提高《检测技术》实验教学效果的研究
【摘 要】《检测技术》是一门实践性很强的课程，注重培养学生的实践能力。本文针对这门课程的特点，结合学校的办学理念，从基础实验教学、综合实践教学、提高科创等方面对该课程的实验教学进行了改革，体现了分层次、多样化的特点，取得较好的教学效果。
【关键词】《检测技术》 实验教学 实践教学 科创
《检测技术》课程是测控技术与仪器、自动化专业的必修专业基础课，是一门实践性和技术性很强的学科。随着时代进步和科技发展，秉承上海电力学院“立足电力、立足一线、立足应用”的办学理念，强调学科特色传承和拓展，作为专业主干课程的《检测技术》需要进行课程教学改革。实验教学作为整体教学的一环已不可或缺，其教学内容的选取和安排是非常重要的。本文从基础实验教学、综合实践教学、提高科创等方面进行了探讨，希望借此能够帮助学生更好地学习这门专业基础课程，并提高动手操作能力和创新能力。
一、基础实验项目模块化
由于该门课程内容繁多，且随着大规模集成电路、材料科学和微机械加工技术的快速发展， 各种新型传感器及其检测技术也发展得非常迅猛，教学时不可能做到面面俱到。因此， 我们根据传感器的工作原理调整课程结构， 将同种工作原理的传感器分为一个模块。
《检测技术》实验基于杭州英联公司生产的YL2100系列传感仪，分成5大模块，分别为温度、压力、位移、转速和差动变压器，每个模块又包含3到6个小实验不等。
实验项目分为必做模块、选做模块两大类，实验内容分为“基本实验”“设计性实验”和“综合性实验”三个层次。学生在完成基本实验的基础上，可以利用实验室开放时间进行自主实验。学生不仅要学会连线、加电、读数据，还要结合以前所学的电子技术、电路等知识，构建基本的检测系统， 加大学生自由发挥的空间， 提高实际动手能力。
比如，在完成基本的应变片式传感器、 差动变压器、 霍尔传感器实验后，增加设计型实验——电子秤的设计。学生可以根据学过的知识，任意选取一种传感器，结合自己的工作特性，并加上测量电路去设计电子秤，最后对基于不同传感器的电子秤进行比对。经过学生自己的动脑思考和选择比较过程，对这几种传感器的工作原理和应用能有更深入地理解。这种效果比每学过一种传感器通过直接连接实验仪上设计好的电子秤去称重，仅仅是读取实验数据的效果要好得多。
或进行温度、转速的PID控制系统设计实验，利用Labview建立数据采集系统，把实验数据实时传送给计算机进行控制处理，通过设置“采样周期”“比例系数”“积分时间”“微分时间”的参数值，以达到最佳的控制效果。结合《自控原理》《单片机系统设计》等先修课程，自学《智能仪器仪表》《虚拟仪器》等后续课程，前后知识融会贯通。
二、实践教学题目工程实用化
在完成课程理论教学和实验教学之后，安排二周左右的时间进行实践教学。实践教学的效果好不好，能否起到实践教学应有的作用，设计题目是关键。原先《检测技术》实践是掌握节流式流量测量系统的设计计算、系统调试的方法和步骤，内容较为单一，而且和当下企业有所脱节。要从工程实际中选题、从科研项目中选题、从生活实际中选题，力求实现实践教学题目工程实用化。
现在将实践教学题目分成四个方向，学生可凭个人兴趣自由选择。
（一）性能提升
主要是在《检测技术》实验的基础上进一步提高能力。其中，测温元件自动检定装置是集计算机技术、电子技术、自动测试技术于一体的自动化检定系统，主要用于自动检定各种工作用热电偶、热电阻，还可以半自动检定水银温度计、压力式温度计、双金属温度计等。可以结合误差理论对测温元件的精度、不确定度等基本性能进行更好地分析，有助于学生深入掌握测温元件的检定;还可以结合测控仪器联网技术对实验数据实现实时采集和传输，加上无线传感网络去实现无线传感数据。
