《测控电路与应用》课程的教学模式探索和改革

李银伟

【摘要】作为测控技术与仪器专业的专业课，“测控电路与应用”将光、机、电、计算机综合起来，是综合性和实践性都很强的一门课程。根据课程特点，本文进行了教学模式的探索和改革。在测控电路理论知识部分通过重构教学内容，实现有针对性的教学模式，同时充分借鉴现代教学的新模式和新理念进行课堂教学方法的改革，提高学生的自主学习能力;在测控电路实验设计部分通过借鉴翻转课堂理念，在老师引导下由学生主导课堂，从而提高学生的实际动手能力。本文就该教学模式的设计思路和教学方法进行了探讨。

【关键词】理论知识  实验设计  翻转课堂  教学模式

【中图分类号】G64   【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2021）10-0168-02

“测控电路与应用”课程是测控技术与仪器专业学生的专业主干课程，该课程全面深入地介绍工业生产与科学研究中常用的检测与控制单元电路与系统的原理与设计等相关重要知识， 涵盖了较宽的专业综合理论，具有较强的实践特点。其主要内容包括信号放大电路、信号调制、解调电路、信号分离电路、信号运算和转换电路、信号细分与辨向电路等。该课程不是一般意义上电子学或电子技术课的深化与提高，而是要在测量和控制应用与电子技术之间架起一座桥梁。通过该课程的学习，培养学生能够掌握测量与控制领域中电子技术应用的特点，进而根据测量与控制应用的总体要求能够合理地运用电子技术，为测控技术与仪器专业学生无论在今后工作就业还是深造学习中奠定基础，并能够在实际工作中产生重要作用。

“测控电路与应用”课程的主要特点首先在于课程内容均为最常用的测控电路的原理、应用与设计;其次，在课程讲授中，教师需要重点强调测控电路不同于其他电路设计的特点，使学生不仅知其然而且知其所以然，从而掌握测控电路设计的一般規律，最终具备不同测控电路开发需求的专业基础和工程素养;最后，教师长期从事电子电路开发相关的科研工作，从而在课程讲授和课下辅导方面都能够很好地实现科研反哺教学的目标。

作为一门隶属于测控技术与仪器专业的专业主干课程， 它涉及知识面广、难度较大，具有较强的专业特性，需要学生具有较好的先修课程的支持。面对普通应用研究型本科院校的学生基础较为薄弱，同时自主学习意识不强的现状，在教学过程中老师应该如何将该课程的现有知识系统地呈现给学生，如何及时地将反映新技术、新方法的前沿设计理念传递给学生，如何使学生能够充分地利用课堂和课后迅速掌握课程的理论知识，如何培养学生的创新设计和实际动手能力，这些正是该课程教学中老师迫切需要解决的问题。为此，作者结合本课程特点和前期教学经验，对该课程的教学方法进行探索和改革，在测控电路理论知识部分与实验设计部分分别提出相应的教学模式。

1.理论论知识部分的教学模式改革

作为测控技术与仪器专业的一门专业主干课程，学生在修读本门课程前已经修读过《电路原理》《模拟电子技术》《数字电子技术》《传感器原理与检测技术》《微机原理及应用》《自动控制原理》等多门先修课程。但该课程具有较强的专业特性，学生需要对上述先修课程具有深入的了解，在理解并掌握相关重点基础内容的基础上才能更好地学习该课程内容。

