寸巧萍

(西南交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院，成都 610031)

電子測(cè)量技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討

寸巧萍

(西南交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院，成都 610031)

從電子測(cè)量的發(fā)展趨勢(shì)和目前電子測(cè)量課程實(shí)踐教學(xué)存在的問題，提出實(shí)踐教學(xué)模式改革的具體思路，提出了相應(yīng)的一系列實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革措施，包括：改善實(shí)驗(yàn)硬件條件、改革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方式方法、加強(qiáng)教師隊(duì)伍建設(shè)、面向?qū)W生開放實(shí)驗(yàn)室、建立校企聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室等等多個(gè)方面進(jìn)行改革，旨在提高學(xué)生的動(dòng)手能力和綜合應(yīng)用知識(shí)的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才；使電子測(cè)量技術(shù)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)更適應(yīng)現(xiàn)代科技的發(fā)展，培養(yǎng)出的學(xué)生在測(cè)量技能、創(chuàng)新能力和職業(yè)素養(yǎng)方面更有優(yōu)勢(shì)。

實(shí)驗(yàn)教學(xué); 創(chuàng)新意識(shí); 實(shí)踐能力; 改革

電子測(cè)量是現(xiàn)代科學(xué)獲取信息的重要手段，是從事現(xiàn)代電子科學(xué)研究的必備基礎(chǔ)[1]。電子測(cè)量技術(shù)課程是電子信息工程專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，同時(shí)也是理論性、應(yīng)用性及綜合性很強(qiáng)的課程[2]。電子測(cè)量技術(shù)課程包括電子測(cè)量的基本理論和方法、主要電子儀器的工作原理、誤差分析、電參數(shù)的測(cè)試方法、實(shí)際應(yīng)用以及該領(lǐng)域的最新發(fā)展等[3]，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的重要課程，其特點(diǎn)是綜合性強(qiáng)、實(shí)踐性突出、應(yīng)用面廣泛[1]。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生具有電子測(cè)量技術(shù)與儀器方面的基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用能力，以后在科學(xué)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐中能制定先進(jìn)的測(cè)量方案，合理地選用測(cè)量?jī)x器，正確處理測(cè)量數(shù)據(jù)以獲得最佳的測(cè)量結(jié)果[3]，因此做好該課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)至關(guān)重要。結(jié)合西南交通大學(xué)這次電子信息工程重點(diǎn)專業(yè)建設(shè)項(xiàng)目，針對(duì)專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量提高這一根本目標(biāo)，本文從專業(yè)實(shí)踐教學(xué)方面作為突破口，對(duì)電子測(cè)量技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行改革探索。

1 電子測(cè)量技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

目前，西南交通大學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在諸多問題：(1)實(shí)驗(yàn)教學(xué)硬件配備不足，實(shí)驗(yàn)儀器數(shù)量嚴(yán)重短缺、設(shè)備陳舊。儀器設(shè)備的更新較慢，遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上行業(yè)的發(fā)展；容易給學(xué)生造成學(xué)不能用的想法[4]。(2)實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直處于從屬地位，實(shí)驗(yàn)教學(xué)沒有形成完整的教學(xué)體系，缺乏一支高素質(zhì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)師資隊(duì)伍。(3)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，缺乏一些設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)，不利于培養(yǎng)綜合型的人才。(4)實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段、方法陳舊，不能激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣等。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革措施

針對(duì)以上情況，實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革可從以下方面著手改進(jìn)：

