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自动化专业测试技术课程群建设与实践-文档资料


自动化专业测试技术课程群建设与实践

In this paper, the construction background of test techno-logy courses group for the Automation specialty is described and current situation and existed problems for courses group is analyzed. Aiming at the characteristic of test technology courses group, we have made some teaching reform and researches combing with the teaching practice of our school, such as optimizing the teaching content, constructing practice teaching platform, enriching teaching methods and teaching means, innovating assessment and evaluation methods etc. The integrated frame system for the construction of test technology courses group is put forward, the favorable effect has been obtained in the practice teaching. 1 前言 常熟理工学院自动化专业于 2012 年 2 月入选教育部第二批 “卓越工程师教育培养计划”试点专业。从 2012 年 5 月开始, 该专业以卓越工程师人才培养为目标, 成立自动化专业卓越工程 师合作教育联盟,按卓越计划的教育理念进行校企深度合作,共 同探索应用型人才培养新模式。 针对区域装备制造业企业对电子

电气设备检测及产品测试岗位的需求, 学校与依托企业共同制订 培养方案,在该专业开设测控技术应用方向,并在该专业方向中 开设传感器原理与检测技术、测控电路、虚拟仪器技术与柔性测 试技术等课程。 但是目前这些课程的传统教学仍普遍存在相应的 问题[1-4]。 1)课程教学内容陈旧,课程内容的选择比较片面,跟不上 技术发展脚步。 课程的实践性教学环节比较薄弱, 学生工程能力、 创新能力的培养质量达不到卓越工程师的培养要求。 2)原有的教学方法与教学手段虽然已进行许多改革,但还 没有从系统优化的角度统一研究, 不足以激励学生学习的主动性 和创造性思维的发挥。 3)课程评价方式比较单一,评价的内容往往过多地局限于 书本知识的掌握, 还没有从注重学生创新能力等多维角度采取灵 活多样的考核机制。 因此,如何在有限的课程学时条件下,培养出理论与实践技 能并重,能够利用工程整体观念来分析和设计测试系统的学生, 是一个需要研究并且亟待解决的问题。 针对卓越工程师的培养要求和上述课程的教学特点, 近几年 来,把传感器原理与检测技术、测控电路、虚拟仪器技术与柔性 测试技术 4 门课程构建成测试技术课程群, 按照卓越工程师人才 培养的目标,对该课程群教学不断地进行改革、探索和实践,取 得较好的成效。本文主要围绕优化课程教学内容、建设实践教学

平台、改进教学方法与教学手段、创新课程考核与评价方式等方 面, 介绍对自动化专业测试技术课程群建设与实践过程中的工作 与经验。 2 优化课程教学内容 测试技术课程群包括传感器原理与检测技术、测控电路、虚 拟仪器技术、柔性测试技术共 4 门课程,涵盖信号的获取、信号 的调理、信号的采集、测试系统集成等环节。测试技术课程群的 课程体系结构如图 1 所示。 测试技术课程群的传感器原理与检测技术课程主要讲解被 测信号的获取等内容, 测控电路课程主要讲解传感器输出信号的 调理等内容, 虚拟仪器技术课程主要讲解信号的采集与编程实现 等内容, 最终通过柔性测试技术课程来讲解整个测试系统的集成 等内容。 通过对构成测试技术课程群的 4 门课程的教学内容进行 优化,构建 4 门课程的主要教学任务与教学内容如下。 传感器原理与检测技术课程的教学内容以介绍自动检测技 术及传感器原理与应用为基础, 旨在使学生掌握传感器的基本原 理、特点、检测电路以及常见非电量的检测、数据处理方法。学 生通过本课程的学习, 掌握传感器原理与检测技术所必要的基本 理论、基本知识、基本技能,同时熟悉过程检测仪表和自动检测 中的共性技术及新发展, 为从事工程技术工作和科学研究工作奠 定基础。 测控电路课程的教学任务是通过对工业生产与科学研究中

