《测控电路》教学改革与实践

邱雄迩++李辉++刘新波

摘 要： 本文针对应用型本科院校普遍存在的学生理论认知较差，实践能力薄弱，自主性学习能力不强的问题，结合《测控电路》课程的教学特点，通过对教学内容与教学方法两方面的教学改革进行了探讨，取得了很好的教学效果，提高了课程教学质量，提升了学生的专业技能。

关键词： 《测控电路》 教学方法 教学实践

1.《测控电路》课程的性质

《测控电路》是高等院校测控技术与仪器专业本科生必修专业基础课程。它是测控系统中的基础知识，测控系统把被测对象的各种非电量通过传感技术转换为相应的电参量，信号经测控电路进行信号放大、隔离、滤波、调制解调等调理过程与信号转换处理后成为微机或执行机构可以接收的信号，满足测量与控制信号的精度需求，达到控制生产的目的。测控电路重点是如何在电子技术与测量、控制之间架起一座桥梁，实现二者之间语言的翻译与沟通，学会如何在测量和控制中运用电子技术，如何与光、机、计算机紧密配合，实现测控的总体思想，围绕精、快、灵和测控任务的其他要求选用电路、设计电路。测控电路在整个测控系统中起到中流砥柱的作用。因此，对于应用型本科院校测控技术与仪器类本科生来说，各种电子元器件的内部结构和工作原理在《模拟电子技术》已经学习了，《测控电路》则是要求学生学会构建实际的电路，尤其是测控系统中的实用硬件电路，并且必须学会如何解决实际应用中已经出现或可能出现的问题，从而为走上工作岗位和继续深造奠定良好的测控电路分析与设计基础。

在测控技术领域，《测控电路》课程教学受到普遍重视。我校电气测控类专业于2005年起开设的本课程作为本科三年级学生的专业必修课程。

2.《测控电路》课程的教学现状

《测控电路》本身的专业性强，需要《电路》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《微机原理与接口技术》等前序课程作支撑，内容繁多而复杂。部分地方本科院校将“测控技术及仪器”专业放在能源与机械学院，以致大部分学生认识不到前序基础课程的重要性。由于地方本科院校的学生基础知识较薄弱，自主学习性较弱，因此要尽快适应与较好掌握《测控电路》这门课程的学习模式非常困难；目前应用的几本教材均有理论性强，学生理解困难，有些知识略显陈旧，跟不上现代测控电路的变化发展；教学内容中理论居多，实践环节偏少，直接导致理论与实践脱节，学生的动手操作能力缺乏应有的锻炼。因此，学好这门课程需付出更大更多的努力。

课时与内容的矛盾比较突出。我校测控技术与仪器专业开设该课程学时较少的40课时。《测控电路》涉及信号测量与处理的内容非常繁多，如何在测量和控制中运用电气电子技术，围绕精、快、灵和测控任务的其他要求选用电路、设计电路。合理划分测控电路各个功能块的任务，确定如何相互配合，并且这些内容之间相互联系。如何充分利用较少课时讲授好这些内容，无疑给测控电路课程教学带来挑战。

3.《测控电路》教学环节的改革与实践

虽然测控技术与仪器专业开设《测控电路》存在诸多困难与挑战。但是通过多年的努力，结合我校的办学特点进行教学方法改革和实践革新，并取得了较好的教学效果。

（1）更新教学内容，保持课程的先进性。

实际上国外电路系列课程教学有两类；一类以俄罗斯为代表的注重课程体系的系统性和授课内容的完整性，强调理论和分析方法；另一类则以欧美国家为代表强调抽象方法的应用及新方法、新技术的应用。我国由于历史原因，大部分电路课程教学内容和教材倾向于第一类。目前我校本科生《测控电路》课程教学采用的教材是天津大学张国雄教授主编的。该教材在内容丰富，面面俱到，和前序课程在内容上有重复现象，如第五章的信号运算电路是《模拟电子技术》中的重点，第六章的信号转换电路在《微机原理与接口技术》课程中应详细讲授。因此，在教学过程中，教师根据学生对本专业知识点和重复内容的掌握状况及时筛选并精简内容，剔除偏难的内容和过时的陈旧知识点，加入最新测控电路的发展及工程应用实例。在介绍最新测控电路的同时增加近五年来国际上新兴集成芯片与功能模块的运用，将测控新技术、新方法融入原有教学内容中，紧密联系飞速发展的电子技术，保持课程的先进性。