2.1 改善實(shí)驗(yàn)室硬件條件

實(shí)驗(yàn)室是實(shí)踐教學(xué)的基本陣地，是保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要環(huán)節(jié)。加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室的硬件條件，配備數(shù)量充足、品質(zhì)精良、組合優(yōu)良的儀器設(shè)備，使儀器能滿足驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性、綜合性和創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)要求。近年來測(cè)試行業(yè)發(fā)展起來的虛擬儀器是計(jì)算機(jī)技術(shù)與電子儀器相結(jié)合而產(chǎn)生的一種新的儀器模式[5]，它是以虛擬儀器技術(shù)為基礎(chǔ)的“綜合”實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，運(yùn)用虛擬儀器技術(shù)，以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，構(gòu)建集成化測(cè)試平臺(tái)，代替常規(guī)儀器、儀表。將虛擬儀器引入高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)不但可以提高測(cè)試效率和教學(xué)的質(zhì)量，而且能降低實(shí)驗(yàn)儀器成本，同樣能夠滿足電子專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要，而且更為重要的是能夠達(dá)到教學(xué)的靈活性和擴(kuò)展性，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)新性。

近年來，學(xué)院陸續(xù)購(gòu)進(jìn)一批新的測(cè)量?jī)x器，其中包括2006年購(gòu)入NI公司的虛擬儀器23套，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)及課程理論教學(xué)上取得了較好的效果。但是目前僅有的23套NI- ELVIS I代虛擬儀器難以滿足每年400名學(xué)生的課程實(shí)驗(yàn)需求，實(shí)驗(yàn)安排以2名學(xué)生為一組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，很難達(dá)到獨(dú)立培養(yǎng)學(xué)生的操作能力，造成有的學(xué)生不動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，而增加儀器數(shù)量后，我們將安排學(xué)生一人一組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，更好地培養(yǎng)獨(dú)立操作能力。

加之現(xiàn)在學(xué)院開設(shè)了學(xué)生的個(gè)性化實(shí)驗(yàn)、SRTP實(shí)驗(yàn)、電子課程實(shí)訓(xùn)和課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等內(nèi)容，有很大一部分學(xué)生需要用虛擬儀器來完成，而且基于LabVIEW的虛擬儀器已經(jīng)成功發(fā)展了NI-ELVIS II、II+，所以我們應(yīng)加快增加儀器數(shù)量、更新?lián)Q代儀器，以求達(dá)到更好的實(shí)驗(yàn)效果。

2.2 更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增加設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)

關(guān)注學(xué)科技術(shù)發(fā)展，根據(jù)課程內(nèi)容進(jìn)一步改進(jìn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，多增加一些綜合性、設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)。把實(shí)驗(yàn)課程安排成為3 個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)課程：第 1 層次是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，是對(duì)課程的理論教學(xué)中涉及的電子測(cè)量?jī)x器的基本原理和測(cè)量方法進(jìn)行驗(yàn)證；第 2 層次是綜合性實(shí)驗(yàn)，主要是進(jìn)行綜合測(cè)試或多種儀器的綜合應(yīng)用；第 3 層次是設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)[6]，就是讓學(xué)生根據(jù)給定的要求和條件，自主查閱資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，選擇儀器設(shè)備，擬定實(shí)驗(yàn)步驟并完成實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生技能的提高，思考方法的訓(xùn)練，知識(shí)的綜合運(yùn)用起了很好的作用; 同時(shí)有效地提高了學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。這樣做到從低到高，從基礎(chǔ)到前沿，從接受知識(shí)到培養(yǎng)綜合能力的逐級(jí)提高的實(shí)驗(yàn)課程新體系。

近年來，我們根據(jù)本學(xué)院培養(yǎng)學(xué)生的特點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境和條件，自己編寫了切合實(shí)際需要的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也根據(jù)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，不斷地進(jìn)行修改和完善。利用新引進(jìn)的NI-ELVIS虛擬儀器，增加了虛擬儀器方面的實(shí)驗(yàn)，所設(shè)置的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目如表1所示。

表1 電子測(cè)量實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一覽表

下一步，我們將聯(lián)系現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)發(fā)展和新的技術(shù)成果，精心設(shè)計(jì)增開一些設(shè)計(jì)性、綜合性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，比如頻譜分析儀實(shí)驗(yàn)、邏輯分析儀實(shí)驗(yàn)和計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)等。

2.3 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)師資隊(duì)伍建設(shè)

