测控系统综合训练课程教学模式探索与实践

周小勇 朱 雷 李 玎

江苏理工学院电气信息工程学院 江苏常州 213001

测控系统综合训练课程教学模式探索与实践

周小勇 朱 雷 李 玎

江苏理工学院电气信息工程学院 江苏常州 213001

结合测控技术与仪器专业开设的测控系统综合训练的教学实践，就教学中的课程目的、选题原则、设计任务、实施方式以及成绩评定等进行了较详细的介绍。通过几年的教学实践表明，测控系统综合训练可以帮助学生将大学阶段所学的知识“串”起来，形成有机的整体，而且还有助于学生动手能力的提高，增强知识的应用能力。

综合训练；测控技术与仪器专业；实践教学

随着我国加快转变经济发展方式，加快建设创新型国家进程的推进，对于高素质的应用型人才的需求变得越来越迫切［1，2］。而应用型人才培养的目标就是服务于一线生产，这种人才需要熟练掌握基本知识并能灵活地将其应用到生产实际中，因此，在此类人才培养中对学生知识应用能力的培养是关键，应用能力的培养需要通过实践教学，特别是工程实践教学［3］。如何让专业实践课程教学更贴近工程实际，一直是工程教育努力的方向，一个有针对性的工程教育环境，有助于学生对知识的理解与掌握及应用能力的提高，目前高校的专业实践课教学中大多存在着与工程实际脱节的问题，不利于学生对专业知识的系统掌握，也不利于学生应用知识能力培养，这种实践教学难以适应应用型人才的培养要求。因此，探索适应新时期应用型人才培养的实践教学体系与教学内容是国内众多工程类高校面临的一个课题［4，5］。

测控系统综合训练是江苏理工学院测控技术与仪器专业为适应应用型人才培养而开设的集中实践教学环节。课程的目的是通过综合训练将大学4年所学相关专业知识和专业技能进行综合应用，它有别于课程设计与毕业设计，是学生在完成除毕业设计外的全部理论和实践课程后的一次综合性实践教学环节，具有综合性、设计性和开放性等特点，使专业实践课程教学更贴近实际应用，实现为社会培养既懂理论又有实践经验的应用型人才目标。为更好地实现应用型人才培养目标，本文对我校测控技术与仪器专业几年来开设测控系统综合训练实践教学的探索与实践进行较为全面的总结。

1 测控系统综合训练课程介绍

测控系统综合训练课程是我校测控技术与仪器专业本科教学中的一项集中实践环节，安排在学生大部分课程已基本结束，进入毕业设计之前的大型综合实践教学环节，时间为4周。值得注意的是，测控系统综合训练课程是在规范的流程指导下完成一项本专业具有代表性的工程设计问题，也就是说该综合训练课程必须在有样本参照和教师指导下完成，否则在如此短的教学时间内是难以完成训练任务，也难以达到预期效果。

1.1 课程目的

测控系统综合训练课程的教学目的是：通过这门课程的学习与实践，培养学生能够根据实际需求提出相应的测控系统的设计思路、方案设计与论证；熟悉测控系统完整的开发、研制的流程，软、硬件设计方法和设计步骤；能够处理实践过程中出现的问题并提出解决办法，提高理论付诸实践的应用能力。

总之，通过这种综合性的理论联系实际的训练课程，培养学生的工程思维方法和实践经验，训练中学生需要独立面对问题并提出相应的解决方法，这有利于学生主观能动性的发挥，有利于学生动手能力与创新能力培养。另外，通过这样综合性、实践性都很强的课程训练，也让学生对所学测控技术与仪器专业的基本理论和知识进行了一次强化，进一步加深对专业知识的理解，对设计与开发中所用到各种开发工具有了进一步的熟悉。

1.2 课程内容及选题原则

测控技术与仪器专业涉及学科领域较多，一个单一的测控系统就可能涵盖光、机、电与计算机等多个学科领域。现今，随着电子信息技术、计算机技术、通信技术和网络技术的发展，测控与仪器仪表技术呈现出智能化、微型化、网络化和虚拟化的发展趋势，从而使测控技术与仪器的多学科综合及多系统集成的属性越发明显［4］，所以这种在短时间内完成的课题的选择是需要遵从一些原则的。

