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自动检测技术课程实验教学改革-实验教学

论文-教育论文

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摘要:为了培养学生的创新意识，东华大学信息科学与技术学院在

“自动检测技术”课程实验中开发基于虚拟仪器技术的多层次实验项

目，采用开放式实验教学方式，在验证型实验基础上引入设计型实验，

学生组队完成设计型实验。同时，改革课程考核手段，建立课程综合

评价体系，以锻炼学生的沟通和表达能力。教学实践表明，基于多层

次实验教学的课程综合评价体系能激发学生的学习兴趣，提高学习成

绩。

关键词:自动检测技术;虚拟仪器;多层次实验教学;课程综合评价

一、“自动检测技术”课程概况

“自动检测技术”是我校(东华大学)信息科学与技术学院的一门实

践技能较强的综合应用和自动化专业特色课程。该课程的教学手段主

要是基于多媒体的课堂理论教学，课内实验环节也多局限于对传感器

原理的认证实验，不能适应当今培养学生创新能力的要求。为此我们

对该课程教学进行改革探索，构建科学的课程考核体系，以提高教育

教学质量，培养满足社会发展需要的应用型复合人才［1］。研究表明，

设计提高型实验可以改变以教师为中心的传统的灌输式教学模式，代

以“学生为主体，教师为主导”的教学模式［2－3］。因此，我们在课

程教学实践中着力于构建学生基本技能层培养体系，提高学生的综合

应用能力与初步设计能力，为培养学生的工程实践与创新能力奠定基

础［4］。在教学方法和手段的改进上，着眼于锻炼学生的动手实验能

力和自学能力，设计了多层次实验教学方案;并通过建立一套课程综

合考核方式，在培养学生创新能力的同时，锻炼学生的沟通和表达能

力，培养团队合作精神。

二、“自动检测技术”课程教学改革实践

1．开发基于虚拟仪器的自动检测分层实验系统

虚拟仪器是电子技术、计算机技术和信号处理技术发展的一个综

合性产物，成为未来电子测量仪器发展的主要方向之一［5－6］。为

在“自动检测技术”课程教学中紧紧跟上检测技术的新发展，我们将虚

拟仪器技术内容编入《自动检测与虚拟仪器技术》教材，该教材由科

学出版社于2018年出版。在“自动检测技术”课程教学中增加虚拟仪

器技术的原理及应用，可以使学生接触到检测的必威体育精装版技术，为学生专

业素养的提高奠定基础。为配合课程教学，我们在“自动检测技术”课

程实验教学中对现有的实验器材和软硬件资源进行整合，开发了创新

设计型实验项目。在实验设计中，增加基于虚拟仪器的综合实验内容，

通过多层次分类实验培养学生的自我学习能力、综合设计能力和小组

协作能力。根据“自动检测技术”课程的特点，将实验项目设计成A、

B、C三类。(1)A类为验证型基础实验项目。这类实验设计的目的是

为了体现理论性。通过实验加深学生对理论知识的理解，强化传感器

及其测量电路的理论学习以及测量信号采集和处理。主要包括基于浙

江求是科教设备有限公司的检测装置平台完成应变片及电桥测量电

路、热电偶测温和霍尔传感器三个实验。(2)B类为虚拟仿真实验项目。

这部分实验设计的目的是为了培养学生的自学能力和LabVIEW编程

能力。内容以虚拟仪器技术的基础实验为主，包括计算器及数组、定

时及图形、公式节点、设计示波器用以展示一个二阶惯性环节等。实

验步骤结合实验指导书及网站视频，由学生分小组利用课余时间在

LabVIEW软件平台上完成编程设计。我们在B类实验指导书中提出一

些开放性问题，鼓励学生应用课内外多学科知识解决问题，如计算器

实验中如何解决四则运算和科学计算的运算顺序和中间运算结果的

保存，二阶惯性问题中离散化方法和保持器的设计等。在B类实验的

讨论课上，我们安排了课堂演示部分，学生将实验内容制作成PPT，

在课堂上介绍编程思路，演示实验结果。(3)C类为设计提高型实验项

目。这部分实验是根据生产实践中遇到的问题或理论课中提出的课题

确定实验任务的要求及各项性能指标，此类实验设计的目的是为了培

养学生的工程实践能力，引导学生自主设计实验内容和过程，解决工

程实际中的检测问题，提供理论与实践相结合的机会。实验内容包括

基于Lab-VIEW的静态信号测量、应变片及信号处理实验，基于

LabVIEW的动态信号测量、光电传感器测速实验。以光电传感器测速

实验为例，我们设计了基于LabVIEW的转速测量实验，要求学生设计

VI，通过DAQ设备采集光纤传感器的周期性电压信号，通过信号处理

分析显示被测的转速，用图形及数据记录和显示周期信号的波峰值与

转速变化的关系，为测量