案例教学法在设计教学的作用

智能仪器设计课程既要引导学生逐步建立各门课程知识之间的内在联系，完善专业知识体系的构建，也要注重学生专业技能、实践能力和创新意识的培养，为后续深造或工作奠定基础［4］。

“案例教学法”在智能仪器设计教学中的应用

传统“填鸭式”的灌输教育，脱离实际应用，易导致学生死记硬背。只有转变教学方式方法，紧密联系实际，加强互动式教学、探索式教学、启发式教学，才能实现应用型人才培养目标。为此，我们应用“案例教学法”把智能仪器设计分为五个步骤:一是选择合适案例，创设应用情境;二是实施互动式教学，突出教学重点;三是拓展仿真教学，强化应用技能;四是加强团队实践训练，培养实践能力;五是开展启发式教学，提高知识的运用能力［5］。

选择适当案例，创设应用情境以案例教学为主线，创设应用情境，增强学生学习兴趣。合适的实际案例不仅是贯穿课程教学过程的主线，成功创设应用情境的前提，而且是激发学生学习兴趣的必要条件。因此，选择适当案例至关重要。合适的案例必须能够充分体现基本教学理论，同时紧密联系实际［6］。以数字电压表(DigitalVoltmeter，简称DVM)为例，它是采用数字化测量技术把连续模拟量转换为离散数字量的数字化仪表。由于它具有读数准、精度高、误差小等优点而备受青睐［7］。因此，选择数字电压表作为智能仪器设计的案例来创设应用情境，可满足案例教学的基本要求。在确定案例的基础上，智能仪器的研制过程按照设计任务并拟定设计方案、软硬件设计、软硬件综合调试、整机性能测试和评估来实施［8］。根据数字电压表的设计任务与设计要求，结合学生学习的课程，采用“自顶向下”的设计原则，把仪器划分成由单片机、A/D转换电路和电压显示电路等功能模块组成。

案例互动教学，突出教学重点以重点教学内容为着力点，实施互动式教学，充分调动学生主动性。案例教学模式采用课堂双边互动教学形式，以重点教学内容为着力点，把课堂变为案例讨论现场，提高了学习的自主性，更好掌握课程的教学内容。在软硬件设计阶段，硬件设计主要是根据方案设计原理电路，选用合适的功能模块(如输入输出通道、信号调理电路、主机电路、人－机接口、通信接口)，并装配和调试硬件系统;软件上是先设计出系统软件功能框图，在理清控制关系的基础上，进行功能化编程和调试。为了强化“智能仪器软硬件模块化设计方法”的教学重点，可采取以下互动式教学形式:一是组织学生进行答辩，阐述设计方案、原理电路和编程流程;二是由教师和同学现场进行提问，考察学生对设计可行性的分析;三是由教师有针对性对课题进行指导，提出合理化建议;四是由学生进行修改，完善设计。让学生在设计中既有自主性，又通过启发来防止盲目性。

案例仿真教学，强化应用技能以教学难点为突破口，拓展案例仿真教学新模式，营造探索求真的学习氛围，强化学生应用技能。系统设计与调试是智能仪器设计课程的教学难点。作为初学者的学生，经常感到无从下手。为此，我们首先从虚拟实验入手，通过仿真实验来突破难点。虚拟实验是把案例教学和软件应用有机结合起来，通过逼真的仿真界面和动画效果，让学生置身于智能仪器开发现场，既可以节省设计成本和提高设计速度，还可以增强学习乐趣，将抽象的理论知识融入到案例的设计实践之中，加深对理论知识与设计方法的理解，为后续教学环节，如分组实际制作打下基础。例如对基于Proteus和KeilC51建立的数字电压表仿真实验［9］，如图3所示。数字电压表的调试过程可通过调节可变电阻器来进行仿真实验，若实验结果不满足设计要求，则可修改硬件参数或软件程序进行反复调试，直到该数字电压表满足设计要求，调试过程生动形象，简单易学。

团队实践训练，培养综合能力以案例应用为实训课题，组建学生制作团队，培养学生实践能力。团队制作实践的课题分为设计型、综合型和创新型。学生可以根据自己的兴趣、知识结构和能力发展进行选题。选择相同题目学生组成制作团队，通过共同协商，形成明确的成员分工和团队合作任务。在制作过程中，不仅要求学生要学会独立思考，掌握独立分析解决问题的方法，也要求培养创新意识以及增强团队精神。通过体验智能仪器设计制作过程，熟悉智能仪器系统的开发流程，提升综合的实践能力。例如，选取液位控制系统［10］的设计作为实践课题。该系统主要由水槽、电压比较器、隔离保护和驱动电路、直流继电器控制电路、水泵、电磁阀组成。高低水位的电压通过与基准电压比较输出逻辑信号，控制交流接触器的工作，实现水泵的通断，以实现水槽水位的自动控制。通过液位控制系统实践训练达到以下目标:第一，使学生了解接触器、电磁阀、水泵等器件等相关电器的基本原理，熟悉基于中规模集成电路的组合逻辑和时序逻辑设计方法，加深对理论知识和设计方法的认识;第二，通过学生亲手焊接、制作和调试电路，培养实践能力和动手技能;第三，通过撰写设计报告，使学生学会对实验结果进行分析和总结，培养学生分析和解决实际问题的能力。

案例启发教学，加强运用能力以案例总结为出发点，开展启发式教学，提高学生运用能力。案例教学法的重要环节，就是在完成设计、仿真和实际制作的过程之后，及时总结设计的过程和方法，把设计制作过程上升到理论高度，进一步加以思考、探索和提高。如果对案例缺乏思考、归纳和总结，很容易使学生的思维局限单个案例之中，不利于应用能力和创新思维的培养。因此，教师既要从单个案例入手，引导学生学会分析归纳和总结的方法，不断加强学生灵活运用能力，也要注重在案例基础上的拓展，启发学生深度思考，培养学生的创新思维。这样才能在智能仪器设计环环紧扣、层层递进，有效推进学生知识水平的提高和能力结构的完善。

小结

本文在智能仪器设计课程体系的能力培养基础上，提出了“案例教学法”应用在智能仪器设计教学中的五个基本步骤，即教师通过创设教学情境、实施互动式教学、拓展仿真教学、加强团队实践训练和开展启发式教学，从知识水平和能力结构两方面入手，在智能仪器设计课程教学中取得了良好效果，受到学生的普遍好评。特别是让更多的学生喜欢上测控技术与仪器专业，并在该领域打下较好的专业基础。

作者：陈颖林育兹单位：厦门大学嘉庚学院机电工程系