（2）重视基础知识，转换思路，优化教学。

重视基础知识需强调测控电路在测控系统中举足轻重的作用。一个完整的测控系统主要由传感器、测控控制电路（简称测控电路）和执行机构三部分组成，测控电路要对传感器输出信号进行放大、隔离、滤波、调制与解调、运算和转换等一系列处理。所以测控电路这门课程基础知识包括信号的放大技术、调制与解调技术、信号的分离技术、信号与噪声的分离技术、信号运算和转换等。在课堂教学中，教师应做到因材施教，考虑不同层次的学生对基础知识掌握情况的差异将讲课内容按照侧重点不同分为讲授课和复习课两种，《测控电路》很多章节内容需要用到前序课程知识点，在讲课之前教师应提前复习授课将涉及的知识点或者要求学生课前复习相关知识，比如在第六章信号转换电路授课之前，需复习的重要概念如导通电阻、截至电阻、延迟时间、共模增益、差模增益、捕捉时间、孔径时间、共模抑制比、分辨率、虚短、虚断、精度、建立时间等，有助于提高学生理解讲解过程的能力。

优化课堂教学，建立课程构架，实现多课程融合。目前电路理论和电子技术课程一般路径是从“基本单元电路分析”到“模拟式电路”再到“数字式电路”的次序进行，形成的是相对封闭、独立且完整的知识体系，各知识点之间的衔接和联系比较松散，所采用的体系理论与设计、分析方法在风格上迥然不同。一个实际的工程项目通常需要各门课程间相互协作才能完成，而一门课程只能体现出一个工程项目的小部分知识点。“测控电路”只是测控系统中的最灵活的电路部分，一个完整的测控系统还包括传感器与执行机构。授课时，让学生通过了解测控系统建立课程构架。《测控电路》覆盖了电路、模拟电子技术、数字电子技术的大部分内容，是对其内容的升华和应用。学生掌握如何在电子技术与测量、控制之间架起一座桥梁，实现二者之间语言的翻译与沟通，学会如何在测量与控制中运用电子技术。教师突出对实际应用案例的讨论，通过典型应用案例的分析，让学生掌握基本的设计思想和应用典型硬件电路的方法，将理论知识与实践应用有效结合起来，使学生熟悉怎样运用电子技术解决测量与控制中提出的任务，从而优化课程教学。

（3）多媒体辅以微课教学。

根据本课程的特点，在教学过程中我们采用板书和多媒体教学相结合的授课方式，且以板书为主，多媒体为辅。一些基本原理和基本方法的推导和证明，仍然采用课堂板书的授课方式，这种授课方式易控、灵活、互动性强，学生可以跟随教师的思路领会课堂知识；而对于一些需要形象理解、图示举例及动画演示的内容，则可采用多媒体教学方式，充分利用动画、视频、声音、图像等多种形式进行互动教学。

