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《电子测量》课程实验教学的改革与探讨
作者：戴小波 林祝亮
关键词：电子测量；实验教学改革；设计性实验
《电子测量》是一门知识面很广，理论性、实践性都很强的课程，电子测量技术又是一门综合性技术。开设该课程的目的是让学生掌握电子测量与智能仪器的基本概念、基本方法和基本操作技能，将所学的知识应用于电子测量技术各个领域，提高分析、归纳、观察和推理能力，培养严格的科学态度和工作方法，为今后长期从事科技工作打下良好的基础。而要实现这些目标，就要做好该课程的实验教学。由于传统的实验教学忽视了学生分析和解决问题能力的培养，极大地限制了学生积极性和创造性的发挥，不利于综合型全面发展人才的培养。为弥补传统实验教学存在的不足，更好地培养学生的基本操作技能、知识综合应用能力和创新能力，我们在《电子测量》课程实验教学中开设了设计性实验。实践表明，开展设计性实验有利于培养学生分析问题和解决问题的能力，巩固和加深学生对理论知识的掌握与理解。
《电子测量》实验教学改革的具体思路
改单一验证性实验为验证性实验与设计性实验相结合由于《电子测量》课程需要培养学生利用示波器、信号发生器、电压表等基本仪器进行信号分析处理的能力，因此有必要开设少量有关仪器使用的验证性实验，其余大部分时间开展设计性实验。在设计的电路调试中又可以进一步锻炼学生的仪器运用能力，这不但会消除学生的厌倦情绪，而且也能增加实验的综合性，使电类各课程有机结合，提高学生的实践能力和解决问题的能力。
实施实验学分制《电子测量》实验实行学分制。在评价学生设计性实验时，综合评价学生分析问题和解决问题的能力，而不局限于实验结果和实验报告的书写。
撰写《电子测量》设计性实验任务书，安排时间开展设计性实验为适应实验课程改革的需要，实验任务书只指出设计任务、实验简单原理和注意事项。任务书下达后学生根据电子测量技术和有关课程的知识自主完成设计方案。再在教师指导下确定并列出元器件清单。最后购买元器件后进行实验。实验时间为一周。在实验过程中，学生独立调试，并分析总结实验中出现的问题，给出相关结论，完成设计报告。采用这种方式既有利于充分发挥学生的主观能动性，又有利于提高学生分析、解决问题的能力和创新能力。
《电子测量》设计性实验的内容
实验教学内容的改革是实验教学改革的突破口。为了培养合格的工程人才，我们在设计性实验教学内容中突出对学生实践能力、应用能力和创新能力的培养。
基本技能训练部分训练学生的基本设计技能和对仪器仪表的认识使用，其中包括对PROTEL、EWB等计算机辅助设计和仿真软件的熟练使用、印刷电路板的制作、电子工艺训练、资料检索和分析能力等。通过基本技能训练，要求学生能熟练掌握电子设计产品开发制作的流程，学会运用EWB进行系统仿真和掌握利用测量仪器调试简单系统与故障诊断的一般方法。
设计性实验部分这里结合一个例子来具体说明设计性实验部分的内容。电压测量是《电子测量》的重要内容，现以设计一直流数字电压表为例加以说明。给定的任务为“设计一数字电压表”。数字电压表必须满足如下指标：电压测量范围0～10V、电压表分辨率为0.01%、电压测量精度为±1%。学生接受任务后必须经历如下几个过程才能完成设计任务：（1）查阅资料，考虑可能的方案，学生独立进行论证，写出分析报告，在教师指导下确定最终方案。由于电压测量方法多，可以开阔学生的视野，打破传统实验的束缚，发挥学生的主观能动性。为了叙述方便，文中以采用测频法测压的原理为例。（2）选定方案如图1所示。从框图可以看出，该设计就是V-f转换电路和频率计的组合。要完成任务，学生一方面必须找到一块合适的压频转换芯片，了解工作原理，这样就能进一步扩展知识面；另一方面需掌握测量频率的原理，设计出一个频率计，这样比单纯用频率计测量频率的实验效果要好得多。在此方案的实施过程中会出现很多问题，例如，V-f转换芯片有输入电压的限制，可能会与被测电压要求不符。V-f转换公式为fout=Vin*Rs/（2.09*Rl*Rt*Ct），如何选择参数使电压与频率满足10n的关系，以便通过小数点移位来改变量程；改变参数值会对压频转换芯片输出有何影响等。这些问题都可以训练学生的思维，提高学生自主学习的能力。（3）学生必须掌握数字显示的原理。他们得去查阅译码锁存芯片、数码管或液晶的资料和使用方法。若采用数码管显示还需根据电路原理选择共阴或共阳以及相应的驱动电路。通过这一过程可使学生掌握一些常用器件的资料和原理，构成知识的储备，为以后的设计工作打下坚实的基础。（4）在调试过程中还会碰到一些实际问题，如显示结果不正确等。学生必须根据原理独立分析原因，以锻炼分析解决问题的能力。（5）最后要求学生进行误差分析，计算测量精度，提出进一步提高精度的措施。教师还可以在此设计基础上进行拓展，对学生提出新的挑战，激起学生进行深入研究的欲望，要求他们把此次设计的优点和不足写入设计报告，对不足部分提出改进方法。通过书写设计报告，学生不但可以进一步深刻领会设计原理，体会学以致用的愉悦，消除《电子测量》枯燥无味的想法，而且可以学会设计报告的书写规范，为以后的科研打下基础。
开展设计性实验的意义
设计性实验比传统实验能更好地为学生提供帮助，使实验达到更好的效果，主要表现在以下两方面：
有效地调动了学生的主观能动性，激发了学生的创新意识，培养了学生的创新能力通过开展设计性实验，可以把《电子测量》理论课程中分析到的测量原理转化成具体的电路。在整个实验过程中，学生独立设计方案，确定实施方法与手段；对实验过程中遇到的问题进行多方位思考并借助于测试仪器认真地分析，教师仅在适当的时候加以启发引导。在参与实验的过程中，一切都由学生独立思考和动手，自己寻求正确答案，真正成为实验的主体，从而提高了学生的实验兴趣，激发了学生的创新意识，培养了学生的创新能力。
有利于培养学生综合分析问题和解决问题的能力从实验的设计、实现、故障分析到故障排除和得到满意实验结果一系列的过程，每一步都需要学生积极的思考，这非常有利于培养学生综合分析问题和解决问题的能力。与传统实验相比，设计性实验使理论和实践的结合更加紧密。通过实验的系统设计与调试，学生在很大程度上加深了对相关知识的理解和掌握，他们普遍认为设计性实验可以自主获取知识，对开阔思维、增强创新意识、锻炼独立工作能力大有益处。
参考文献：
[1]蒋焕文，孙续.电子测量[M].北京：中国计量出版社，1987.
[2]张国华.《电子测量》技术课程的重要性[J].九江职业技术学院学报，2005，（2）.
[3]赵珂，王琪，袁伟勤.综合和开放型教学模式探讨[J].实验室研究与探索，2004，（11）.
作者简介：
戴小波（1976—），浙江师范大学在职研究生，研究方向为电子技术。