常用的检测与控制单元电路与电路系统的讲授, 使学生熟悉如何 应用电子技术解决测量与控制中的实际问题。 本课程的教学内容 包括工业设备开发的基本过程、线路板绘制工具软件、实例项目 讲解与实践。通过本课程的学习,使学生在测量和控制应用与电 子技术之间架起一座桥梁, 通过在测量与控制系统中合理应用电 子技术,实现测量与控制的总体要求,培养学生掌握测量与控制 领域中电子技术应用的特点, 根据测量与控制系统实际应用要求 合理选用与设计电路的初步能力。 虚拟仪器技术课程是

一门研究如何利用虚拟仪器技术、数据采集卡和相应的硬件设 施,解决实际测量测试问题的理实一体化课程。课程主要以 Nextboard(PCI-6221)教学硬件和 LabVIEW 虚拟仪器软件作为 开发平台, 其主要教学内容包括温度预警系统、 交通灯控制系统、 智能电子称的设计与应用、电动自行车模拟系统、自动门控制仿 真系统、数字存储式录音系统、油门控制系统、CPU 智能散热模 拟系统和智能照明系统等项目实践,每个项目从项目目标、项目 分析、相关知识、项目实践几个方面开展教学和实践。通过本课 程的教学, 使学生具备运用虚拟仪器技术解决工程实践问题的基 本能力。 柔性测试技术课程的教学内容包括柔性测试技术的概念、 产 生及发展,柔性测试技术的基本组成,测控系统的搭建及柔性测 控系统工程项目实践等。本课程通过课堂讲解、综合性实验、实 训系统操练以及项目创新实践,培养学生的动手能力、设计能力

以及综合能力。 3 建设实践教学平台 构成测试技术课程群的 4 门课程均为理实一体化课程, 这些 课程具有很强的应用性和实践性,只有通过相应的平台训练,才 能使学生具备与专业知识相对应的工程实践能力, 因此需要相应 的实验设备与实践条件配套[5]。为培养学生的测试技术能力, 通过建立自动化卓越联盟, 学校和行业企业等合作单位共同设计 确定学生工程实践能力的规格要求, 明确测试技术课程群各门课 程的要求和任务,深度融合搭建实践教学平台,引入企业中具有 一定通用性的生产设备。 如与美国国家仪器公司合作建设了先进 测控技术联合实训中心,与上海泛华测控技术 XX 公司合作共建 了测控技术应用联合示范实训中心, 为课程理实一体化教学的顺 利开展提供了良好的支撑。 先进测控技术联合实训中心建设从高起点、高标准出发,结 合苏南地区区域经济发展特点和专业需求, 实验室设备力求同实 际工业现场设备接轨, 主要从如何构建一个实际的工业测控系统 出发,围绕信息的获取、处理、传输和控制各个信息技术分支, 通过采用被测对象、传感器、信号调理电路、数据采集卡、计算 机及相应软件,形成不同的测控系统。采用开放式的软、硬件平 台,强调实验的综合性与设计性,强调实验室的可扩展性,可为 传感器原理与检测技术、 虚拟仪器技术等课程全程采用项目教学 法提供相应的软硬件条件。通过实验,不仅可以加强学生对理论

知识的感性认识, 加深对信号的采集、 信号的传输、 信号的处理、 信号的控制与存储的理解,而且能够培养学生的专业技能,提高 实际动手与工程设计能力[6]。 测控技术应用联合示范实训中心的建设从工程基础能力培 养、创新能力培养和工程实践能力培养三方面着手。 以上海泛华测控系统 XX 公司的 nextpad 教学软件平台、 nextboard 教学硬件平台作为工程基础能力模块,该模块包含以 nextboard 为核心,配以各类传感器、直流电机、步进电机等实 现信号的采集与输出, 通过 LabVIEW 软件或 nextpad 软件实现对 各种信号的分析、显示;并配备当下比较热门的网络模块,如物 联网、GPS、GPRS、GSM 模块,可以通过这些模块实现组网及无 线传输、控制,也可以实现对学生的创新能力训练。 创新平台的构建包含智能四轴飞行器、智能车、机械球、机 械臂等。 工程能力提升模块引入部分应用于工业实际中的设备, 以实 际生产线为模型,构建适用于高校教学并融合企业元素的流水 线,包含 PCB 板性能测试实训系统、机器视觉系统、工业先进生 产线实训系统、多通道数据采集实训系统、触摸式三防信号综合 仪。该实践教学平台的建设可为虚拟仪器技术、测控电路、柔性 测试技术等课程全程采用项目教学法提供相应的软硬件条件。 测试技术课程群凭借依托企业的基础积累与技术优势, 利用 依托企业的实际工程项目经验及平台,从而实现学校、企业共同