1.1 重构理论教学内容，实现有针对性的教学

一个典型的测控系统是由传感器（测量装置）、测量控制电路（简称测控电路）和执行机构三个部分组成。测控电路就是在测量装置和执行机构之间架起一座桥梁，对传感器检测部分输出的信号进行放大与隔离、调制与解调、滤波、运算、转换、细分及辨向等一系列调理后进入执行机构，以达到控制目的。因此，该课程在内容上主要包含了信号放大电路、信号隔离电路、信号调制解调电路、信号分离电路、信号运算电路、信号转换电路、信号细分与辨向电路、连续信号控制电路等基本模块。同时，为了课程体系的完整性，目前的课程教材在内容上面面俱到，包含了上述所有内容。这也导致该课程的教学内容与先修课程之间会有很大的重复。例如《模拟电子技术》课程中已经重点讲解了信号放大电路，《电路原理》课程中也讲解了信号分离电路，《数字电子技术》课程中讲解了模数转换或数模转换电路。同时，伴随着科学技术的飞速发展，测控电路也正在向优质化、微型化与集成化、系统设计观、数字化、通用化与模块化以及智能化等方向发展。

在课程学时有限的情况下，老师一方面需要考虑如何精简学生已修的课程内容，另一方面需要考虑如何在立足传统经典教学内容的基础上，向学生传授更多反映测控电路发展趋势的新技术新方法。首先把本课程纳入测控技术与仪器专业的核心课程群建设，组建一支包含各课程群授课老师的教学团队，打通课程群内原本各个课程授课内容互不相关的关卡，在培养学时有限的情况下对教学内容在不同课程之间进行合理安排。其次，在完成现有教学内容的基础上，该课程的授课老师需要结合自己的科研方向，有针对性地对反映测控电路发展趋势的新技术、新方法进行扩展教学，使得学生接受到的理论知识教育都紧跟时代发展，为学生全面掌握该课程的理论知识奠定基础。最后，经过三五年的实践教学，以传统经典教学内容为基础，以新技术新方法为补充，形成并编制成课程新教材，达到重构理论教学内容，实现有针对性的教学目标。

1.2 课堂教学模式改革，提高学生的自主学习能力

在原有的理论知识课堂教学中，通常是以教师在课堂上讲授相关知识点为主，即采取“知识传授型”的传统教学模式。而学生只能被动地接受老师的讲授，无法充分调动学生的学习积极性，导致课堂气氛不活泼、师生互动少。现在互联网技术已经非常普及，学生对课程内容的学习已经完全不能再局限在教材的研读和课堂老师的讲授等传统的知识传授途径。在各级政府和教育部门的大力支持下，很多著名高校都建设了相对完整的“微课程”“慕课”，尤其是教育部主推的国家精品课程，更可以说是出自全国各大名校的名师之手。因此，在课堂教学手段上，老师需要充分利用 “微课程”“慕课”及“精品课程”等各种现有的网络资源。DBF325F8-402B-4818-AB45-ED577340AA49

同时该课程通常是在大三学年开设，学生经过两年的大学生活学习，已初步具备自主学习的意识和能力。学生也可以充分利用上述网络资源进行提前预习，带着问题进行上课，课后可以进一步通过网络资源进行知识的巩固，进行网络作业的提交以及师生间的互动。而老师在课堂讲授上将以重点答疑、解惑、讨论式的互动教学为主。最终虽然是按照传统的预习、讲授、复习模式，但结合了网络教学和资源，提升了学生的自主学习能力，实现混合式教学、翻转课堂等现代教学的新模式和新理念。

2.实验设计部分的教学模式改革

作为一门实践性很强的专业课程，“测控电路与应用”不仅要求学生掌握相应的理论知识，更重要的是能够通过实验培养学生的实践动手能力，提高学生解决实际问题的灵活应用能力，最终使学生能够从“高分低能”向“高分高能”转变，为社会培养具有工程素养的现代工程师人才。而目前大部分学校都重理论、轻实践，使得实验实践部分的学分安排过少，甚至没有安排相应的学分。同时大多采用课堂讲授理论知识、课后学生自主进行实验的模式。这导致学生在课后实验只是纯粹地完成老师布置的任务，获得毕业需要的学分而已;老师通过实验报告也无从把握学生的理论知识掌握能力和实验部分的动手能力，最终使得实践实验部分的教学效果甚不理想，纯粹增加修读学生和授课老师的任务负担，浪费人力、财力。

