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1、测控系统设计课程的教学改革探索与实践摘要根据计算机测控系统的课程内容和特点，优化理论和实验课程的内容，探索项目式教学模式，通过强化实践教学和自主设计过程，注重学生的创新思维和创新能力培养，收到良好的教学效果。关键词测控系统；项目式教学；实践教学中图分类号：G642.O文献标识码：B文章编号：1671-489X(2015)12-0145-03ExplorationandPracticeofTeachingReforminDesignofMea-surement&ControlSystem/ZHANGYan,WANGHeng,WANGZhilingAbstractAccordingtothefea
2、tureofthecoursesofthemeasure-mentandcontrol,theteachingcontents,teachingpatternsandexperimentalmodesofMeasurementandControlTechnologyandInstrumentationSpecialtyareoptimized.Teachingmodeofprojectsisexplored.Strengthenthepracticeteaching,payattentiontothethoughtandthecapacityofinnovationofthestudentsc
3、ulturing,anditgetsmanifestachievement.Keywordsmeasurementfecontrolsystem；teachingmodeofpro-jects；practiceteaching1引言对于工科大学生，具备良好的工程素质，掌握一定的工程实践能力，在课程教学中加强工程实践环节训练和创新设计能力的培养，有利于提高学生的工程设计能力和综合素质。在这种前提下，对传统的理论和实验课程内容及教学方式进行优化改革势在必行。计算机测控系统是测控技术与仪器专业的一门必修技术课程，属学科主干课。它有效结合了计算机技术、自动控制技术和通信技术等,具有多学科交叉、专业覆盖
4、面广等特点。同时，这门课程具有很强的实践性，广泛应用于工业、农业、国防和科研等领域。计算机测控系统课程的理论和实践教学改革，有利于促进学生思维能力和想象能力的发展，更好地发展学生的思维，培养学生的创新能力。2课程授课模式计算机测控系统教学的最终目的不是为了验证某测量控制原理的正确，也不仅仅是学会使用工具软件，而是通过测量控制案例，培养学生分析和解决具体问题的能力，培养一种实事求是的科学态度和勇于创新的探索精神，实验教学要将学生从依赖者转变为独立的操作者和学习者。在教学过程中，首先要及时更新理论教学内容，既有经典理论,又要紧跟时代发展步伐，增加主流芯片的应用；其次，动手实践也是提高工程设计能力的
5、必要步骤。采用分阶段教学的方法，在课程前期采用多媒体教学和课题研究模式，从实验项目出发，引导学生查阅资料分析测控原理和设计方法；随着知识的积累，在课程的后半阶段指导学生尝试设计测控系统方案。功能模块设计借助实验室的计算机和Proteus软件强大的仿真功能，先将测控系统分成多个功能模块进行理论性仿真测试，设计实现测控系统中常见的功能模块，如信号调理模块、数据采集模块、模拟输出通道和人机接口等，指导学生独立设计电路、编写程序，让学生从实验的观察者转变成实验的主体，从而让学生更加熟练地掌握测控系统的主要功能模块设计过程。项目综合实训选取合适的综合实训项目，如“洗衣机控制器”和“家用电冰箱的控制系统”
6、，指导学生进行硬件电路设计、软件编程并联合调试性能，体验计算机测控系统设计的全部过程，使学生动手和动脑有机结合起来，加强学生的工程设计能力培养。3实践内容实践教学是教学过程的重要环节，它不仅对学生巩固理论知识、提高综合运用所学知识的能力具有重要作用，而且是培养学生实践能力与创新意识的重要环节，是落实创新人才培养模式，实现创新人才培养目标的必要手段。在实践教学环节，首先借助ProteUS平台进行仿真设计，以微弱信号调理为例，主要的设计模块包含以下几个部分。前置放大器对于测控系统而言，被测对象的电信号特征提取是分析和处理的前提和关键。前置放大电路是信号调理系统中必不可少的环节，为了能在噪声环境下将
7、需要的微弱信号放大，对放大器的要求是：共模和差模输入阻抗要很高；输出阻抗需要很低；准确和稳定的增益；高共模抑制比。基于上述分析，放大器应选用低功耗、高精度AD620为前置放大器件。图1是基于AD620设计的前置放大器，放大倍数约15倍。滤波器我国的工业用电采用50Hz交流电，因此在信号采集中经常受到50Hz的工频干扰，消除或减少工频干扰在调理电路中尤其重要。工频陷波器在测控系统应用极为广泛，图2是双T型50HZ陷波器的电路图。滤波电路是信号波形电路类似的过滤处理电路，具体来说，它是让某些频率的信号不能传递从而获得一定频率范围内的信号，对某些频率的信号波形具有抑制功能。图3是一个频率范围在0.3
8、45Hz的带通滤波电路。二级放大器前置放大部分由于噪声信号的限制，放大倍数不能太大，而且前置放大器的放大倍数太高会使波形失真，所以在电路设计中常采用二级放大器的设计方法，目的是把信号放大到适合A/D转换器能够接收的范围内，电路如图4所示。学生自行设计微弱信号的调理电路，从而巩固了理论知识，加深了对相关芯片和器件的了解，对于硬件电路设计有了系统的认识。4测控系统展示随着教学内容的深入，指导学生根据设计目标制作实际测控系统。在实验中，从元器件的选型到系统的构建，以及微弱信号调理电路的设计、数据采集的设置及调试、接口程序的编制等，全部由学生自己去思考、去发挥，而教师只起引导作用。这样，学生在完成实验
9、后，不仅在系统设计、硬件和芯片选择、软件编程和系统构建等方面的能力获得大大增强和提高外，自信心和成就感也得到极大加强。图5是一个由学生开发的全自动洗衣机的控制系统实物图，可以模仿洗衣机包括浸泡、洗涤和脱水等一系列动作，真实再现了洗衣机控制系统的工作过程。5结束语上述理论和实践教学内容及方式，经过教学实践，取得了良好的效果，学生的实践动手能力和创新能力得到明显提高，学生对于学习的兴趣也大大增加，更积极地参与到各种电子设计竞赛中，并取得优异成绩。通过近几年来的实践，参加校内外课外科技创新活动和各类电子大赛的学生逐年增加，并且取得良好的成绩。参考文献1孙传友，孙晓斌.测控系统原理与设计ML北京：北京
10、航空航天大学出版社，2007.2李林功.单片机原理与应用M.北京：科学出版社，2011.3庞春颖.智能仪器设计与应用ML北京：电子工业出版社，2012.4宋爱国，吴涓，崔建伟.测控技术与仪器专业学生工程意识培养与创新教育的探索J.中国大学教学,2012(1)：41-43.5杨俊，王光明，叶湘滨.测控技术与仪器专业创新人才培养探索与实践J.高等教育研究学报，2010(33)：14-16.6曹建安，杨爽.测控技术与仪器专业教学改革思考J.电气电子教学学报，2011(4)：4-7.7李湘闵，罗小燕，蔡改贫，等.测控技术与仪器专业创新人才培养模式的研究UL江西理工大学学报，2006(27)：70-73.8王光明.测试技术专业实验教学改革J,实验室研究与探索,2008(27)：106-108.
