任海霞 李志斌 夏飛

【摘 要】《檢測(cè)技術(shù)》是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。本文針對(duì)這門(mén)課程的特點(diǎn)，結(jié)合學(xué)校的辦學(xué)理念，從基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、綜合實(shí)踐教學(xué)、提高科創(chuàng)等方面對(duì)該課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了改革，體現(xiàn)了分層次、多樣化的特點(diǎn)，取得較好的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】《檢測(cè)技術(shù)》 ? ?實(shí)驗(yàn)教學(xué) ? ?實(shí)踐教學(xué) ? ? ?科創(chuàng)

《檢測(cè)技術(shù)》課程是測(cè)控技術(shù)與儀器、自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的必修專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，是一門(mén)實(shí)踐性和技術(shù)性很強(qiáng)的學(xué)科。隨著時(shí)代進(jìn)步和科技發(fā)展，秉承上海電力學(xué)院“立足電力、立足一線、立足應(yīng)用”的辦學(xué)理念，強(qiáng)調(diào)學(xué)科特色傳承和拓展，作為專(zhuān)業(yè)主干課程的《檢測(cè)技術(shù)》需要進(jìn)行課程教學(xué)改革。實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為整體教學(xué)的一環(huán)已不可或缺，其教學(xué)內(nèi)容的選取和安排是非常重要的。本文從基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、綜合實(shí)踐教學(xué)、提高科創(chuàng)等方面進(jìn)行了探討，希望借此能夠幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)這門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，并提高動(dòng)手操作能力和創(chuàng)新能力。

一、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目模塊化

由于該門(mén)課程內(nèi)容繁多，且隨著大規(guī)模集成電路、材料科學(xué)和微機(jī)械加工技術(shù)的快速發(fā)展， 各種新型傳感器及其檢測(cè)技術(shù)也發(fā)展得非常迅猛，教學(xué)時(shí)不可能做到面面俱到。因此， 我們根據(jù)傳感器的工作原理調(diào)整課程結(jié)構(gòu)， 將同種工作原理的傳感器分為一個(gè)模塊。

《檢測(cè)技術(shù)》實(shí)驗(yàn)基于杭州英聯(lián)公司生產(chǎn)的YL2100系列傳感儀，分成5大模塊，分別為溫度、壓力、位移、轉(zhuǎn)速和差動(dòng)變壓器，每個(gè)模塊又包含3到6個(gè)小實(shí)驗(yàn)不等。

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分為必做模塊、選做模塊兩大類(lèi)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為“基本實(shí)驗(yàn)”“設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)”和“綜合性實(shí)驗(yàn)”三個(gè)層次。學(xué)生在完成基本實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，可以利用實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放時(shí)間進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)。學(xué)生不僅要學(xué)會(huì)連線、加電、讀數(shù)據(jù)，還要結(jié)合以前所學(xué)的電子技術(shù)、電路等知識(shí)，構(gòu)建基本的檢測(cè)系統(tǒng)， 加大學(xué)生自由發(fā)揮的空間， 提高實(shí)際動(dòng)手能力。

比如，在完成基本的應(yīng)變片式傳感器、 差動(dòng)變壓器、 霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)后，增加設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)——電子秤的設(shè)計(jì)。學(xué)生可以根據(jù)學(xué)過(guò)的知識(shí)，任意選取一種傳感器，結(jié)合自己的工作特性，并加上測(cè)量電路去設(shè)計(jì)電子秤，最后對(duì)基于不同傳感器的電子秤進(jìn)行比對(duì)。經(jīng)過(guò)學(xué)生自己的動(dòng)腦思考和選擇比較過(guò)程，對(duì)這幾種傳感器的工作原理和應(yīng)用能有更深入地理解。這種效果比每學(xué)過(guò)一種傳感器通過(guò)直接連接實(shí)驗(yàn)儀上設(shè)計(jì)好的電子秤去稱(chēng)重，僅僅是讀取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的效果要好得多。

或進(jìn)行溫度、轉(zhuǎn)速的PID控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，利用Labview建立數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制處理，通過(guò)設(shè)置“采樣周期”“比例系數(shù)”“積分時(shí)間”“微分時(shí)間”的參數(shù)值，以達(dá)到最佳的控制效果。結(jié)合《自控原理》《單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)》等先修課程，自學(xué)《智能儀器儀表》《虛擬儀器》等后續(xù)課程，前后知識(shí)融會(huì)貫通。