首先，要立足本专业人才的培养目标我校测控技术与仪器专业着眼于服务于中小企业，特别是长三角地区的中小企业［2］。中小企业的技术要求层次一般为中低端，通常为较成熟且应用广泛技术，考虑单片机、PLC这些技术是目前中小企业解决测控问题的主要技术手段，因此，在选题上偏重于智能化测量与控制仪表方面内容。在项目的设置上，采用根据不同物理量为测控对象的训练项目设置方法，即依据物理量类别进行训练项目设置。之所以这样安排，一方面，因测控技术与仪器专业所涉及的相关系统或仪器仪表，虽功能不同，其结构差别可能很大，但系统设计的方法和步骤基本上是相同的；另一方面也为了便于指导教师能够及时地将测控技术领域中的一些新技术应用到训练中。测控技术已经深入到人们生产和生活的各个方面，因此项目设置必须考虑以测控系统的一些典型应用为训练内容。鉴于这几方面的考虑，本训练确定的训练项目如表1所示。

表1 测控系统综合训练项目及目标

2压力、重力的测量系统设计了解和掌握压力、重力的测量原理和方法，学会合理选择和使用传感器，掌握检测电路的设计方法及采用微型计算机技术实现压力、重力的测量方法。3速度与位移测量系统设计掌握速度和位移的测量原理与所需传感器；掌握相关测量电路的设计及采用微型计算机技术实现速度和位移测量方法。4多通道程控放大与数据采集系统设计掌握程控放大器的基本原理和实现方法，掌握采用微型计算机技术实现程控放大器的方法以及数据采集系统设计。5掌握红外通信的传播特性和常用红外发送与接收芯片工作原理及工作电路；掌握使用单片机实现数据编码和解码方法。6全自动洗衣机控制器设计红外数据发送与接收系统设计熟悉全自动洗衣机的控制过程，掌握采用单片机实现顺序流程控制的方法。

2 测控系统综合训练任务安排及实施

2.1 具体任务

根据测控系统综合训练课程的目的及选题原则，为了达到综合训练的目的，并有利于教学的顺利实施，测控系统综合训练课程所选择的训练课题是一些反映测控技术特点的、典型的、成熟的课题（见表1）。另外，为了使训练贴近实际应用，适应测控技术发展的要求，指导教师也可根据自己的研究课题或所掌握的测控技术最新应用成果，安排一些反映测控技术最新发展成果的课题。当然，这些训练项目都是一些小型设计课题，每一个课题任务基本都包括设计目标分析、方案设计、电路设计与安装调试、程序编制调试及设计说明书的撰写等。

2.2 实施方式

综合训练课程是在其他课程基本结束的基础上实施的，因此，该课程的教学安排一般在第七学期的最后4周。在综合训练过程中，每名学生可按照自己的偏爱任选一个训练项目，但为了防止学生都集中到个别训练项目上，每个项目上设置了最高的人选数，采用报名形式，一旦该项目名额报满，即不能再报，只能选择其他没有满员的项目。另外，考虑有些学生平时参加一些创新团队的科研项目，为了培养学生的创新意识和能力，允许这些学生以其正在从事的创新项目中某一具体任务作为综合训练内容。在训练中，对每一个项目，一般给出设计任务的技术指标和系统的基本组成框图，但对于系统的具体实现方法和电路等需要学生根据所学知识自行选择与设计，这也有利于学生自主性与创新能力的培养。

2.3 工作计划表

由于测控系统综合训练课程工作量相对较大且时间较短，为了确保训练的顺利进行，综合训练制定了详细的工作计划表，指导教师可以按照计划表指导和验收。根据计划，指导教师在训练开始时要对学生进行集中讲解和辅导，帮助学生明白训练任务及要求，同时对学生掌握程度不够的设计工具的使用方法进行集中辅导。考虑综合训练在学生能力培养方面的目标以及课程时间的限制，综合训练的主要内容和环节及具体进度安排如表2所示。

表2 测控系统综合训练进度表

在开始阶段安排一定时间的讲课，主要介绍一些典型的测控系统的组成及各系统的主要实现方法等。同时，讲课时还需向学生交代：综合训练课程教学环节的性质、目的以及实践教学课程与毕业设计的关系与区别；综合训练报告的写法与要求，最后考核的办法与评分依据。值得说明的是，最后验收阶段的口试，是指学生演示其作品时指导教师提出一些针对性的问题，让学生当场回答，以防学生抄袭等。另外，伴随着课程的具体进展，教师还可进行针对性地辅导与答疑。

