检测原理与技术创新设计性实验模式分析

1创新设计性实验的指导思想

中国矿业大学的检测原理与技术课程在教学过程中主要涉及电阻应变式传感器、电容式传感器、电感式传感器、热电式、光电式以及磁电式传感器。为了增强学生对该课程中所学传感器的理解，培养学生实际应用所学知识的能力，设计一些相关的创新设计性实验项目，让学生在完成理论知识和一些基本实验的基础上开展工程问题为导向的创新性应用课题研究，以达到培养学生的目的。

2创新设计性实验教学模式

为了能够按时按量地完成创新设计性实验，达到培养学生亲自动手应用所学传感器设计相关应用电路的预期目标，开展了创新设计型课题研究。

2.1基本技能训练

本文提出的创新设计性实验贯穿整个检测原理与技术的课程学习。在课程开始就给学生进行相关设计任务的布置及设计方法的指导。考虑到大部分学生并未接触或参与过实际工程项目，因此课程前期老师作为引导的主体，需要传授相关设计方法及实验基本技能，以提升学生基本的科研素质。

2.1.1文献调研

为学生讲授文献检索和资料查询的方法，指导学生熟练使用学校购买的各类科技文献数据库。之后，配合理论教学进度，要求学生围绕传感器的工程应用开展文献检索与阅读，并撰写文献阅读报告。此过程让学生对传感器的实际应用有初步了解，并在文献阅读的过程中对要设计的课题有初步的调研和思考。

2.1.2软件操作技能

主要涉及一些电路设计和仿真软件的使用，如Protel、Multisim以及Proteus软件。根据学校制定的本科培养方案，前两种软件在先修课程中已经为大多数同学所掌握，这为创新设计性实验的开展提供了很大的便利。Proteus软件是相对比较好入门的一款电子电路仿真设计软件，可以通过1～2次课的时间为同学做介绍，课后让同学们利用个人电脑或学院机房熟练掌握。

2.2实验选题

创新设计性实验能否达到预期目标，选题质量至关重要。设计题目既要很好的应用所学的传感器知识，并对相关传感器的测量电路进行设计，又不能难度太大而影响学生的设计兴趣。实验选题一般在主要传感器的原理介绍完之后进行。选题方法没有严格要求，题目可以来源于老师提供的设计题库，也可以是学生在文献阅读过程中感兴趣的题目，或者也可以针对日常生活中需要解决的问题而提出的应用传感器的设计方案等，所应用的传感器也不仅限于课上所学传感器，鼓励学生充分发挥自己的想象力。本文根据所学传感器知识明确了设计的基本要求，并提供了一些供学生选择的设计题目。设计题目主要基于传感器的测量电路，并结合学生所学的单片机知识，而且很多实验可以在相应的仿真软件进行仿真和验证，我们鼓励学有余力的学生做出实物，以锻炼他们的动手能力。本文确定的上述设计题目，大多涉及应用单片机进行智能控制，这不仅能够让学生综合运用所学知识，在完成传感器创新应用设计的同时，能熟练地应用单片机。在此过程中，学生对单片机原理及应用也有进一步的理解和认识，还为以后学生参加机器人大赛及电子设计大赛等打下基础。

2.3实验进程管理

根据检测原理与技术的教学大纲安排，学生须在确定选题后的两周内完成相应设计并提交设计成果。考虑到很多学生是第一次参与这样的实际电路的设计，因此采取2～3人为一组的方式进行设计，这样可以缩短设计的时间。组队时采取自由组合方式，组内成员必须分工明确，每一部分都必须有相应的设计进度报告、文献阅读报告、硬件电路设计原理图、软件设计流程图及程序、电路调试及最终的实验报告等。每一阶段在最后的成绩中都有对应的分数。在学生进行设计的四周内，增加答疑次数，同时还通过网络答疑的形式随时对同学们设计过程中遇到的问题进行引导和解答，为学生设计任务的完成提供支持。

2.4考核方式

本文提出引入创新性设计实验的目的是调动学生学习的积极性，并在这个过程中让学生很好地理解和掌握所学的知识，能做到学以致用。本文在强调最终结果的同时，更注重学生参与实验的整个过程。在最终考核时，本文要求每一组学生就自己的课题设计过程中的硬件方案选择、软件程序设计思想和最终的调试过程等进行答辩，包括设计过程中遇到的一些问题以及解决这些问题的方法等。答辩时组内成员均参加答辩，各人就自己负责的部分进行讲解。根据学生答辩过程的情况和他们最终取得的结果确定最终成绩。整个设计过程不仅考查了学生对于课程所学习知识的掌握，同时还给学生提供了一个展示自己的工作平台，以答辩的形式对自己所做工作进行介绍。在多年的教学过程中，发现目前的大学生在这一方面非常缺乏锻炼，而这一能力的训练对于学生以后进行毕业设计以及最终走向工作岗位均具有非常重要的意义。

2.5教学分析

大学教育的目的在于培养学生学习知识并运用知识的能力，通过锻炼学生的自我学习，运用所学知识解决实际问题。本文提出将创新性实验引入检测原理与技术课程中的目的正是在于此。现在就本课程创新设计性实验过程中反映出来的问题进行分析。在本课程中开设的创新设计性实验很受学生欢迎，工作热情非常高，但是限于课程时间的限制，很多学生无法完成所设计电路的实物。在后续过程中为相关的学生提供各种条件，支持学生去完成相关的设计，很多学生基于本门课程的设计题目申请中国矿业大学创新训练计划项目，其中不乏一些成功案。例如“基于涡流传感器的矿用振动筛缺陷检测系统设计”“基于红外传感器的火灾预警系统”“基于电容式传感器的粮仓湿度检测系统”“汽车轮胎胎压监测系统”以及“智能循迹小车设计”等一系列的项目已经获得中国矿业大学、江苏省乃至部级的创新训练计划项目的支持。设计过程中积累的实际工作经验在学生的后续深造或工作过程中都产生了非常积极的影响。

3结束语

本文提出将创新设计性实验引入检测原理与技术课程教学中，分别从教学指导思想、实验教学模式等方面进行了详细阐述。此类创新性实验的引入能让学生很好地将所学理论知识与工程实践紧密结合，有利于培养学生的工程实践能力和创新思维。同时，设计实验是以小组的形式开展实施，这要求学生之间的密切配合和沟通，这对于培养和提升学生的团队合作意识有很大的作用。

作者:曹丙花 童敏明 董海波 唐守锋 单位:中国矿业大学