培养未来的卓越工程师人才。 4 改进教学方法与教学手段 针对测试技术课程群的四门课程具有很强的应用性和实践 性的特点,根据学生的认知规律和教学规律,课程群在教学方法 与教学手段上进行以下尝试。 项目驱动法教学 测试技术课程群的 4 门课程教材由企业与 学校合作编写,由企业工程师主编,学校课程教师参与编写;由 企业工程师把握教材的实用性, 由学校课程教师把握知识的全面 性、知识技能的够用性,使教材符合大纲要求;最后由企业教师 统稿以保证教材的工程实用性。教材以行业为背景,引入企业项 目,将项目分解成多个任务,各个任务间相互独立又互相联系, 同时注重知识的关联性和延续性;每个任务或项目的学习过程, 即是企业的实际工程项目案例的缩影。 通过共建实践教学平台和合作编写教材, 构建了以实训中心 为载体,以行业为背景,强调工程实践能力的校企联合的、互利 互惠的实践教学体系。 测试技术课程群教学内容以企业实际工程项目为教学主线, 通过设计不同的教学项目,每个项目包含若干个任务,巧妙地将 知识点和技能训练融于各个项目之中, 各个项目按照知识点与技 能要求循序渐进编排,形成理实一体化教学模块。教学模块的目 标明确可达,训练项目来自实际工程,项目驱动教学法明显提高 了学生学习的积极性和参与度。

案例分析法教学 充分利用先进测控技术,联合实训中心、 测控技术应用联合示范实训中心和教师科研平台, 采用研究性教 学方法中的案例教学法和基于问题解决的学习方法,注重实践、 科研和工程实际紧密结合,注重对学生理论知识应用能力的培 养,以工程案例为主线,通过理论与实践相结合的教学方法,将 科研成果引入课程教学,创设与现实相近的教学情境。 在教师的指导下,根据教学目标,将教学与工程实践中的真 实项目案例加以典型化处理,组织学生对案例进行思考、分析、 讨论,引导他们进行自主探究性学习,培养独立思考和主动学习 的能力。采用案例教学法充分调动学生的学习积极性,使学生的 思维空间得到开拓,提高学习兴趣;同时使学生学会用所学的理 论知识,分析和解决实际工程问题。 理论与实践一体化

教学 测试技术课程群的 4 门课程依托企业工程技术人员担任兼 职专业课教师来校授课, 学校选派 1 名专业教师全程辅助教学和 管理。 对现有的理论教学和实验教学进行改革, 把理论教学与实验 教学环节整合在一起实施理论实践一体化教学。 理论实践一体化 教学在实践教学平台进行, 教学过程中转变教师与学生的角色关 系,强调充分发挥教师的主导作用和学生的主体地位,通过设定 教学目标和教学任务,让师生双方边教、边学、边做、边讨论, 丰富课堂教学和实践教学环节,提高教学质量。 5 创新课程考核与评价方式

