劉新波, 邱雄邇
(邵陽學(xué)院,湖南省多電源地區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 湖南 邵陽 422000)
地方二本高校儀器儀表類課程專題教學(xué)法初探
劉新波, 邱雄邇
(邵陽學(xué)院,湖南省多電源地區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 湖南 邵陽 422000)
儀器儀表類課程的知識邏輯具有共性。采用專題教學(xué)法,通過設(shè)立一個個相對獨(dú)立內(nèi)容進(jìn)行深入研究,緊密結(jié)合知識點(diǎn)中的共性和差異,可以對學(xué)生的知識體系進(jìn)行梳理和總結(jié)。對課程“測試信號分析與處理”的實(shí)踐表明:此方法充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,增強(qiáng)專業(yè)課教學(xué)內(nèi)容的實(shí)效性,提高學(xué)生對知識的應(yīng)用能力。
地方二本高校;測控技術(shù)與儀器專業(yè);專題教學(xué)法;
測控技術(shù)與儀器專業(yè)是一類工科應(yīng)用型專業(yè),主要培養(yǎng)工業(yè)領(lǐng)域中具有儀器儀表、過程控制、傳感器等方面的技術(shù)知識,能從事儀器儀表的設(shè)計(jì)、研發(fā)和生產(chǎn)管理的應(yīng)用型高級技術(shù)人才[1,2]。
20年前,我國測控技術(shù)與儀器專業(yè)的開設(shè)范圍僅限于少數(shù)重點(diǎn)院校,如今已有超過200所院校設(shè)置了該專業(yè),其中包括許多綜合實(shí)力偏弱的地方二本院校,我院便屬此列。如何發(fā)展這樣一門科技含量較高、時代性較強(qiáng)的專業(yè),地方二本院校須正視自身的特點(diǎn),有針對性地采取必要的改革措施[4]。本文以我校的“測試信號分析與處理”課程為例,探討專題教學(xué)法在地方二本院校測控技術(shù)與儀器專業(yè)課上的應(yīng)用效果。
1.1 課程知識面廣,教學(xué)和實(shí)踐難度大
目前,地方二本院校測控專業(yè)課的教學(xué)范圍一般較為單一。如,我院儀器儀表類課程主要突出電氣測量儀器類內(nèi)容的教學(xué),然而通常情況下儀器儀表應(yīng)是光、機(jī)、電、算四類工科技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。學(xué)生對光、機(jī)、算的知識儲備不足,必將造成所學(xué)知識無法全面掌握的結(jié)果。另外,以往的實(shí)踐課程設(shè)計(jì)主要強(qiáng)調(diào)微機(jī)控制,只涉及到原理簡單的儀器系統(tǒng),并不具備典型儀器儀表的基本特征,造成學(xué)生難以關(guān)聯(lián)到生產(chǎn)過程中復(fù)雜的測控系統(tǒng)。
1.2 課程涉及行業(yè)跨度大,學(xué)生認(rèn)知不足
儀器儀表類知識幾乎是一門課程涉及一個行業(yè),背景跨度大。且由于邵陽地區(qū)經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá),學(xué)生自身的家庭環(huán)境大部分沒有相關(guān)的支撐背景,因而造成學(xué)生對行業(yè)的認(rèn)知較差。更為嚴(yán)重的是,難以激發(fā)學(xué)生對專業(yè)知識的興趣。
1.3 地區(qū)就業(yè)機(jī)會少,影響學(xué)習(xí)積極性
測控技術(shù)與儀器儀表類知識的發(fā)展和應(yīng)用主要集中在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的沿海城市或大型工業(yè)城市。在一些偏遠(yuǎn)的地級市,難以找到合適的工作機(jī)會。這樣,學(xué)生無法將所學(xué)專業(yè)知識和眼前的就業(yè)崗位聯(lián)系起來,嚴(yán)重惡化了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
1.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)備規(guī)程化,難以創(chuàng)新開發(fā)
目前實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)設(shè)備都是試驗(yàn)箱,其自身開發(fā)能力較弱。學(xué)生一般在規(guī)定的時間內(nèi),按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上的內(nèi)容和步驟進(jìn)行試驗(yàn),僅僅是連接幾條線路,編輯現(xiàn)成的程序,很少有學(xué)生能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,主動去了解元器件特性并分析原理圖,幾乎沒有學(xué)生會舉一反三地進(jìn)行自主設(shè)計(jì),這種被動模式對于學(xué)生的動手能力和知識運(yùn)用水平的提高幾乎沒有任何作用。
