测控技术与仪器专业教学资源库的建设与应用

徐霞，张美凤

(常州工学院电气与光电工程学院，江苏常州213002)



测控技术与仪器专业教学资源库的建设与应用

徐霞，张美凤

(常州工学院电气与光电工程学院，江苏常州213002)

摘要：为增强学生对整个测控专业知识体系的了解和掌握、培养学生可持续学习的能力，课题组以测控系统中的信息处理为主线，按照知识点、知识单元、知识领域即点线面、扩散、非线性的方式来重构知识，运用LabVIEW、Matlab、VB、Flash、Java等工具，开发了以“非线性、协同性、开放性”为特色的测控专业教学资源库。通过此教学资源库的使用，提高了学生自主学习、协作学习的能力，同时也逐步培养了学生综合应用所学知识进行创新的能力。

关键词：测控技术与仪器；教学资源库；非线性；协同性；开放性

随着科技的发展，测控技术领域的新理论、新技术不断涌现，专业新知识不断增加，仅仅通过课堂教学已不能完全满足学生对知识的学习。随着互联网技术的发展，基于Web的网络教育逐步应用到教学中[1]，但目前的网络教育大多都是以课程为单位进行建设，知识比较孤立、分散，学生学习时也只是就某门课程展开学习，很难从整体上系统把握整个专业的知识体系。另外，在课程的网络教学中一般都设置有协作学习模块，但缺乏相关的协作机制及协作主题的支持，效果并不理想[2]。

笔者所在的教学团队以测控系统的信息流为主线，构建信息获取、信号调理、信号检测与传输、信号处理等模块的知识体系，充分利用网络技术与教育技术的互动关系，开发测控专业教学资源库，为学习者提供全面信息化支持的学习资源和环境，在组织形式上将以学生的认知结构为主线，从测控专业简单的知识点向外扩展成线，再由线延伸至面的方式对教学资源进行集成，既有利于学生对当前所学知识的掌握，又兼顾学生可持续学习能力，有利于学生的自主学习和探究学习。

图1　教学资源库的体系结构

1主要教学问题

随着科技的发展，测控专业的核心知识体系已由“光、机、电、算一体化”转变为从“信息获取”到“信息利用”。以前的知识体系以被测对象和仪器分类设置课程,课程之间关联度小，知识体系缺乏系统性，不利于学生对知识的整体把握。为增强学生对整个测控专业知识体系的了解，在建设资源库时，以测控系统中的信息处理为主线，按照知识点、知识单元、知识领域即点线面、扩散、非线性的方式来重构知识，从而加深了各知识点之间的关联度，使知识体系连续化、系统化，适应信息时代的需求。

目前很多网络课程中一般都设置有协作学习模块，但缺乏相关的协作机制及协作主题的支持，因而效果并不理想[3]。在本课题的教学资源库里拟搭建习题、自测、虚拟实验、协作交流模块，学生可以通过这些模块就某一问题展开讨论，各抒己见，实现思想的碰撞；可以根据自己的兴趣自发地组织实践小组，开展实践创新活动；或者是采取教师给出几个小课题，学生自由分组，对此课题进行调研、实践，从而实现“协同式”学习，不断提高学生灵活应用知识的能力和培养学生的团队合作精神。

随着网络技术的发展，教育教学资源越来越丰富，但资源的共享开放的程度不够深入[4]。通过本课题网络教学资源库的开发和应用，学生可以不受时间和空间的限制进行开放式的学习，有利于学生自主学习、自主探究能力的提高。另外，网络教学资源库也可以作为科普网站，向全社会开放，实现资源的共享、协作交流等。

2专业教学资源库的主要内容

测控技术与仪器专业系教师以网络技术、多媒体技术和测控技术发展的最新成果为手段，开发的测控专业教学资源库包含50多个实验及工程实践视频、100多个虚拟实验、300多个仿真实验及演示动画、4千多道试题、30余万字文字素材。教学资源库的体系结构如图1所示。

这些优质教学资源的使用，不仅为实现不受时空限制的互动教学创造了良好的硬件平台，为专业建设和人才培养打下坚实的物质基础，而且还有效地减少了实验设备资金的投入。

2.1可视化、交互式、可共享的远程虚拟测控实验室

在LabVIEW平台上设计开发的远程虚拟测控实验室包含与“传感器检测技术”“控制工程基础”“信号分析与处理”“误差理论与数据处理”等多门课程相关的近100个虚拟实验，如图2。

图2　远程虚拟测控实验室主界面

虚拟实验把传统实物仪器的测试功能用软件模块生成形象逼真的面板控件，实验者能够像操控实物仪器一样完成信号测试、数据处理等任务[5]。

虚拟测控实验室可以将传统的实验教学搬进课堂、搬上网络，能够很好地实现理论与实践的深度融合，在减少设备重复购置的基础上改善了实验条件，促进了实验方法、手段的完善，并能充分开拓学生思维，发挥想象力和创造力。

2.2测控专业核心课程网络教学平台

以测控系统中的信息流为主线，围绕准确、可靠、稳定地获取与处理信息这一中心任务，建成了具有“广、实、新、活、多”特征的测控专业网络教学平台，如图3所示。

图3　课程导航模块界面

课题组将动画演示、计算仿真、虚拟实验3种信息化教学手段有机整合，针对测控技术与仪器专业核心课程中的重点难点内容，开发了100多个计算机仿真软件和200多个演示动画。这些软件能够模拟测控系统的工程应用环境，并能够与网络教学平台链接，可以弥补理论教学脱离实际应用的问题，可以使深奥晦涩的理论变得生动易懂，由此激发了学生的学习兴趣，增强了学习的目的性。