二、實(shí)踐教學(xué)題目工程實(shí)用化

在完成課程理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)之后，安排二周左右的時(shí)間進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)。實(shí)踐教學(xué)的效果好不好，能否起到實(shí)踐教學(xué)應(yīng)有的作用，設(shè)計(jì)題目是關(guān)鍵。原先《檢測(cè)技術(shù)》實(shí)踐是掌握節(jié)流式流量測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算、系統(tǒng)調(diào)試的方法和步驟，內(nèi)容較為單一，而且和當(dāng)下企業(yè)有所脫節(jié)。要從工程實(shí)際中選題、從科研項(xiàng)目中選題、從生活實(shí)際中選題，力求實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)題目工程實(shí)用化。

現(xiàn)在將實(shí)踐教學(xué)題目分成四個(gè)方向，學(xué)生可憑個(gè)人興趣自由選擇。

（一）性能提升

主要是在《檢測(cè)技術(shù)》實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高能力。其中，測(cè)溫元件自動(dòng)檢定裝置是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)測(cè)試技術(shù)于一體的自動(dòng)化檢定系統(tǒng)，主要用于自動(dòng)檢定各種工作用熱電偶、熱電阻，還可以半自動(dòng)檢定水銀溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)、雙金屬溫度計(jì)等?？梢越Y(jié)合誤差理論對(duì)測(cè)溫元件的精度、不確定度等基本性能進(jìn)行更好地分析，有助于學(xué)生深入掌握測(cè)溫元件的檢定;還可以結(jié)合測(cè)控儀器聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集和傳輸，加上無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)去實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感數(shù)據(jù)。

注重發(fā)揮學(xué)生個(gè)人的思維能力和創(chuàng)造能力，讓學(xué)生結(jié)合自己的興趣自己設(shè)計(jì)題目，利用實(shí)驗(yàn)室建設(shè)經(jīng)費(fèi)，購(gòu)置一些電子元器件，盡量鼓勵(lì)學(xué)生做出實(shí)物。比如做實(shí)驗(yàn)時(shí)，很多測(cè)試信號(hào)都比較微弱，為mV級(jí)，怎么不失真地進(jìn)行信號(hào)放大，怎么根據(jù)輸入信號(hào)的大小選擇合適的放大倍數(shù)等，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行可編程增益放大器的設(shè)計(jì)。還可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要再制定新的小項(xiàng)目，如直流穩(wěn)壓電源、信號(hào)發(fā)生器等。

（二）硬件開(kāi)發(fā)

主要是對(duì)單片機(jī)和嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，結(jié)合《單片機(jī)原理及開(kāi)發(fā)》《電子制作實(shí)踐》《嵌入式系統(tǒng)》等課程，可以讓感興趣的學(xué)生繼續(xù)研究。比如，配合自動(dòng)化工程學(xué)院的能耗監(jiān)控系統(tǒng)，可進(jìn)行人體紅外探測(cè)器制作項(xiàng)目，通過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、程序編寫(xiě)、傳感器選型、實(shí)物焊接、整體調(diào)試等，讓學(xué)生了解其功能和工作原理。

（三）系統(tǒng)集成

主要是與科研相結(jié)合，一方面是教師們的科研課題，讓學(xué)生更多地參與進(jìn)來(lái)，看自身能力和特長(zhǎng)能夠完成哪一階段的任務(wù);另一方面是與校外專(zhuān)家合作，比如日本橫河公司，可進(jìn)行各種流量計(jì)的設(shè)計(jì)。這樣所進(jìn)行的實(shí)踐與現(xiàn)實(shí)聯(lián)系，有應(yīng)用背景，也有一定先進(jìn)性，而不是閉門(mén)造車(chē)，既可鍛煉提高學(xué)生的實(shí)踐能力，又可使學(xué)生了解科研工作和工程應(yīng)用的主要環(huán)節(jié)或過(guò)程。

比如自動(dòng)化工程學(xué)院能耗監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)踐平臺(tái)，利用遍布學(xué)院的溫度、濕度、照度、紅外、圖像、電參數(shù)等傳感器，將綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)放到具體的節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)中，使學(xué)生既能了解各參數(shù)檢測(cè)的基本原理，又能了解實(shí)際測(cè)控方法和對(duì)象，使學(xué)生能夠廣泛適用于多方向的就業(yè)需求。

全工況循環(huán)冷卻系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)裝置布置了溫度、流量、電參數(shù)、速度等參數(shù)的傳感檢測(cè)單元，可以真實(shí)模仿工業(yè)領(lǐng)域中的循環(huán)冷卻系統(tǒng)，具有一定的典型性和代表性，能夠以點(diǎn)帶面。學(xué)生通過(guò)親自設(shè)計(jì)、焊接、調(diào)試和組裝系統(tǒng)中的典型模塊，到最后完成系統(tǒng)控制，全面掌握工程測(cè)控系統(tǒng)的建模、分析、控制器設(shè)計(jì)和調(diào)試等方法。