1.5 師資受限
地方二本學(xué)校,教師數(shù)量有限,同時課程教學(xué)量大,對實(shí)踐項(xiàng)目一般參與較少或不愿參與,嚴(yán)重影響了學(xué)生的對儀器儀表領(lǐng)域的創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)[5]。
我院在專題教學(xué)法實(shí)施中,分為四個層次。
2.1 大范圍:儀器儀表類課程專題教學(xué)
在測控專業(yè)整個范圍內(nèi),必須要實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用和緊扣時代發(fā)展潮流,使學(xué)生真正掌握儀器儀表的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試,就要將課堂理論教學(xué)與行業(yè)現(xiàn)有儀器使用狀況緊密結(jié)合。采用專題教學(xué)方法,按照分階段、遞進(jìn)式的教學(xué)思路,構(gòu)建階梯式的儀器儀表類專業(yè)課程教學(xué)方法,此方法分為三層:①基礎(chǔ)層為光、機(jī)、電、算基礎(chǔ)知識和行業(yè)背景專題;②介紹應(yīng)用層為不同儀器儀表進(jìn)行專題講解,剖析現(xiàn)有產(chǎn)品的工作原理和設(shè)計(jì)要點(diǎn);③創(chuàng)新層為學(xué)生綜合不同行業(yè)儀器儀表的設(shè)計(jì)原理,在此基礎(chǔ)上,完成一個自主開發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)[6]。
2.2 小范圍:“測試技術(shù)與信號處理”專題教學(xué)
“測試技術(shù)與信號處理”是測控專業(yè)的一門專業(yè)方向性課程。通過課堂講授、實(shí)驗(yàn)等教學(xué)環(huán)節(jié),培養(yǎng)學(xué)生正確選用和分析測試裝置及系統(tǒng)的能力,并掌握力、壓力、噪聲、震動等常見物理量的測量方法。本課程所授知識屬于測控專業(yè)的綜合性應(yīng)用知識,可為學(xué)習(xí)相關(guān)后續(xù)課程、畢業(yè)后從事測控類相關(guān)工作或者繼續(xù)深造,奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
的內(nèi)容和實(shí)施
3.1 基礎(chǔ)層:
(1) 設(shè)置頻譜測量專題。以HP-859X系列頻譜儀為參考,講解頻譜測量的意義和工作原理,著重對信號分析兩個參數(shù):頻率和幅度,并間接引出傅里葉級數(shù)和傅里葉變換的數(shù)學(xué)意義,實(shí)現(xiàn)對測試信號進(jìn)行分析的過程,建立信號頻譜的概念;對頻譜儀的各個組成部件進(jìn)行介紹,以圖像方式使學(xué)生們初步理解衰減、濾波、變頻、檢波等專業(yè)詞匯的定義和作用;對比示波器和頻譜儀,使學(xué)生們掌握信號的強(qiáng)度表述、頻譜分析和相關(guān)分析的基本原理和方法,并初步了解功率頻譜度函數(shù)及其應(yīng)用。
(2) 設(shè)置靜態(tài)特性和動態(tài)特性測試專題。針對電學(xué)中的一、二階電路和力學(xué)中的單自由度系統(tǒng),在對比中進(jìn)行學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握不同物理模型的一、二階系統(tǒng)的靜動態(tài)特性的描述及測定方法,進(jìn)而建立起高階系統(tǒng)不失真測量的條件,指導(dǎo)如何正確選用測試裝置。
(3) 以常用傳感器、中間交換電路、記錄儀器為專題。以工業(yè)中常見物理量為出發(fā)點(diǎn),了解常用傳感器的工作原理;以中間交換電路原理圖和記錄儀器的基本結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)進(jìn)行原理講解,提高學(xué)生對實(shí)際工作物件的認(rèn)知度,指導(dǎo)如何正確選用傳感器、中間變換電路等。
3.2 應(yīng)用層
教師通過對幾個具體產(chǎn)品專題介紹,如激光位移測量儀、雙軸振動測量儀、視覺測量儀等,使學(xué)生對這些產(chǎn)品設(shè)計(jì)和動態(tài)測試有關(guān)基本問題有一個完整的概念,初步掌握某些常見物理量的測試方法。
3.3 創(chuàng)新層
完成專題內(nèi)容的介紹后,針對每一個專題適當(dāng)布置一些設(shè)計(jì)任務(wù)或提出一些會學(xué)生感興趣的問題,提前布置,讓學(xué)生有較為充分的準(zhǔn)備時間帶著問題思考、探究。如布置的“殘余應(yīng)力測量儀器設(shè)計(jì)”專題、“鋼球外表面缺陷檢測技術(shù)”專題,學(xué)生在搜集整理資料后,對專題內(nèi)容開展一些研討活動,既拓展了學(xué)生對超聲檢測、視覺檢測等方面的知識和視野,又為今后就業(yè)和職業(yè)拓展打下基礎(chǔ)。
儀器儀表類課程專題教學(xué)法的實(shí)效性在很大程度上取決于是否有能夠真正檢測評價教學(xué)效果的評定方法?,F(xiàn)行的“筆試+平時考核+實(shí)驗(yàn)考核”的方法在專題教學(xué)法中難以體現(xiàn)出學(xué)生的主動性和主體性。