2.4 注意事项

为保证顺利完成测控系统综合训练，达到课程教学目标，应注意如下要求。

（1）在总体方案确定过程中，要求学生多查资料，多比较，多思考，少问。

（2）硬件电路图的绘制，必须符合国家有关标准的规定，要符合规范。

（3）程序设计时，先画程序流程图再编程，无论是自上而下，还是自下而上，必须一步一步调试，做到可读性好，主要语句一定要写注释。

（4）设计完成的测控系统，必须根据设计任务规定指标要求，进行现场演示验收。

2.5 专业综合训练报告撰写要求

测控系统综合训练报告是对整个训练过程的总结和提升，对报告的撰写有着较为严格的要求。综合训练报告除需要独立完成外，还需要按照规定的格式书写，包括报告的整体结构、专业术语使用、报告中的图、表及公式的编号规范、参考文献的引用等均要按照指导书中的规定要求。通过这样的一个报告撰写的训练，为学生们即将开始的毕业设计论文撰写提供了一次预演，也为学生毕业后工作中撰写出合格的工程技术文献提供了一次练习。

2.6 成绩评定

成绩评定包括平时表现、作品验收（含验收口试）、报告，三者的比例为3：4：3。综合训练中的平时表现包括实训表现、出勤、完成任务的进度、设计能力等方面，占总成绩的30%；设计成果验收即所完成的训练课题达到训练任务指标要求情况占总成绩的40%，其中，验收口试为演示所设计作品时，对教师所提问题的现场回答，因最终的设计结果反映出学生的能力和投入程度，因此在总分中所占比例较高；综合训练报告，主要考核设计方案的合理性、论文格式的规范性以及内容的完整性等，占总成绩30%。

3 结束语

自2010年以来，我校测控技术与仪器专业教学中就开设测控系统综合训练课程，通过实践发现该课程在本专业应用型人才培养方面发挥着积极的作用。因为，每一个训练项目，基本都涉及了传感器的选择、检测电路设计、信号处理、系统控制电路、人机接口电路设计及系统软件设计等多方面的知识和内容，通过这些电路的设计、器件的选型、软件的设计和系统调试等，让学生将所学过的传感器与检测技术、模拟电子技术基础、单片机技术、控制原理以及测控电路等课程所涉及知识进行了一次较全面的回顾、梳理和应用，也就是我们常说的把所学的知识系统化，使4年大学的知识“串接”成一个有机整体，这也解答了学生心中之问“大学四年学了什么？”。另外，综合训练项目设置从工程实际出发，贴近实际应用，对学生应用能力的提高也发挥着积极作用。

［1］ 凌振宝，程德福，林君.测控技术与仪器专业实践教学体系建设［J］.实验室研究与探索，2012，31（5）：34-35.

［2］ 周小勇.测控技术与仪器专业应用型人才培养体系的构建与实施［J］.高教论坛，2009（5）：52-54.

［3］ 曹小燕，杜海艳.测控专业综合设计训练教学模式初探［J］.黑龙江教育，2011（7）：91-92.

［4］ 陈如清，钱苏翔，顾小军.测控技术与仪器专业课程体系改革实践与整体优化研究［J］.嘉兴学院学报，2013，25（3）：137-141.

［5］ 黄家才，温秀才，张爽.测控技术与仪器专业创新型实践教学体系构建研究［J］.中国电力教育，2014（24）：85-108.

Exploration and Practice of Teaching Mode of Comprehensive Training Course for Measurement and Control System

Zhou Xiaoyong， Zhu Lei， Li Ding

Jiangsu University of Technology， Changzhou， 213001， China

Based on the teaching practice of comprehensive training for the Measurement and Control Technology and Instrument specialty， the purpose of the course， the principle of topic selection， design task， implementation method and performance evaluation，etc are introduced in this paper. Through years of teaching practice shows that the comprehensive training of measurement and control system can help students to learn the knowledge of college stage， but also help improve students' practical ability， and enhance the application ability of knowledge.

comprehensive training； measurement and control technology and instrument； practice teaching

2015-09-08

周小勇，博士，副教授。

江苏理工学院校重点专业建设项目（编号：TS13003）。