新工科背景下《电子测量与智能仪器》课程教学改革研究

胡玫 王永喜

针对新工科建设中《电子测量与智能仪器》课程教学现状，提出“以电子技术和微处理器等知识作为支撑，解决现代电子测量仪器开发过程中的实际问题，设计以微处理器为核心的电子系统”的课程改革思路。通过明确课改思路、重申课程定位、创新教材建设、改革理论和实践教学模式等措施，切实提升学生创新实践综合能力，使其成为创新型卓越工程人才。

一、背景

“新工科”（Emerging Engineering Education，3E）从2016年提出后，教育部专门组织高校和科研院所深入研讨，形成了“复旦共识”和“天大行动”等纲领性文件。新工科明确提出要以工程教育新理念、模式、方法、内容、质量等作为学校新工科建设和教育改革的基本内容，通过构建新工科专业或改造现有专业，培养创新型卓越工程人才。新工科的本质是“工科”，而取向是“新”。因此新工科建设的关键在于如何切实提升应用型工程人才的创新实践能力，使其成为卓越工程人才。深入研究新工科教育改革的目的，最终还是要将其落实在课程教学中。

电子信息工程是传统的工科专业，是一门实践性很强的学科。如何按照新工科的标准改造该学科，使其培养的学生达到新工科的培养目标，满足国家战略发展对人才的需求，是电子信息工程专业的专家和专业教师亟待解决的问题之一。鉴于此，课题组在电子信息工程的专业课程中进行筛选，选取《电子测量与智能仪器》这门具有代表性的课程，对其进行教学模式的改革探索。将新工科作为课程教学模式改革的指导思想，深入研究本门课程的性质和内容，探索新工科背景下的课程教学模式，为新工科建设提供新思路。

二、 课程改革思路

《电子测量技术》和《智能仪器》是高等院校电子信息工程、测量与控制、仪器仪表等专业的传统专业课。这两门课程与工程实际紧密结合，对培养学生的创新思维和动手能力具有重要的作用。

课题组在实际的教学过程中逐渐发现，电子信息工程专业的专业课程多且杂，但是并没有能够切实提升学生创新实践综合能力的专业核心课程。而《电子测量技术》课程中包含部分电子技术的知识，《智能仪器》课程中有微处理器内容，都是关于电子测量仪器的课程，在内容上存在一定程度的重复，因此本专业进行教学改革时，将两门课程整合，打造《电子测量与智能仪器》专业核心课程。其目标是以电子技术和微处理器等知识作为支撑，解决现代电子测量仪器开发过程中的实际问题，设计以微处理器为核心的电子系统，切实提升学生创新实践综合能力，达到使其成为创新型卓越工程人才的目的。

三、课程的定位

教学改革初期，《电子测量与智能仪器》课程的授课教师还是分别讲授电子测量和智能仪器的章节内容，并未将两部分内容有机整合，形成完整的课程内容，将其打造成本专业的专业核心课程。相应地，学生也将《电子测量与智能仪器》当成两门课程学习，最终本课程并未起到专业核心课程的作用──切实提升学生创新实践综合能力。

究其原因，教师和学生没有清晰地认识到该课程在本专业课程体系中的地位。《电子测量与智能仪器》课程作为本专业的专业核心课程，既是《电子技术基础》《单片机原理与接口技术》和《微机控制技术》等课程的后续课程，又是实践环节《单片机应用系统设计与实习》《电子信息系统设计》和《毕业设计与毕业实习》的前续课程，即《电子测量与智能仪器》起到承前启后的重要作用（如图1所示）。学生在专业基础课程中初步学习电子技术和微处理器的基础知识，然后在《电子测量与智能仪器》专业核心课程的学习过程中，通过解决现代电子测量仪器开发过程中的实际问题，设计以微处理器为核心的电子系统的方法，再次巩固、升华基础知识，最终学生的創新实践综合能力将在后续的实践环节中得到充分应用。

四、课程改革措施和方法

（一）教材建设

课程改革的过程中发现可以选用的教材要么简单地将两门课的内容以上下篇形式呈现，其实质还是两门课程;要么分别选择《电子测量技术》和《智能仪器》的相关教材，其中还有部分内容重复。鉴于此，课题组确定课程教学改革的思路和定位后，以电子测量仪器智能化为主线进行《电子测量与智能仪器》的教材建设。

该教材合理、有机地整合了电子测量与智能仪器的课程内容，使其形成完整的知识体系，主要阐述运用微处理器系统实现电子测量仪器智能化的问题。教材编写注重实践性，以电子测量方法、仪器的基本原理和智能仪器的组成原理为基础，重点讨论在电子测量仪器智能化的实际设计过程中所涉及的具体方法与技巧。

（二）课堂教学

课题组引进优质在线开放课程（电子科技大学《电子测量》优秀视频课程），将讲授为主的传统教学模式转变为传统教学模式与在线开放课程相结合的混合教学模式。教学内容中基本的知识点以课堂讲授为主，重点难点以视频教学为主。

将混合教学模式应用于两届学生的教学后，课题组发现学生依然对这门课学习的兴趣不浓、积极性不高，上课不专注，课堂教学效果不够理想。因此课题组认为在混合教学模式的基础上，增加慕课教学，充分调动学生学习的积极性。教学过程中要求学生以组为单位制作基本知识点的微视频（例如电压的基本测量方法）;重点难点以教师讲授和引进的在线开放课程为主（例如直接数字频率合成信号发生器的设计）;课程中的设计智能电子系统部分内容（例如智能电子计数器的设计），展开师生讨论，查阅相关资料，引导学生开展深层次的研究，提升其创新实践综合能力。

（三） 实验教学

实验教学是提升学生创新实践能力的核心环节。课题组自编实验讲义，删减验证性实验项目（例如电子测量仪器的使用、测量方法的验证），增加综合设计性实验项目（例如智能LCR测试仪的设计）。

验证性实验项目由教师给出题目、要求和条件，学生自己设计实验方案，再用虚拟仪器仿真软件验证，最后挑选实验仪器设备，完成实验。综合设计性实验项目类似于课程设计大作业，前期工作与验证性实验项目类似，不同的是要求学生最终制作实物验证设计的电子测量系统的功能。同时，此类实验项目结束时增加答辩环节，学生讲述设计的原理和过程，教师对相关内容提问。最终实验成绩由每个实验项目的成绩乘以权重求和构成，其中验证性实验项目的权重低于综合设计性实验项目，实验项目的成绩由实验方案、仿真过程、实验仪器设备使用、答辩、实验报告等部分组成。

五、结语

新工科背景下选取《电子测量与智能仪器》这门具有代表性的课程，进行教学模式的改革探索。经过教学实践证明，切实提升了学生的创新实践能力，为新工科建设提供新思路。

【基金项目】本文系2018年度甘肃省“十三五”教育科学规划高校与职业院校课题“新工科背景下《电子测量与智能仪器》课程教学模式改革与实践”（课题编号：GS[2018]GHBBK135）研究成果。

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（作者单位  兰州工业学院电子信息工程学院）