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自动检测技术实验教学改革与实践

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发布日期:2019-03-11 10:33

摘要:《自动检测技术》课程是工科类专业的重要专业基础课程,实验环节能促进学生加深对常用传感器、测量电路以及常见非电量检测方法的理解和掌握。本课题组对该课程的实验课内容、教学组织方式以及评价体系进行改革,成效显著。

关键词:自动检测技术;实验;教学改革

0引言

《自动检测技术》课程是工科机械类专业和电气信息类专业的重要专业基础课,重点介绍各种变量的检测原理和方法。该课程旨在使学生了解并掌握检测技术的基本概念和原理,掌握常用传感器的工作原理、特性参数、选型使用和调试等方面的知识,掌握各种参数的检测技术及信号之间的转换技术,培养学生安装、运行、维护自动化设备及解决现场实际问题的能力,使其能适应机械设计制造及其自动化、电子信息、测量与控制等多领域的工作。因此学生不仅要通过理论课的学习掌握自动检测技术的理论知识,还需要通过各种实验加深对常用传感器、测量电路以及常见非电量检测方法的理解和掌握。

1《自动检测技术》实验教学现状

我校《自动检测技术》课程开设了包括电阻应变片、电容传感器、差动变压器、电涡流传感器、霍尔传感器、压电式传感器、光电传感器、温度传感器和光纤传感器等实验内容。经过几年实验教学的实施和总结,发现有以下一些问题:

1.1.实验课时少,实验内容简单

《自动检测技术》课程总课时为45课时,其中实验课时仅为10课时,而实验涉及的传感器种类有10多种,因此只能做一些验证性实验,学生做实验时只是按照实验指导书机械地连接导线和测量数据。学生只是了解了该传感器的性能,而对于传感器的种类、特性、测量电路知之甚少。

1.2各个实验之间相对孤立,没有联系

由于每次实验只是简单的测试一种传感器的性能,相互独立,而缺乏对传感器选择、应用以及信号处理综合能力的训练,学生难于建立自动检测系统的整体概念,不能进行综合应用。

1.3考核形式单一,学生不够重视

由于这些验证性实验难以提高学生的学习兴趣和积极主动性,而目前的课程考核机制中,实验操作成绩在总成绩中所占的比重极少,所以学生普遍对实验课缺乏重视,态度不积极,甚至出现逃课现象。

2《自动检测技术》实验教学改革内容

针对上述问题,课题组对《自动检测技术》课程的实验教学环节进行了一系列改革,增加实验课时,综合整编实验项目,改革实验课堂组织方式和评价方式。改革的关键在于如何结合实验操作掌握相关理论知识体系,如何激发学生的学习兴趣,如何培养学生分析和处理实际问题的能力。为了适应各个层次学生的需求,课题组把实验教学内容分为验证性实验项目、设计性实验项目和综合性实验项目三种类型。内容层次分明,目标明确,由简入难,循序渐进。

2.1验证性实验项目

验证性实验为学生必做实验。通过这类实验让学生掌握实验设备的操作,掌握常用传感器及信号处理电路的工作原理,掌握实验数据的分析和处理方法,为后续的设计性、综合性实验打下基础。课题组选择了2个验证性实验项目:金属箔式应变片特性实验和电涡流式传感器特性实验。前者设计为质量--电压测量,分别以单臂、半桥和全桥三种方式进行实验,比较灵敏度和线性范围,使学生掌握质量的测量方法,验证电桥电路特性。后者设计成位移--电压量,分别使用铜、铝(大、小面积)、铁三种材料进行实验,比较灵敏度和线性范围,验证不同材料的电涡流特性。

2.2设计性实验项目

设计性实验也是学生必做实验。该类实验主要面向工程实际应用的设计和研究,旨在培养学生运用所学理论知识进行简单检测系统设计的能力。通过之前的2个验证性实验,学生已经掌握了一定的基础理论知识和基本操作技能。课题组设计了4个实验项目:振动测量实验、位移测量实验、频率及转速测量实验和温度测量实验。每个实验由老师给定目的和要求,学生综合比较分析,选择传感器和信号处理模块并设计实验方案,独立完成实验操作和数据处理。

2.3综合性实验项目

根据本校实际情况,综合性实验项目采用开放实验室项目形式。此类实验需要运用多门学科知识和多种实验方法,旨在培养学生的自学能力、综合分析能力、解决问题能力和团队合作能力。课题组结合学生实际情况,召集一些理论知识扎实、动手能力较强并且对课程有浓厚兴趣的同学,向学校申报立项实验室开放项目,利用课外时间完成。学生由3至4人组成小组,通过查阅资料、研究讨论并且考虑各自的兴趣和特长,确定实验项目的内容、方案、参数指标、元件器材和实验经费以及各人的详细分工。各小组分批于开放时段在实验室内完成传感器的选择、系统的设计、调试和仿真。从立项至结题的整个实施过程中让学生作为主体,充分发挥其主观能动性,并且综合运用了《电工电子技术基础》、《电工电子实训》等前导课程的知识和技能,进一步锻炼了学生的实验能力,同时使学生初步了解开展科研的简单步骤。

3《自动检测技术》实验教学评价体系改革

这种多层次多元化的实验项目可以给学生提供多样化的选择,因此必须建立一套合理的评价体系,以完善的体制促使学生充分重视《自动检测技术》实验教学环节。《自动检测技术》课程的总评成绩由理论成绩和实验成绩组成,其中实验成绩占40%比重,且采用多元化考核方式,考核贯穿整个实验过程。验证性和设计性实验之前要求学生分组预习,设计实验方案,集中演示讲解,由组长根据实际情况评定预习成绩,占实验成绩的30%;实验操作分小组进行,老师根据实验结果和操作态度评定操作成绩,占实验成绩的40%;课后要求学生撰写实验报告,分析实验数据,得出结论,老师根据报告情况评定成绩,占实验成绩的30%。二综合性实验项目由少数学生在课外时间完成,则采用课外学分及个人荣誉等其它方式进行考核评价。采用这种多元化考核评价体系,培养了学生自主学习意识,锻炼学生团队合作能力,激发学生的学生积极性。

4《自动检测技术》实验教学改革展望

上述改革方案在本校机械制造及其自动化专业学生中试行了3轮,效果达到预期,可以真正实现将学生培养成既有扎实的理论基础又有较强的实际动手能力的新型应用型人才的目标。在今后的教学过程中,课题组还将进一步深化改革《自动检测技术》实验教学。(1)引进虚拟测量仪器,开阔学生知识面,提高实验教学质量。(2)综合性实验项目还可扩展为课程设计、毕业设计、学科竞赛、学生科研项目等多种形式完成。(3)设计大型综合性实验项目,组合机械、电信、计算机等专业的学生共同参与,发挥特长,相互合作实施,使学生了解各学科之间的渗透和合作方式。(4)建立网络教学平台,利用网络资源进行辅助教学和实现远程虚拟实验。

参考文献

[1]王超.电子类实验课程教学评价体系改革与实施[J].电子制作,2015.6

[2]杨立清.自动检测技术教学改革的研究与实践[J].黑龙江科技信息,2009(33)

[3]钟秉翔.《自动检测技术》课程实验教学改革探索[J].职业时空,2010(6)

作者:王超 单位:丽水学院工学院

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