基于工程需求的智能仪器实践教学改革探索

高云红++张庆新++刘立秋

摘要：智能仪器设计课程是一门实践性很强的课程，在课程设计实践教学环节改革中提出了一题多人、一人一方案的课设新模式，并对课题任务进行难度分级，激发学生的设计热情，着力培养学生的创新意识和实践能力。实践表明，学生的工程设计能力和创新能力有了较大的提高。

关键词：智能仪器；课程设计；一人一方案；工程需求

中图分类号：G42 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）03-0101-02

Exploration of Practice Teaching Reform for Intelligent Instrument Based on Engineering Demand

GAO Yun-hong，ZHANG Qing-xin， LIU Li-qiu

（School of Automation， Shenyang Aerospace University， Shenyang 110136， China）

Abstract： The practical performance of the intelligent instrument design course is very strong. The new course design model one person one project is put forward in the teaching reform of curriculum design practice， and the difficulty classification for course task is designed to stimulate students' enthusiasm， to cultivate the students' innovation consciousness and practice ability. Practice shows that the engineering design ability and innovative ability of students have been greatly improved.

Key words： intelligent instrument； course design； one person one project； engineering demand

培养学生的自主学习与实践能力是高校提高人才培养质量的重要内容。《中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》指出：高校要“以培养学生的创新精神和实践能力为重点。” 通过实践教学来培养学生的综合实践能力和创新意识显得尤为重要。智能仪器课程是测控技术与仪器等相关专业的一门重要专业课程，具有较强的实践性[1-2]。本项目从工程需求的角度，针对智能仪器课程设计，探索在课设模式、题目与内容、过程控制环节等方面进行改革，实现更好的培养学生自主学习和实践能力的目标。

1 改进课设模式，一方案一人

教学目的是什么，是培养未来的工程师，工程师是用来解决工程实践中的问题的。当工程师碰到问题时，他会提出各种各样的方案去解决。这条路走不通，换一条路走。学生在进行课程设计时，相当于去解决一个具体的工程问题，要求学生根据问题提出几种方案并进行对比，最终选择一个合适的方案进行设计。在实际操作中，方案比对往往流于形式，学生基本上按照指导教师提供的方案去设计，没有真正激发学生的主观能动性。本文从工程设计的角度提出一种“一题多人，一方案一人”的课设模式。针对每个课设题目，确定一个课题组，要求组内同学进行讨论，提出多种解决方案，并且一人选择一种方案，各自独立完成系统设计。指导教师只给出开放式任务书，由学生讨论确定方案后，再补充完整任务书。这种模式有利于学生工程实践能力的培养，同时对指导教师也提出了更高的要求。指导教师课前必须进行深入的研究，做到心中有数，在学生确定方案的过程中，应给予必要的引导，拓展其设计思路。认真审核学生的设计方案， 当设计方案有问题时，要和学生一起分析、探讨， 只要方案有可行之处， 就鼓励学生，不要怕失败，给学生充分的发挥空间，允许其碰壁。因为失败有时也是一种收获， 真正做到让学生唱主角[3]。另外尽可能提供足够种类的元件或模块，方便学生选题使用。

2 重新设计课设题目与内容，对任务难度进行分级

课程设计中，题目的拟定非常关键。在以往的课设中，各位指导教师独立出题，缺乏统一的设计思想，题目难易程度不均。学生选题时，由指导教师指定题目，学生没有主动性，也不知道题的难易程度，不能实现因材施教。另外题目之间也有一定的重复性，叫法可能不同，但内容相似。因此有必要重新审定课设题目，对其内容进行处理，即保证课设任务的独立性和工作量符合大纲要求，又能实现因材施教，最大限度激发学生进行设计的积极性。

按照教學要求和改革思路，选题的原则是课题内容必须建立在本课程教学要求的基础上，尽量接近工程应用实践。在保证时间和实验条件可行的情况下，选题要突出课程特点，大小难度可以拓宽[4]。从培养高素质人才的角度出发，面向工程需求，我们对设计题目和内容进行了认真的修改。设计题目时，要求指导教师给出难易程度，便于学生选题时量力而行，也便于进行成绩评定。另外参照历届大学生电子设计大赛的出题方式，将任务划分为基本功能和附加功能。基本功能是比较简单且容易实现的功能，大部分学生可以完成；附加功能是针对学有余力的同学设计，对附加功能也要进行分级设计，并给出难度系数，便于学生能够根据自己的程度进行选择。