我們在本課程教學(xué)中,適當(dāng)增加了研討性環(huán)節(jié),學(xué)生分小組進(jìn)行內(nèi)容闡述和發(fā)散性思考,并借鑒現(xiàn)如今流行的綜藝節(jié)目評判機(jī)制,以導(dǎo)師考核為主,綜合小組成員的互評分?jǐn)?shù),實(shí)行末尾“淘汰”和“復(fù)活”,從而全面、客觀地評價學(xué)生。同時,從多角度開展評價——“學(xué)生評價教師、學(xué)生自評和互評,督導(dǎo)評價教師”:其中學(xué)生評價教師和學(xué)生自評互評主要采用問卷的形式,以學(xué)生打分來體現(xiàn)專題教學(xué)法的實(shí)效性,并設(shè)置“建議項(xiàng)”,便于提高教學(xué)效果。在這種模式下評價教師和學(xué)生,不僅提高了評價的靈活性,也有利于培養(yǎng)學(xué)習(xí)能力,增加學(xué)生的主動性,較好地體現(xiàn)了本課程的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)要求。目前本課程實(shí)施已超一年,應(yīng)用對象為本校14級測控專業(yè)本科生,在期末結(jié)束后設(shè)置兩份調(diào)查問卷(滿意度問卷和知識應(yīng)答問卷)分別對13、14級學(xué)生進(jìn)行摸底。從結(jié)果來看,14級學(xué)生的滿意度達(dá)到100%,同時其知識系統(tǒng)化和行業(yè)認(rèn)知情況相對于13級學(xué)生有明顯的好轉(zhuǎn)。
本文以提高地方二本學(xué)校學(xué)生的專業(yè)知識歸納能力、擴(kuò)大學(xué)生行業(yè)認(rèn)知情況為目的,將專題教學(xué)法貫穿于儀器儀表類課程教學(xué)當(dāng)中,構(gòu)建基礎(chǔ)層、應(yīng)用層和創(chuàng)新層專題,并采用以學(xué)生為主體,以實(shí)踐效果為核心標(biāo)準(zhǔn)的全面有效的評價機(jī)制,為學(xué)生創(chuàng)造出一個良好的、符合我國目前測控人才培養(yǎng)目標(biāo),實(shí)實(shí)在在提高測控專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)知識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。
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Special Subject Teaching Method of Instrument Courses in Region Ordinary University
LIU Xin-bo, QIU Xiong-er
(HunanProvincialKeyLaboratoryofGridsOperationandControlonMulti-PowerSourcesArea,ShaoyangUniversity,Shaoyang422000,China)
The knowledge logic in instrumentations courses has a commonness . Based on special subject teaching method, the paper establishes a relatively independent content for further study to induce and summarize the students′ knowledge system with the commonness and difference of the courses. With the experiment of the Analysis and Processing of Test Signal course, it can be concluded that this method fully mobilizes students′ learning enthusiasm, enhances the effect of professional course teaching content, and improves students′ application ability of knowledge about instrumentation.
region ordinary university; measurement technology and instrument; special subject teaching method
2016-08-18;
2017-02-07
湖南省科技計(jì)劃項(xiàng)目(Nos. 2016GK2021,2016TP1023)、邵陽學(xué)院教學(xué)改革研究立項(xiàng)項(xiàng)目 (No.2016JG46)。
劉新波(1985-),男,博士,講師/工程師,主要從事幾何量測量技術(shù)的教學(xué)和科研工作,E-mail:liu33-33xinbo@163.com
G642.0
A
1008-0686(2017)03-0073-03