测控电路课程教学改革探讨

马喜强 杨 芳 李济顺河南科技大学 河南洛阳 471003



测控电路课程教学改革探讨

马喜强 杨 芳 李济顺
河南科技大学 河南洛阳 471003

摘 要：介绍了测控电路课程教学内容的优化调整，提出了以典型测控系统案例为主线、诱思探究教学法相结合的教学模式，全面提高学生的综合素质。

关键词：测控系统；教学模式；诱思探究

1　优化教学内容

1.1授课内容与时俱进

测控电路课程的教学目的是熟悉怎样运用电子技术来解决测量与控制中的任务，它不是一般意义上电子技术课的深化与提高，而是着重讲清如何在电子技术与测量、控制之间架起一桥梁，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、灵和控任务的其他要求来选用电路、设计电路［1］。因此，在制定教学大纲时应充分了解并熟悉近几年内测量及控制领域出现的新进展、新技术、新器件、新方法，如MEMS传感器、光纤光栅式传感器、光谱共焦式传感器、可穿戴眼镜、全息照相、裸眼3D技术、OLED显示技术等，通过这些新技术的介绍，可以充分调动学生的课堂积极性，开阔学生视野，拓展学生思路，寓教于乐。

1.2突出教学重点

信号转换与放大、共模抑制比、测量电桥、信号与噪声的分离、信号的调制解调、滤波器，各种电子器件和集成电路的工作原理、构成等在模拟和数字电子技术课程中已经讲述；测试信号的时域、频域分析，拉普拉斯变换、傅立叶变换、Z变换等知识点在信号与系统课程中已经讲述；计算机测试系统的组成、微处理器的选择、嵌入式计算机测试系统、虚拟仪器测试系统等教学内容在嵌入式计算机原理与应用课程中已经讲述［2］。所以以上知识点无须再讲，本课程只注意它们的外特性，讲述其应用，如何构成所需的功能电路，着重于测控系统设计思路及测控电路在其中的作用。在讲授过程中，应突出教学重点，面面俱到非常难，共性东西一带而过，体现特点的地方详细讲解。

2　以典型测控系统案例为主线的教学模式

测控电路课程本质上来讲所有章节都应是不可分割的整体，在典型测控系统中可以涵盖所有的教学内容及知识点，并且某些教学内容需要结合实际案例才能讲解透彻，现有的教学模式通常是先全部教授完理论课程及知识点，然后讲解实验课，如讲解放大器时只是单一的Multisim仿真，讲解传感器、AD电路时只是简单的器件识别，致使学生一叶障目，不能较好地把握测控系统的整体结构［3］。

典型测控系统案例，是指能够囊括的测控电路各章节知识点的综合性实验系统，该系统能够针对学生已经学习过的信号采集、信号放大、信号调制解调、信号分离、信号运算、信号转换、旋转编码器、逻辑与数字控制等内容，使学生了解实际工程测控系统的构成及各个环节所完成的工作。授课教师应重视理论联系实际，全面考虑课程系统性，应有目的地选择典型系统案例，并以此典型系统为教学主线，将整个系统的开发过程紧密联系在一起进行介绍，由点到面，让学生们在解决实际问题、思考问题的过程中一步步地掌握各个章节的知识点。在实际的项目实践中，典型测控系统主要由传感器（测量装置）、测量控制电路和执行机构三部分组成，一般这样的典型系统都是以大中型系统居多。本课题组研发的高铁轴承耐久性能试验台就是这样一类典型系统，以下进行详细介绍。

图1　试验台载荷谱

本试验台可以模拟高速铁路轴承的复杂工况，测试高速铁路轴承的耐久性，对轴承各项性能进行测试和验证，以满足高速铁路发展的需要。试验台载荷谱要求如图1所示，高铁轴承耐久性能试验台应能够依据该载荷谱进行运行试验。试验台的工作原理如图2所示，试验台结构包括PLC控制系统、转速控制系统、润滑冷却系统、液压加载系统、温度测量系统、振动测量系统等。试验台测控系统的总体方案如图3所示，该试验台采用以PLC控制器为核心的控制系统，实现对被测信号的调理、数据采集、驱动单元和液压元件的控制。