3 改善课程设计的指导与检查方法，强调过程监控

在以往的设计中经常出现先松后紧的现象，学生对课设的进度没有正确的把握。学生缺乏做设计的积极性和主动性，课设任务做得比较粗糙。好的管理办法能够起到事半功倍的效果。本项目对整个课设过程进行分段实时监控，加强阶段设计成果的审查和考核。设定分段任务指标，分段检查考核，任务明确，指标明确，通过分段考核，促进学生按时完成课设任务。在每个阶段，指导教师必须切实担负起责任来，及时提醒检查及时反馈，让学生能确实紧张起来，真正地将精力投入到课设中。根据我校课程设计安排，制定了详细的课设计划，如表1所示。

为了确保学生能够对方案进行充分讨论设计，并有足够的发挥空间，设定项目小组，并确定一名组长，实行“组长负责制”。组长负责组织小组成员开展项目方案讨论。在设计过程中，小组要对项目不断进行评估和检查，相互学习，实现做中学，充分调动和发挥学生的主观能动性，增强学生的自信心和责任感，培养学生的团队协作能力。

在课程设计的整个过程中，采用以学生为主体、教师辅助指导的形式。学生在设计过程中，遇到问题，应尽量通过查资料、组内沟通、组外求援的方式解决。鼓励并指导学生通过各种途径，查找与项目相关的资料，学会整理归纳资料[5]。对常用元器件， 要求学生了解其性能和价格， 从工程应用角度去考虑设计系统的性价比。在系统设计阶段，鼓励学生采用Proteus仿真软件对项目的主要部分进行软件和硬件仿真，熟悉整个系统设计。对于不能仿真的器件或模块，可以利用面包板连接测试。课程设计报告不仅要求包括项目设计思路和方案，还要给出硬件原理图、软件流程图、调试过程的数据记录和数据分析，以及课程设计的收获和体会。

表1 课设任务安排

[任务（学生）＼&任务（教师）＼&结论＼&时间＼&理解题目，确定设计方案＼&指导教师指导、检查方案＼&方案正确，具有可行性＼&2天＼&硬件电路设计，绘制硬件电路原理图＼&指导教师检查电路原理图＼&专业软件绘制电路图＼&3天＼&硬件电路焊接，软件设计与调试＼&指导教师指导＼&硬件焊接完毕正确，软件完成＼&5天＼&软硬件联调＼&指导教师指导＼&系统调试成功＼&3天＼&系统测试＼&指导教师指导＼&系统测试数据与设计结论＼&2天＼&整理论文＼&指导教师审阅，给出修改意见＼&初稿完成＼&2天＼&答辩 ＼&答辩教师给出答辩意见＼&答辩通过与否＼&1天＼&修改论文，交终稿＼&指导教师检查，并根据答辩意见给出课设成绩＼&终稿完成，给出课设成绩＼&1天＼&＼&指导教师整理课设文档＼&＼&2天＼&]

4 结论

在课程设计的实施过程，始终坚持以学生为中心，让学生全程参与智能仪器系统设计的整个开发周期，通过对项目的构思、设计、实现和运作环节，让学生主动获取知识，培养硬件设计和软件设计技能，注重知识与多种能力的关联。经过近年来的实践与探索， 学生的工程实践能力得到了较大的提升， 调动了学生和教师的积极性，取得了良好的教学效果。

参考文献：

[1]冯振伟，裴旭明.智能仪器仪表设计实践教学的综合改革与探索[J].中国现代教育装备，2011（1）：135-136.

[2]唐鸿儒，纪晓华，束长宝，等.测控专业仪器仪表程群的建设[J].实验课学与技术，2009，7（6）：91-94.

[3]陈建容，陈惠滨.智能仪器课程实验教学改革尝试与思考[J].中国校外教育下旬刊，2009（11）：74-75.

[4]凌振宝，林君，邱春玲，等.智能仪器课程实验内容改革的实践与探索[J].实验技术与管理，2004，21（1）：128-129，140.

[5]李天安.構建学生主体的实验教学模式[J].实验技术与管理，2002，19（3）：109-111.