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1創新設計性實驗的指導思想

中國礦業大學的檢測原理與技術課程在教學過程中主要涉及電阻應變式傳感器、電容式傳感器、電感式傳感器、熱電式、光電式以及磁電式傳感器。為了增強學生對該課程中所學傳感器的理解，培養學生實際應用所學知識的能力，設計一些相關的創新設計性實驗項目，讓學生在完成理論知識和一些基本實驗的基礎上開展工程問題為導向的創新性應用課題研究，以達到培養學生的目的。

2創新設計性實驗教學模式

為了能夠按時按量地完成創新設計性實驗，達到培養學生親自動手應用所學傳感器設計相關應用電路的預期目標，開展了創新設計型課題研究。

2.1基本技能訓練

本文提出的創新設計性實驗貫穿整個檢測原理與技術的課程學習。在課程開始就給學生進行相關設計任務的布置及設計方法的指導。考慮到大部分學生并未接觸或參與過實際工程項目，因此課程前期老師作為引導的主體，需要傳授相關設計方法及實驗基本技能，以提升學生基本的科研素質。

2.1.1文獻調研

為學生講授文獻檢索和資料查詢的方法，指導學生熟練使用學校購買的各類科技文獻數據庫。之后，配合理論教學進度，要求學生圍繞傳感器的工程應用開展文獻檢索與閱讀，并撰寫文獻閱讀報告。此過程讓學生對傳感器的實際應用有初步了解，并在文獻閱讀的過程中對要設計的課題有初步的調研和思考。

2.1.2軟件操作技能

主要涉及一些電路設計和仿真軟件的使用，如Protel、Multisim以及Proteus軟件。根據學校制定的本科培養方案，前兩種軟件在先修課程中已經為大多數同學所掌握，這為創新設計性實驗的開展提供了很大的便利。Proteus軟件是相對比較好入門的一款電子電路仿真設計軟件，可以通過1～2次課的時間為同學做介紹，課后讓同學們利用個人電腦或學院機房熟練掌握。

2.2實驗選題

創新設計性實驗能否達到預期目標，選題質量至關重要。設計題目既要很好的應用所學的傳感器知識，并對相關傳感器的測量電路進行設計，又不能難度太大而影響學生的設計興趣。實驗選題一般在主要傳感器的原理介紹完之后進行。選題方法沒有嚴格要求，題目可以來源于老師提供的設計題庫，也可以是學生在文獻閱讀過程中感興趣的題目，或者也可以針對日常生活中需要解決的問題而提出的應用傳感器的設計方案等，所應用的傳感器也不僅限于課上所學傳感器，鼓勵學生充分發揮自己的想象力。本文根據所學傳感器知識明確了設計的基本要求，并提供了一些供學生選擇的設計題目。設計題目主要基于傳感器的測量電路，并結合學生所學的單片機知識，而且很多實驗可以在相應的仿真軟件進行仿真和驗證，我們鼓勵學有余力的學生做出實物，以鍛煉他們的動手能力。本文確定的上述設計題目，大多涉及應用單片機進行智能控制，這不僅能夠讓學生綜合運用所學知識，在完成傳感器創新應用設計的同時，能熟練地應用單片機。在此過程中，學生對單片機原理及應用也有進一步的理解和認識，還為以后學生參加機器人大賽及電子設計大賽等打下基礎。

2.3實驗進程管理

根據檢測原理與技術的教學大綱安排，學生須在確定選題后的兩周內完成相應設計并提交設計成果。考慮到很多學生是第一次參與這樣的實際電路的設計，因此采取2～3人為一組的方式進行設計，這樣可以縮短設計的時間。組隊時采取自由組合方式，組內成員必須分工明確，每一部分都必須有相應的設計進度報告、文獻閱讀報告、硬件電路設計原理圖、軟件設計流程圖及程序、電路調試及最終的實驗報告等。每一階段在最后的成績中都有對應的分數。在學生進行設計的四周內，增加答疑次數，同時還通過網絡答疑的形式隨時對同學們設計過程中遇到的問題進行引導和解答，為學生設計任務的完成提供支持。

2.4考核方式

本文提出引入創新性設計實驗的目的是調動學生學習的積極性，并在這個過程中讓學生很好地理解和掌握所學的知識，能做到學以致用。本文在強調最終結果的同時，更注重學生參與實驗的整個過程。在最終考核時，本文要求每一組學生就自己的課題設計過程中的硬件方案選擇、軟件程序設計思想和最終的調試過程等進行答辯，包括設計過程中遇到的一些問題以及解決這些問題的方法等。答辯時組內成員均參加答辯，各人就自己負責的部分進行講解。根據學生答辯過程的情況和他們最終取得的結果確定最終成績。整個設計過程不僅考查了學生對于課程所學習知識的掌握，同時還給學生提供了一個展示自己的工作平臺，以答辯的形式對自己所做工作進行介紹。在多年的教學過程中，發現目前的大學生在這一方面非常缺乏鍛煉，而這一能力的訓練對于學生以后進行畢業設計以及最終走向工作崗位均具有非常重要的意義。

2.5教學分析

大學教育的目的在于培養學生學習知識并運用知識的能力，通過鍛煉學生的自我學習，運用所學知識解決實際問題。本文提出將創新性實驗引入檢測原理與技術課程中的目的正是在于此。現在就本課程創新設計性實驗過程中反映出來的問題進行分析。在本課程中開設的創新設計性實驗很受學生歡迎，工作熱情非常高，但是限于課程時間的限制，很多學生無法完成所設計電路的實物。在后續過程中為相關的學生提供各種條件，支持學生去完成相關的設計，很多學生基于本門課程的設計題目申請中國礦業大學創新訓練計劃項目，其中不乏一些成功案。例如“基于渦流傳感器的礦用振動篩缺陷檢測系統設計”“基于紅外傳感器的火災預警系統”“基于電容式傳感器的糧倉濕度檢測系統”“汽車輪胎胎壓監測系統”以及“智能循跡小車設計”等一系列的項目已經獲得中國礦業大學、江蘇省乃至國家級的創新訓練計劃項目的支持。設計過程中積累的實際工作經驗在學生的后續深造或工作過程中都產生了非常積極的影響。

3結束語

本文提出將創新設計性實驗引入檢測原理與技術課程教學中，分別從教學指導思想、實驗教學模式等方面進行了詳細闡述。此類創新性實驗的引入能讓學生很好地將所學理論知識與工程實踐緊密結合，有利于培養學生的工程實踐能力和創新思維。同時，設計實驗是以小組的形式開展實施，這要求學生之間的密切配合和溝通，這對于培養和提升學生的團隊合作意識有很大的作用。

作者:曹丙花 童敏明 董海波 唐守鋒 單位:中國礦業大學