2.1 实验教学内容的改革

在传统的“测控电路与应用”实验设计部分，大部分是实验教学内容“差动放大器特性实验”“信号调制实验”“移相器电路实验”“脉冲调宽电路实验”“模数转换实验”等。这些实验内容与理论知识紧密结合，虽然方便授课老师可以很好地把握学生对相关理论知识的掌握程度，但是这些实验内容如同理论知识部分一样，很多都跟其他课程的实验内容重复。这使得整个实验过程对于学生来说只是走个过程，无法提高学生参与进来的积极性，也就无从培养学生的实际动手能力，更不要说提高学生的实际问题灵活解决能力、创新能力及工程素养了。因此，在实验教学内容上进行如下改革：在测控技术与仪器专业的核心课程群内部，合理安排各个课程的基础实验，在满足各个课程的基础实验能够全面覆盖的条件下保证各个课程间的基础实验内容不重复，确立“测控电路与应用”的基础实验内容;根据课程学时安排，授课老师结合自己的科研方向，从自己的科研项目或者相关企业、科研院所等单位对测控电路知识的实际需求领域，提炼、设计与理论知识内容紧密联系的相关实验项目，作为基础实验内容的有效补充。从实际问题提炼出来的实验内容不仅可以提升学生参与实验项目的积极性，而且能够切切实实地提升学生解决实际问题的能力，甚至于学生的某个想法会促进老师科研项目的开展以及真正解决企业的实际需求，最终达到老师、学生、企业的共赢。

2.2 实验教学方法的改革

在传统的实验教学中，通常采用授课老师在实验室课堂上讲授相关的理论知识，然后给同学们演示实验的内容，最后学生按照老师的演示步骤进行实验并提交实验报告。这种授课模式只是完成了课程大纲的教学要求，对老师或者学生来说没有任何能力提升的意义。基于翻转课堂的理念和优势，拟采用以下方式进行实验设计部分的改革探索：在学期课程开始的两到三周内，授课老师对即将进行实验教学的基础实验和补充实验进行分类;在理论课程开始一个月时，学生们进行自愿组合，五六个人一组，在基础实验和补充实验里分别自主挑选1～2个题目;各个小组的学生们在挑选到各自的实验题目后，相互分工合作，通过网络资源或者课堂学习，对实验内容涉及的理论知识进行学习，对其进行加深理解和重点掌握;在此基础上，由学生自主进行相关电路的设计，经过小组成员间的讨论修改以及老师的辅助指导，最终得出一份完整的实验设计方案;最后各小组成员在實验室完成相应的实验过程，同时由小组代表在课堂上进行讲演辩论。这样的实验过程不仅可以提升学生自主学习理论知识的积极性，而且有助于培养学生的创新能力和知识运用的灵活性。

3.总结

上述教学模式同以往的教学相比，具有以下三方面的优势：（1）理论知识与实验设计并重，对学生的理论分析能力及动手实践能力可以进行全面培养，使得毕业后的学生不仅具有深厚的理论知识素养，而且具有较强的工程实践能力;（2）使学生在大学有限的时间内不仅能够达到专业培养的课程学习要求，同时紧跟时代发展掌握反映测控电路发展趋势的新技术新方法;（3）充分利用网络教学资源，实现混合式教学、翻转课堂等现代教学的新模式和新理念，提升了学生的自主学习能力，为学生以后的继续学习奠定基础。

课程教学模式的探索和改革是势在必行的，是对教与学都非常有意的改革。因为这不仅是为了完成教学任务，更重要的是为了提升教学质量。针对《测控电路与应用》这门课程的理论知识部分和实验设计部分，文章不仅分析了现有教学内容和教学方法的问题，还相应提出了教学改革方案与思路。目前这些改革和思路已经在实际的教学过程中开始进行实践，虽然已经初见成效，但仍需不断地进行研究和探索。

参考文献：

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