機(jī)器視覺(jué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)平臺(tái)可以完成多個(gè)圖像處理實(shí)驗(yàn)，包括匹配定位、尺寸測(cè)量、顏色分析、缺陷檢測(cè)等，可以幫助學(xué)生更好地了解視覺(jué)檢測(cè)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，可以讓學(xué)生了解視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)的建立，鞏固和掌握?qǐng)D像處理技術(shù)的基本技能，不僅培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)視覺(jué)檢測(cè)知識(shí)的深入理解和掌握，還可以鍛煉學(xué)生的研究能力、創(chuàng)新思維以及獨(dú)立解決技術(shù)難題的能力。

（四）智能算法

主要結(jié)合我校的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室能耗監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行，可進(jìn)行故障診斷、能耗采集、策略研究、組態(tài)軟件等等，讓學(xué)生更好地掌握數(shù)據(jù)采集與傳輸、信號(hào)測(cè)量與轉(zhuǎn)換、控制理論、總線等。

實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)提高了學(xué)生的實(shí)踐能力，為學(xué)生做好畢業(yè)設(shè)計(jì)以及從事工程技術(shù)工作打下了良好的基礎(chǔ)。

三、課外創(chuàng)新活動(dòng)經(jīng)?；?/p>

將學(xué)有余力的學(xué)生組織起來(lái)，成立了創(chuàng)新制作小組，依托大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目，開(kāi)展課外科技活動(dòng)。所有課外科技創(chuàng)新項(xiàng)目的創(chuàng)意均來(lái)源于學(xué)生，并按興趣自由組建團(tuán)隊(duì)，聘請(qǐng)指導(dǎo)教師對(duì)項(xiàng)目的實(shí)施進(jìn)行指導(dǎo)。專(zhuān)家組在選題答辯的基礎(chǔ)上確定每年的課外科技創(chuàng)新活動(dòng)的研究方向，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行可行性方案論證，分層次確定推薦項(xiàng)目（國(guó)家、上海市、學(xué)校、學(xué)院）和資助經(jīng)費(fèi)。

要求課程主講教師科研教學(xué)并舉。教師只有積極投身于科學(xué)研究，才能把在科技創(chuàng)新活動(dòng)中獲取的知識(shí)和創(chuàng)新的知識(shí)不斷融入課程體系和教學(xué)之中，才能居高臨下地用科技創(chuàng)新的思維培養(yǎng)學(xué)生獲取知識(shí)的能力和解決問(wèn)題的本領(lǐng)。

在科創(chuàng)項(xiàng)目激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣下，鼓勵(lì)學(xué)生積極參加學(xué)科競(jìng)賽活動(dòng)?！帮w思卡爾”杯智能汽車(chē)競(jìng)賽是教育部高等學(xué)校自動(dòng)化類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)倡導(dǎo)的大學(xué)生科技競(jìng)賽之一。該競(jìng)賽是以迅猛發(fā)展、前景廣闊的汽車(chē)電子為背景，涵蓋自動(dòng)控制、模式識(shí)別、傳感器技術(shù)、電子、電氣、計(jì)算機(jī)、機(jī)械與汽車(chē)制造等多學(xué)科跨專(zhuān)業(yè)的創(chuàng)意性比賽。學(xué)生在“飛思卡爾”杯智能汽車(chē)競(jìng)賽中，無(wú)論是華東賽，還是全國(guó)賽，均取得過(guò)優(yōu)良的成績(jī)。這不僅使大學(xué)生獲得了扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)，提高了軟硬件開(kāi)發(fā)能力，而且培養(yǎng)了學(xué)生的協(xié)作精神和科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)，增強(qiáng)了他們的創(chuàng)新意識(shí)，是一條行之有效和具有可操作性的人才培養(yǎng)之路。經(jīng)過(guò)創(chuàng)新制作鍛煉，學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力得到了很大提升。

四、結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)《檢測(cè)技術(shù)》課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了探討，通過(guò)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目模塊化、實(shí)踐教學(xué)題目工程實(shí)用化、創(chuàng)新活動(dòng)經(jīng)?；?，構(gòu)建了“實(shí)驗(yàn)+實(shí)踐教學(xué)+科創(chuàng)+學(xué)科競(jìng)賽”的立體化課程體系，提出了不同方向的實(shí)踐課題供學(xué)生自由選擇，更注重學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，提高了教學(xué)效果。

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