着眼工程素养培养 改革电子测量技术课程教学

黄纪军 查淞 李高升

摘要：电子测量技术课程是一门培养学生实践能力的专门课程，是培养电子信息类学生工程素养的重要课程。本文从工程素养培养角度，分析了电子测量在工程素养培养中的作用，并从需求牵引和技术引领角度更新电子测量课程内容，包括增加信号域、随机域、网络参数域测量内容，以及虚拟测量和自动测量等技术。此外，本文提出了以项目教学为主要手段，加强实验教学设计改革的方法。

关键词：工程素养；电子测量技术；教学改革

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）43-0120-02

电子测量技术课程是一门培养学生实践能力的专门课程，是培养电子信息类学生工程素养的重要课程。随着电子信息技术的发展，学生工程素养培养对电子测量内容提出了新的要求，电子测量内容从原来的时域、频域，发展到信号域、随机域，改变了传统的测量观念、拓展了电子测量内容；另一方面，由于计算机技术、网络技术和虚拟统技术的迅猛发展，使电子测量技术和手段有了质的飞跃，因此电子测量技术课程的教学内容、教学方法也应做相应的改革，保证学生工程素养培养的与时俱进。

一、电子测量在工程素养培养中的作用

1.电子测量能力是工程素养的重要方面。工程素养是指面向工程实践活动时所具备的潜能和适应性。工程素养包括思维的敏捷性、发现问题与正确判断能力、理论知识与实践知识融会贯通能力，以及把构思变为现实的能力。因此良好的工程素养必须建立在广博的知识、探索性思维和扎实的工程实践能力基础上。

2.电子测量过程是深化理解电子信息技术的过程。电子测量过程是利用电子信息技术手段获取电参量的过程，本质就是信息获取的过程。在讲授电子测量技术时，能加深学生对电子信息技術的理解。以频谱测量为例，在讲述频域分析的原理与特点时，可加深对信号分析与傅里叶变换的理解，加深信号时频域对应关系、确定信号与随机信号、周期信号与非周期信号、连续时间信号与离散时间信号、及其变换对应关系的理解，加深频率、频率稳定度、信号带宽、调制、信号非线性、相位噪声等概念的理解，使原来这些概念物化，巩固学生的电子信息知识。

3.电子测量技术是电子信息技术的集成应用。电子测量技术的本质是信息获取技术，它包含了信息获取、传输、变换、处理全流程。电子测量的实现本质就是电子信息技术的集成应用，同样以频谱测量为例，目前频谱测量技术的实现，就是外差接收机的典型应用，前述射频电子线路课程一般都只讲述外差接收机的原理和特点，在讲授频谱测量时，可将外差接收机的噪声系数、灵敏度、射频带宽的考虑，中频频点的设计，中频带宽设计，变频方案设计，数据采集采样率与AD位数设计都分析的十分透彻。

二、以培养需求和技术发展为牵引，改革教学内容

随着电子信息技术的飞速发展，电子测量内容得到了拓展，技术手段得到了提升，社会对学生此方面的工程素养要求发生了较大变化。由于种种条件限制，现电子测量课程教学还未得到改革和完善，主要体现在以下几个方面。一是现电子测量的内容还只包括时域、频域和数据域的测量。现电子测量内容，一般都只包括测量信号发生器（主要是函数发生器），电子计数器和时间、频率、相位测量，三用表和元器件参数阻抗和电压测量，示波器和波形测量，逻辑分析仪与数据测量等，而对于现代电子测量的最新技术，如频谱分析、网络分析、噪声分析、自动测试系统等涉及较少或没有涉及。二是现测量手段和技术基本还是以三用表和示波器为核心。三用表、示波器是电子测量的基础性仪器和手段，但学生在以前电子电路的课程实验中已反复运用，而近年出现的微波信号源、矢量信号源、频谱分析仪、网络分析仪、数字示波器、噪声系数分析仪等现代电子测量技术手段在现实生活中已广泛应用，但电子测量课程中涉及较少。三是现课程实验基本以演示性、验证性实验为主。电子测量是一门工程性和实践性十分强的课程，每个学生必须要运用测量仪器完成相应测试任务，但由于实验条件限制，学生课程实验基本以演示性、验证性实验为主。