在多媒体教学的基础上，我们根据课程知识点制作微课课件放在学校网站上供学生下载学习，提高学生的学习兴趣，使学生牢固掌握知识点。

（4）注重实践环节。

实践教学是《测控电路》教学内容中非常重要的一环。通过实践环节，一方面，学生在操作实践项目时可以了解各种类常用电子元器件的工作性能、工作状态，掌握实际测控系统中常用电子仪器仪表和各类测量工具的使用，通过典型电路的使用，学会改变其中的典型参数或者关键参量，牢固掌握各种典型电路的性能特点；可以独立完成简单测控电路的设计，或者通过protel等相关设计仿真软件进行设计、仿真达到设计精度要求，学生自主学习能力得到提高，创新设计能力得到有效培养。另一方面，理论与生产实践相结合，理论知识水平在实践中更进一步提升，同时可以更好地实践，做到学有所用。这样既可以进一步深化学生对书本知识的理解和掌握，又可以培养学生实际动手操作能力，提高学习理论知识的兴趣，增强设计创新意识和设计创新能力。

我校《测控电路》课程实践教学环节的改革主要在以下方面进行：a.新购浙江天煌公司的测控电路综合实验箱16台，测控技术综合实验平台8台。硬件与软件基本配置基本完整，可以覆盖本课程主要教学内容，可以支持大量且高水平的设计实验项目。b.设计相应的实验教学项目，验证性和综合性实验各占一定比例，对验证性实验项目的要求，改变电路系统中某些元器件的参量，通过双踪示波器或者虚拟示波器观察其波形的变化情况，让学生感性认识各种元器件在电路中的作用，以及如何合理选定、确定参数值；对设计性实验的要求，通常选一部分简单的且有一定实用价值的设计课题布置给学生，让学生独立或者合作完成，由于条件所限，为了减少设计实验的成本，有时要求学生利用相关仿真软件将自己的设计在微机上进行仿真调试以达到设计精度等要求。c.通过加强课程设计环节提高学生的动手操作能力，并根据学生兴趣、爱好及就业意向，合理安排难度和种类不等同的课程设计课题。在现代测控电路课程设计中，增加PCB板的设计、制作、焊接、调试，同时，学生熟悉了传感器信号与测控电路信号之间传输过程与控制过程，提升了专业技能。

（5）参加竞赛，提高兴趣，提高能力。

为了提高学习的主动性、积极性，适当安排、鼓励学习能力强的学生积极参与各类竞赛，如两年一度的全国大学生电子设计大赛、建模竞赛、学校举行的技能比赛等。既锻炼了学生的动手操作能力，又开阔了眼界、拓宽了知识面，架构了学生的专业知识系统，提高了学生的学习兴趣。教师在授课过程中也可组织本班学生的竞赛，力争每一位学生参与活动，学生设计的获奖作品也可以在课堂教学中作为实例应用，起到榜样的作用，同时提高学生的专业能力。

（6）网上评教，把准方向。

教师在每个章节内容讲授完后都要和学生进行交流、沟通。全面了解教学过程中的问题，譬如板书是否规范、合理，语速是否恰当，授课内容是否精准，重点是否突出，逻辑是否严谨等。课后学生通过校园网进行网上评教。教师根据学生反映的问题适时调整方向，改善自己的讲课方式，实现师生的间良性互动，及时把准教学方向，进而增强教学效果、提高教学质量。

几年的教学实践证明了我们的改革具有一定的成效。教师每次授课后与学生充分交流、沟通，根据学生反映的意见和提出的建议及时调整授课方案；采取不定期或定期集中答疑及一对一答疑相结合的方式，上完课程相关内容、批改完学生作业后有针对性地给学生上习题课，详细讲解发现的典型问题。

4.结语

虽然在电气系测控技术与仪器专业开设《测控电路》存在诸多问题，但是根据学校特点、专业建设情况并采取恰当的措施进行实践探索。多年的实践表明，只要教师在教学过程始终把握方向注重培养学生创新能力，学生的学习兴趣和学习效果就一定有大幅度提高。如何将《测控电路》的具体特点与学生的知识结构有机结合，将理论与实践有机结合，都值得探讨、研究和尝试，教学质量和学生的专业技能在改革和实践中得到稳步提高。

参考文献：

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资助项目：邵阳学院教改项目（项目编号：2013JG34）