針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍現(xiàn)狀，作為實(shí)驗(yàn)室老師，除了自身不斷學(xué)習(xí)和提高以外，可以多參加企業(yè)和公司組織的一些技術(shù)和專業(yè)上的培訓(xùn)，以提高我們的實(shí)驗(yàn)技能和水平，跟上企業(yè)技術(shù)發(fā)展的步伐。例如，可以邀請(qǐng)儀器的廠家和企業(yè)多到學(xué)校進(jìn)行相關(guān)技術(shù)的培訓(xùn)、多開展講座介紹他們的產(chǎn)品和技術(shù)，組織老師和學(xué)生積極參加，從而提高我們的實(shí)驗(yàn)水平；另外，學(xué)校應(yīng)鼓勵(lì)高層次人才積極從事實(shí)驗(yàn)教學(xué)、運(yùn)用國(guó)內(nèi)外培訓(xùn)和進(jìn)修等激勵(lì)機(jī)制, 加大對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)人員的傾斜力度, 進(jìn)一步穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍, 提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)水平[7]。

2.4 運(yùn)用多種教學(xué)手段，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣

學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是最好的動(dòng)力，為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可引入多種教學(xué)方法與手段[8]。例如，可以改善實(shí)驗(yàn)課件PPT的形式，利用網(wǎng)上資源進(jìn)行教學(xué)，可以讓學(xué)生觀看儀器教學(xué)和測(cè)量技術(shù)新發(fā)展的視頻等。實(shí)驗(yàn)中，運(yùn)用NI-ELVIS虛擬儀器技術(shù)建立虛擬儀器教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，利用虛擬儀器實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)、NI PCI6 251 數(shù)據(jù)采集卡及基于LabVIEW的NI ELVIS虛擬儀器教學(xué)實(shí)驗(yàn)套件構(gòu)成了課程實(shí)驗(yàn)、通過圖形化的編程語言LabVIEW完成硬件的軟件化設(shè)計(jì)，讓學(xué)生接觸強(qiáng)大的虛擬儀器技術(shù)，學(xué)生可以憑自己的興趣與愛好來設(shè)計(jì)人性化的智能儀器的前面板，感受相同硬件環(huán)境下通過改變軟件設(shè)計(jì)所獲得的不同的儀器功能[8]。

2.5 改革實(shí)驗(yàn)考核方式

目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)以考察方式進(jìn)行考核，即綜合學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作情況和實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)給出實(shí)驗(yàn)總成績(jī)。這樣的考核方式較為傳統(tǒng)和平均化，不能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性和創(chuàng)造性。為此，我們擬采取把操作考試也加入到實(shí)驗(yàn)考核方式中，操作考試即是對(duì)每名學(xué)生獨(dú)立操作指定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的過程和結(jié)果進(jìn)行綜合評(píng)分，其評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

實(shí)踐證明，考核方式的轉(zhuǎn)變，使電子測(cè)量實(shí)驗(yàn)受到了學(xué)生的普遍重視，促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)。學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和獨(dú)立操作能力均大有提高，達(dá)到了實(shí)驗(yàn)輔以教學(xué)，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的教學(xué)目標(biāo)。改革后的考核方式還有利于選拔出實(shí)踐動(dòng)手能力強(qiáng)、勤于思考和鉆研的學(xué)生，對(duì)其進(jìn)行更進(jìn)一步的培養(yǎng)，可以作為參加學(xué)校的各種科技活動(dòng)和省級(jí)、國(guó)家級(jí)電子設(shè)計(jì)大賽等的有力后備人選[1]。

表2 電子測(cè)量技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

2.6 開放實(shí)驗(yàn)室，增加實(shí)踐類培養(yǎng)環(huán)節(jié)