图2　试验台工作原理

图3　控制系统总体方案

将整个系统依据由点到面，再由面到点的过程为学生铺陈开来，将整个系统与子系统之间的关系及子系统与子系统之间的关系理顺，并适时地将所涉及的理论知识点及该知识点的具体应用紧密结合起来，使学生能够高屋建瓴地把握测控电路课程在实际工业过程中的作用及意义，牢固掌握知识，增强创新能力。

3　诱思探究教学法的应用

素质教育的核心是创新教育，如何在课堂教学中进行创新教育，已成为教育工作者必须面对、探索和解决的一个重要课题。诱思探究教学法开展教学是课堂上进行创新教育的一种重要模式；诱思探究是根据教学的客观规律形成的完整的教学体系，其核心是变教为诱，变学为思，以诱达思，促进发展，要求教师在教学过程中积极主动地创造条件，实现学生的主体地位，引导学生做知识的“探索者”和“研究者”［4］。

在实际的教学过程中，教师要发挥主导作用，变教为诱，善诱则思，将知识点给学生一一讲解并善于设疑以激发学生的求知欲。例如，在讲解继电器功率驱动这一节时，首先将继电器的工作原理、器件分类及应用注意事项讲清楚，并结合实际的电磁继电器装置，说明继电器在工业电路中所起到的自动调节、安全保护、转换电路的重要作用，使学生对继电器技术有个整体的把握。此时，不失时机地设疑，如何利用继电器实现电梯的升降控制？设计这个电路时选择继电器的依据是什么？最后，提出利用前面所学的单片机技术、数码管显示技术等知识，能否设计出一套完整的电梯升降系统，使知识更系统化。

诱思过程完成后，应将学生的主观能动性放到第一位，以诱达思，发挥学生的创造性，充分调动学生主动探求事物规律的积极性。例如，关于全息照相显示技术的有关理论问题提出后，提示学生上网查阅相关的资料，让学生提出自己的见解，相互交流，布置任务——尝试在一块透明塑料上划出图案以制作出一张全息照片，并研究它是如何工作的。在研究的过程中学生可以提出遇到的所有问题，教师则负责进行指导和启发。在整个过程中，学生尝到了探究的乐趣，能动性得到充分的发挥，并且教师适时地把握诱和思的关系，将二者结合为有机整体，达到事半功倍的效果。

4　结束语

测控电路课程的教学改革以此典型测控系统为教学主线，使学生能够把握本课程的整体结构，对所学知识融会贯通。同时结合了时下较为流行的诱思探究教学法，将测量及控制领域出现的新进展、新技术、新器件、新方法纳入到授课过程中，让学生寓教于乐，有利于培养学生创新能力，提高学生综合素质。

参考文献

［1］ 张国雄，李醒飞.测控电路［M］.北京:机械工业出版社，2011.

［2］ 刘春阳，郭爱芳，尚振东.测试技术教材建设与教学模式探讨［J］.中国现代教育装备， 2012（17）:54-56.

［3］ 杨芳，刘义，李济顺.机械工程测试技术教学实验内容的探索［J］.中国现代教育装备，2013（17）:46-48.

［4］ 曹广秀，陈淑敏，李贯良.诱思探究教学在无机化学教学中的尝试［J］.广州化工，2011（7）:170-171.

Discussion on Teaching Reform of Measurement & Control Circuit

Ma Xiqiang， Yang Fang， Li Jishun
Henan University of Science and Technology， Luoyang， 471003， China

Abstract:In this paper， the content with Optimizing adjustment of measurement & control circuit was introduced. A new teaching mode was discussed to enhance the comprehensive quality of students， which was based on typical measurement & control system and combination with the theory of guiding-thinking and inquiring.

Key words:measurement & control system； teaching mode； guiding-thinking and inquiring

收稿日期：2015-10-20

作者简介：马喜强，博士，讲师。杨芳，博士，讲师。李济顺，博士，教授。

基金项目：河南省高等学校重点科研项目计划（编号：15A460018）。