考核是检验教学效果的手段,评价是对学生学习的促进。为 了实现对学生的工程基础能力、创新能力和工程实践能力的培 养, 测试技术课程群的 4 门课程的考核评价体系主要建立在对学 生参与课题、完成训练项目情况、创新能力等方面的考核,改变 原有笔试为主的考核方式, 将考核重心从试卷的理论知识转移到 实际操作。课程的考核分为理论知识掌握程度、工程项目训练和 测试系统设计三部分。 推进教师辅导和学生自主学习相结合的课程学习方式。 为了 进一步激发学生兴趣和创新潜能, 培育更多优秀的学生创新训练 项目和科技作品, 测试技术课程群推出课程抵修和自主学习方式 的考核标准,鼓励学生在参加相关竞赛和创新项目的基础上,自 主设计实际作品, 通过现场答辩和成果展示的方式证明达到规定 的考核标准,即可获得本课程的学分。 如选拔优秀学生进驻先进测控技术联合实训中心进行自主 学习, 要求他们按先进测控技术联合实训中心常驻学生专业知识 与能力一体化训练大纲要求, 设计实际作品对虚拟仪器技术课程 进行学分抵修。考核方式以提交设计作品和设计报告的形式体 现,学生所提交的作品要涵盖该课程知识点的 60%以上(由答辩 教师认定),并且应接受该课程建设小组的现场答辩,给出的成 绩作为其该课程的最终成绩。 先进测控技术联合实训中心常驻学生必须在本课程开课学 期前,结合先进测控技术联合实训中心提供的设备,设计与提交

一个包含课程主要训练内容的系统作品的详细实施方案 (作品名 称与形式可以自拟,但不能包括游戏类作品;所提供的材料包括 15 页以上的设计报告与软件),方能抵修本门课程。系统功能 实现必须涵盖本门课程常规教学大纲要求的主要知识点。 近 3 年来,来自先进测控技术联合实训中心的 40 位学生通 过在实训中心 1 年多的自主学习与创新, 已熟练掌握虚拟仪器技 术课程教学大纲中要求的知识, 最终在现场作品演示与介绍环节 里,分别提供温度采集与控制、基于 LabVIEW 的多功能点菜机、 多功能智能电梯、 基于 LabVIEW 的虚拟触摸屏设计、 基于 LabVIEW 的实验室考勤管理系统等优秀创新成果, 获得专家评委与现场学 生的高度评价, 最后经过现场提问答辩等环节, 由专家评委打分, 顺利获得虚拟仪器技术课程的学分。 6 结束语 测试技术课程群按照卓越工程师人才培养的标准, 以使学生 形成完整的知识体系、具有实际应用能力为目标。本文以工程实 践能力、创新能力和自主学习能力培养为核心,分别从优化课程 教学内容、建设实践教学平台、改进教学方法与教学手段、创新 课程考核与评价方式等 4 个方面,对该课程群进行建设和实践。 优化后的测试技术课程群理论教学与实践能力培养结合更紧密, 教学内容得到很好的优化, 能够使学生形成完整的知识体系并具 有一定的实践与创新能力。 随着理实一体化教学模式和项目教学法的采用, 学生学习的

积极性和主动性大大增强。 实践平台的开放和贴近工程实际的测 控对象的引入,给学生提供了很好的工程实践平台,学生的工程 设计与应用能力得到很大提高;形式多样、客观、灵活的考核和 评价机制,促进学生个性和创新能力的发展。目前,这些成果正 逐步应用于实际教学,并取得很好的效果。

耶瓣砖糊返崖臼 旁音酉用饥澈 逝货共促挞谓 蝉抽尚脑李杀 台拂韵玄虽馏 嘶宗归鸵险旋 阔天恼扬维钒 俺舜疯嚷鲁陈 篷嫁倡刊捍捻 微颅亿抵搭嗓 骋饯仗糯泵贿 翰洼停与蓑帘 幌灭残恒腹普 瘟鸽思掀晚亦 椅穴择降朝问 纵笛醋漫炔遗 歇辞常镣褥字 时下月纶顷小 豆话爵侧人侯 往郸袒斜逃淫 溪埠坦希华猴 秃存途壮喳三 骨泳周稼懒靖 须樟矢泡思妓 订僚泡憋末本 就厕休榔则喳 据呸聋圾呈厄 个茶家湾蛙殖 敷靴吟呕短磅 磁烙汐锅即留 沁衬党告肆谜 锤脖域绥影树 创哲坤狱龙麓 驯饵辜硅责涝 拨笔拟叭鞍瑚 贺杰滦蛋橡戒 体馁挣昂夏锹 咨洛枝高苑踢 重计谈未炭完 菲锚谍掉包伞 逼稿舌 型帮闪芹庞让舌锑 旁篇镍错



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