建立開放型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，由實(shí)驗(yàn)室給學(xué)生提供充裕的時(shí)間、充分的設(shè)備進(jìn)行自主、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)或進(jìn)行科技創(chuàng)新活動(dòng)。對(duì)于實(shí)驗(yàn)課中沒有完成實(shí)驗(yàn)的學(xué)生可在實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間再來完成。此外，優(yōu)秀學(xué)生可自行選擇不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)方法，由實(shí)驗(yàn)室安排時(shí)間和指導(dǎo)教師，在實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間完成實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)成績(jī)可計(jì)入本門課程的總成績(jī)中。在開放的實(shí)驗(yàn)過程中，讓學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)方案, 確定實(shí)施方法與手段，對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題進(jìn)行多方位思考并借助于測(cè)試儀器進(jìn)行分析，提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣, 激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2.7 實(shí)驗(yàn)教材改進(jìn)

利用學(xué)校這次的電子信息專業(yè)評(píng)估建設(shè)和引進(jìn)的NI-ELVIS II代虛擬儀器，增加補(bǔ)充新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，修改實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書重新修訂改版，爭(zhēng)取以實(shí)驗(yàn)教材的形式出版。

2.8 開發(fā)一個(gè)實(shí)驗(yàn)中心網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)

每年學(xué)生實(shí)驗(yàn)課程安排都是以班為單位由班長(zhǎng)和老師面對(duì)面協(xié)商確定，但是每名學(xué)生的理論課程選課又不同，這樣安排經(jīng)常導(dǎo)致學(xué)生課程時(shí)間和實(shí)驗(yàn)時(shí)間沖突，又得由學(xué)生自己和老師來重新安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間，既麻煩又效率低。建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)可以使每名學(xué)生根據(jù)自己課程情況自主在網(wǎng)上選擇實(shí)驗(yàn)安排；而且，老師和學(xué)生還可以在上面發(fā)布實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、預(yù)約實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告、共享電子實(shí)驗(yàn)資源、交流學(xué)習(xí)體會(huì)與經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)等[8]。

2.9 建立校企聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室

與企業(yè)建立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室[3]，根據(jù)市場(chǎng)需求開設(shè)實(shí)驗(yàn)。一些儀器儀表公司有自身的特長(zhǎng)，新技術(shù)含量高，引領(lǐng)儀器發(fā)展的潮流。高校與這些企業(yè)共建實(shí)驗(yàn)室對(duì)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力大有裨益。通過對(duì)這些儀器設(shè)備的認(rèn)識(shí)使用，會(huì)縮短學(xué)生對(duì)最新儀器的距離，對(duì)將來學(xué)生在工作崗位上選用、使用這些儀器具有極其重要的作用。

3 結(jié)束語

隨著電子工業(yè)的迅速發(fā)展，電子測(cè)量技術(shù)和電子測(cè)量?jī)x器也得到了新的快速發(fā)展。本文介紹了電子測(cè)量技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)和一系列的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革措施，相信通過這些改革，必能強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)驗(yàn)意識(shí)，提高實(shí)踐能力，更好地提升電子測(cè)量技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和水平。

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Discussion on the Experiment Teaching Reform for ElectronicMeasurement Technology

CUN Qiaoping

(School of Electrical Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031,China)

From the development trend of electronic measurement and the status of the electronic measurement experiment teaching, the approaches to practice teaching mode reform in the course electronic measurement are presented after a discussion of problems in its practice teaching, such as to improve experimental hardware, to reform experimental content and teaching methods, to strengthen teachers level, to establish laboratory between school and enterprise and to open laboratory and so on. All these efforts are aimed to improve students’ practice ability and comprehensive ability of applying, to adapt the course to the development of electronic engineering technology, and cultivate students’ potential in measuring skills, innovation, and quality in career development.

experiment teaching; innovation consciousness; practice ability; reformation

2013-12-23；修改日期: 2014-01-06

西南交通大學(xué)重點(diǎn)專業(yè)建設(shè)資助項(xiàng)目(X9800411041302)。

寸巧萍(1978- )，女，碩士，工程師，主要從事電子信息專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作。

G642.423;G642.0；TM

Adoi:10.3969/j.issn.1672-4550.2014.06.027