1.增加信号域、随机域、网络参数等测量内容。在原有时域、频域等测量内容的基础上，适当压缩元器件参数、电压测量等内容，增加信号域、随机域、网络参数等现代测量内容，主要包括以下方面：测量信号产生方面，压缩函数发生器内容，增加直接数字频率合成技术与任意波形发生器、微波信号源、矢量信号源等内容。在波形测量方面，压缩模拟示波器内容，大幅增加数字存储示波器内容。在时间频率测量方面，增加微波频率计内容。在频谱测量与信号分析方面，增加频谱分析、矢量信号分析、信号频谱分析、非线性特性分析等内容。

2.增加虚拟测量和自动测量技术。在现代科技、生产等领域，特别是军事应用领域，对电子测量技术和设备提出了越来越高的要求，测试项目、范围不断扩展，对测试速度、效率、精度、可靠性、测试数据的可交换性，测试系统的智能化、自动化的要求与日俱增，尤其当测试任务复杂、工作量大，以及测试现场人员难以进入的情况下，要求能够实现自动测试。例如导弹控制系统的测试、生产线上产品参数的测试，都需要不同功能的多台测试仪器在较短的时间内完成测量。

3.教学内容安排按测量参数域分类，结合测量技术讲授。增加后的电子测量技术课程，内容较多，为增加课程的系统性，必须按一定的分类进行讲授。其中，按测量参数的分类是比较利于讲授的方法，这样可以从测量信号产生、时域测量、频域测量、数据域测量、随机域测量和自动测试技术等方面成体系地进行讲授。

三、以项目教学为主要手段，改革教学与考核方法

1.以项目教学为主要手段，组织教学内容。电子测量实践性强，实际电子测量仪器产品就是电子测量技术实现的典型案例。开展案例教学，可以更清晰地告诉学生电子测量技术的细节，提升学生的学习兴趣，另一方面，像Agilent、中电41所等的电子测量仪器的原理、技术性能、测量案例等都能通过其网站获得，但应注意不能将电子测量技术讲成电子测量仪器原理。此外，在实际科研中，有许多测量项目也可运用于教学，开展项目教学。例如在讲授频域测量时，以雷达硬件性能为测量项目，从雷达发射机、接收机等设备研制中，开展测量源的频率、频率稳定度、相位噪声、频谱、调制、1dB压缩点、交调、互调、接收机选择性、瞬时带宽、动态范围等频域参数的测量，通过解决实际工程问题来提升学生的能力和兴趣，更好培养学生的工程素养。

2.以實际系统为实验对象，加强实验教学设计。电子测量技术课程本质上就是要培养学生运用电子测量仪器解决电参数性能测试的能力，因此，电子测量课程实验，相对于其他课程更具重要性。课程实验要培养学生熟练运用典型电子测量仪器的能力，更要培养学生运用现有仪器，解决实际电参数测量的能力，即创新地运用电子测量技术的能力。这就要求精心设置实验内容，多开设设计性、创新性实验。

四、结论

电子测量技能是任何一个涉及电子信息技术硬件学生的必备技能，电子测量技术课程是一门培养学生实践动手能力的专门课程，电子测量能力是电子信息类学生工程素养的重要组成部分。当前，电子测量课程内容偏陈旧，需要增加信号域、随机域、网络参数域，以及虚拟测量和自动测试技术等现代电子测量内容，并按测量参数域进行分类讲授。同时在教学过程中开展以项目教学为主要手段、围绕实际系统开展实验教学设计等方面的改革，达到培养电子信息类学生良好工程素养的目的。

参考文献：

[1]国防科技大学训练部.国防科技大学本科学员培养方案[M].国防科技大学出版社，2012.

[2]国防科技大学训练部.《电子测量技术》课程标准[M].国防科技大学出版社，2012.

Abstract：Curriculum of electronic measurement technology，which aims at practical ability training，is one of the most important courses of engineering literacy training for electronic information students.In this paper，the effects of electronic measurement in engineering literacy training are analyzed，and then the course content is updated by including measurement techniques in signal domain，random field and network parameter domain，together with virtual measurement technique and automatic measurement technology.Moreover，in order to strengthen the experiment teaching content and the reform of teaching method，project teaching and case teaching are studied and introduced.

Key words：engineering literacy training；electronic measurement technology；educational reform