专业核心课程网络教学平台的教学资源较为丰富，覆盖面较广；逻辑结构清晰、使用方便、实用性强；动画、计算机仿真、虚拟实验等教学资源，形式新颖；实现了教学方式的灵活多样；使用了文字、图片、视频、动画、计算机仿真等多种手段，具备了“广、实、新、活、多”特征。

2.3课程自助考试系统

为便于学生的课后练习、自查问题、巩固知识，授课教师能够及时掌握学生的学习情况，利用VB开发了课程自助考试系统，目前含有各类课程的试卷100余套、4千多道试题。

考试系统人机界面合理、使用便捷，学生可以在该系统上方便地进行自主练习、自主测试，教师可以进行试题录入、删除、修改、查询、手动和自动组卷等，还能够对学生的自测成绩进行查询、分析。

3专业教学资源库的特色

专业系教师在远程虚拟测控实验室、测控专业核心课程网络教学平台、各类仿真实验及演示动画、课程自助考试系统等各类教学资源基础上，进一步优化、提升与推广优质教学资源，开发了以“非线性、协同性、开放性”为特色的测控专业教学资源库，为课程建设与人才培养提供有利的支撑。测控专业资源库的内容不再以课程作为单元进行线性展开，而是以测控系统中的信息处理为主线，架构各单元知识点，最后覆盖整个专业面。教学内容的组织方式以信息的获取与应用为主线，将各模块的重要知识点通过超链接的方式进行重构，体现非线性。各单元知识点通过文字、图片、动画、仿真实验、视频等多样的表达形式来呈现，并通过超链接方式进行组织，更有利于学生的自主学习和自主探究。以资源库的习题、自测、虚拟实验、协作交流等模块为载体，引导学生进行讨论交流、协作学习，或者通过协作交流模块，学生自发地组成兴趣小组，对某一感兴趣的问题进行讨论、学习，或教师创设几个课题，学生以组为单位进行设计实践，在相互交流、相互讨论、共同实践中实现协同式学习，高效率地实现教学目标。

运用网络技术、多媒体技术、信息技术构建基于网络的教学资源库，既可以作为测控专业学生的自主学习平台，也可以作为科普网站向全社会开放实现资源的共享，体现开放性。教学资源库平台能为课程建设与人才培养提供有利的支撑。

4结语

通过多年努力，测控技术与仪器专业教学资源库建设取得了较好的成果，相继获得全国多媒体课件大赛二等奖2项、三等奖2项、优秀奖2项和江苏省高校优秀多媒体课件一等奖1项。资源库的建设与使用有效地推动了专业建设与人才培养，“应用型本科测控技术与仪器专业教学建设、改革与创新”获学校教学成果奖特等奖，测控技术与仪器专业为江苏省“十二五”重点建设专业、学校特色专业。测控专业教学资源库能够将简单知识点向外延伸至知识单元而后再扩展到知识领域，把测控专业的知识进行纵向串联，符合学生的认知结构，可以使学生在学好专业课程的同时，能从整体上系统地把握整个测控专业的知识体系，培养学生可持续学习的能力。通过教学资源库的开发并引导学生使用，可构建一种“资源利用—知识重构—协作学习—实践应用”应用型学习模式，提高学生自主学习、协作学习的能力，还可培养学生综合应用所学知识进行创新的能力。

[参考文献]

[1]王改花,张军智,焦安红.共享型专业教学资源库建设研究[J].微型电脑应用,2016,32(1):38-43.

[2]吴敏君.数字化学习资源库建设探讨[J].信息与电脑(理论版),2015(24):35-36.

[3]童卫军,姜涛.高等职业教育专业教学资源库平台建设研究[J].中国高教研究,2016(1):107-110.

[4]谢雯.职业院校专业教学资源库建设探讨[J].中国电力教育,2014(15):7-18.

[5]潘雪涛，邬华芝，蔡建文，等.创新虚拟实验教学模式培养自主学习能力[J].实验室研究与探索，2014，33(11)：72-77.

责任编辑：周泽民

doi:10.3969/j.issn.1671-0436.2016.03.021

收稿日期：2016- 05-16

作者简介：徐霞(1976—)，女，研究实习员。

中图分类号：G434

文献标志码：B

文章编号：1671- 0436(2016)03- 0093- 04

Construction and Application of Teaching Resource Database for Measurement and Control Technology and Instrument Majors

XU Xia,ZHANG Meifeng

(School of Electrical and Photoelectric Engineering,Changzhou Institute of Technology，Changzhou 213002)

Abstract：In order to enhance students′ understanding and mastery of the whole measurement and control system and to cultivate students′ sustainable learning ability,the team takes the information processing of the measurement and control system as the line and reconstructs knowledge in a line-point-plane model by arranging knowledge point,knowledge unit and knowledge domain in a diffusive and nonlinear way.Tools like LabVIEW、MATLAB、VB、FLASH、JAVA are used to develop the teaching resource database for measurement and control majors with the characteristics of nonlinearity,coordination and openness.Through the use of this teaching resource database,students′ autonomous learning ability and collaborative learning ability are improved,and students′ ability of knowledge innovation is also cultivated.

Key words：measurement and control technology and instrument;teaching resource database;nonlinear;collaboration;openness