地實現(xiàn)教學目標。

運用網(wǎng)絡技術(shù)、多媒體技術(shù)、信息技術(shù)構(gòu)建基于網(wǎng)絡的教學資源庫，既可以作為測控專業(yè)學生的自主學習平臺，也可以作為科普網(wǎng)站向全社會開放實現(xiàn)資源的共享，體現(xiàn)開放性。教學資源庫平臺能為課程建設與人才培養(yǎng)提供有利的支撐。

4結(jié)語

通過多年努力，測控技術(shù)與儀器專業(yè)教學資源庫建設取得了較好的成果，相繼獲得全國多媒體課件大賽二等獎2項、三等獎2項、優(yōu)秀獎2項和江蘇省高校優(yōu)秀多媒體課件一等獎1項。資源庫的建設與使用有效地推動了專業(yè)建設與人才培養(yǎng)，“應用型本科測控技術(shù)與儀器專業(yè)教學建設、改革與創(chuàng)新”獲學校教學成果獎特等獎，測控技術(shù)與儀器專業(yè)為江蘇省“十二五”重點建設專業(yè)、學校特色專業(yè)。測控專業(yè)教學資源庫能夠?qū)⒑唵沃R點向外延伸至知識單元而后再擴展到知識領(lǐng)域，把測控專業(yè)的知識進行縱向串聯(lián)，符合學生的認知結(jié)構(gòu)，可以使學生在學好專業(yè)課程的同時，能從整體上系統(tǒng)地把握整個測控專業(yè)的知識體系，培養(yǎng)學生可持續(xù)學習的能力。通過教學資源庫的開發(fā)并引導學生使用，可構(gòu)建一種“資源利用—知識重構(gòu)—協(xié)作學習—實踐應用”應用型學習模式，提高學生自主學習、協(xié)作學習的能力，還可培養(yǎng)學生綜合應用所學知識進行創(chuàng)新的能力。

[參考文獻]

[1]王改花,張軍智,焦安紅.共享型專業(yè)教學資源庫建設研究[J].微型電腦應用,2016,32(1):38-43.

[2]吳敏君.數(shù)字化學習資源庫建設探討[J].信息與電腦(理論版),2015(24):35-36.

[3]童衛(wèi)軍,姜濤.高等職業(yè)教育專業(yè)教學資源庫平臺建設研究[J].中國高教研究,2016(1):107-110.

[4]謝雯.職業(yè)院校專業(yè)教學資源庫建設探討[J].中國電力教育,2014(15):7-18.

[5]潘雪濤，鄔華芝，蔡建文，等.創(chuàng)新虛擬實驗教學模式培養(yǎng)自主學習能力[J].實驗室研究與探索，2014，33(11)：72-77.

責任編輯：周澤民

doi:10.3969/j.issn.1671-0436.2016.03.021

收稿日期：2016- 05-16

作者簡介：徐霞(1976—)，女，研究實習員。

中圖分類號：G434

文獻標志碼：B

文章編號：1671- 0436(2016)03- 0093- 04

Construction and Application of Teaching Resource Database for Measurement and Control Technology and Instrument Majors

XU Xia,ZHANG Meifeng

(School of Electrical and Photoelectric Engineering,Changzhou Institute of Technology，Changzhou 213002)

Abstract：In order to enhance students′ understanding and mastery of the whole measurement and control system and to cultivate students′ sustainable learning ability,the team takes the information processing of the measurement and control system as the line and reconstructs knowledge in a line-point-plane model by arranging knowledge point,knowledge unit and knowledge domain in a diffusive and nonlinear way.Tools like LabVIEW、MATLAB、VB、FLASH、JAVA are used to develop the teaching resource database for measurement and control majors with the characteristics of nonlinearity,coordination and openness.Through the use of this teaching resource database,students′ autonomous learning ability and collaborative learning ability are improved,and students′ ability of knowledge innovation is also cultivated.

Key words：measurement and control technology and instrument;teaching resource database;nonlinear;collaboration;openness