注重发挥学生个人的思维能力和创造能力，让学生结合自己的兴趣自己设计题目，利用实验室建设经费，购置一些电子元器件，尽量鼓励学生做出实物。比如做实验时，很多测试信号都比较微弱，为mV级，怎么不失真地进行信号放大，怎么根据输入信号的大小选择合适的放大倍数等，引导学生进行可编程增益放大器的设计。还可以根据实验教学需要再制定新的小项目，如直流稳压电源、信号发生器等。
（二）硬件开发
主要是对单片机和嵌入式系统进行开发，结合《单片机原理及开发》《电子制作实践》《嵌入式系统》等课程，可以让感兴趣的学生继续研究。比如，配合自动化工程学院的能耗监控系统，可进行人体红外探测器制作项目，通过系统设计、程序编写、传感器选型、实物焊接、整体调试等，让学生了解其功能和工作原理。
（三）系统集成
主要是与科研相结合，一方面是教师们的科研课题，让学生更多地参与进来，看自身能力和特长能够完成哪一阶段的任务;另一方面是与校外专家合作，比如日本横河公司，可进行各种流量计的设计。这样所进行的实践与现实联系，有应用背景，也有一定先进性，而不是闭门造车，既可锻炼提高学生的实践能力，又可使学生了解科研工作和工程应用的主要环节或过程。
比如自动化工程学院能耗监控系统实践平台，利用遍布学院的温度、湿度、照度、红外、图像、电参数等传感器，将综合创新实验环节放到具体的节能监控系统中，使学生既能了解各参数检测的基本原理，又能了解实际测控方法和对象，使学生能够广泛适用于多方向的就业需求。
全工况循环冷却系统仿真实验装置布置了温度、流量、电参数、速度等参数的传感检测单元，可以真实模仿工业领域中的循环冷却系统，具有一定的典型性和代表性，能够以点带面。学生通过亲自设计、焊接、调试和组装系统中的典型模块，到最后完成系统控制，全面掌握工程测控系统的建模、分析、控制器设计和调试等方法。
机器视觉创新实验开发平台可以完成多个图像处理实验，包括匹配定位、尺寸测量、颜色分析、缺陷检测等，可以帮助学生更好地了解视觉检测在工业生产中的应用，可以让学生了解视觉检测系统的建立，巩固和掌握图像处理技术的基本技能，不仅培养了学生对视觉检测知识的深入理解和掌握，还可以锻炼学生的研究能力、创新思维以及独立解决技术难题的能力。
（四）智能算法
主要结合我校的重点实验室能耗监控系统进行，可进行故障诊断、能耗采集、策略研究、组态软件等等，让学生更好地掌握数据采集与传输、信号测量与转换、控制理论、总线等。
实践教学环节提高了学生的实践能力，为学生做好毕业设计以及从事工程技术工作打下了良好的基础。
三、课外创新活动经常化
将学有余力的学生组织起来，成立了创新制作小组，依托大学生科技创新项目，开展课外科技活动。所有课外科技创新项目的创意均来源于学生，并按兴趣自由组建团队，聘请指导教师对项目的实施进行指导。专家组在选题答辩的基础上确定每年的课外科技创新活动的研究方向，对项目进行可行性方案论证，分层次确定推荐项目（国家、上海市、学校、学院）和资助经费。
要求课程主讲教师科研教学并举。教师只有积极投身于科学研究，才能把在科技创新活动中获取的知识和创新的知识不断融入课程体系和教学之中，才能居高临下地用科技创新的思维培养学生获取知识的能力和解决问题的本领。
在科创项目激发学生的学习热情和兴趣下，鼓励学生积极参加学科竞赛活动。“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛是教育部高等学校自动化类专业教学指导委员会倡导的大学生科技竞赛之一。该竞赛是以迅猛发展、前景广阔的汽车电子为背景，涵盖自动控制、模式识别、传感器技术、电子、电气、计算机、机械与汽车制造等多学科跨专业的创意性比赛。学生在“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛中，无论是华东赛，还是全国赛，均取得过优良的成绩。这不仅使大学生获得了扎实的基础知识，提高了软硬件开发能力，而且培养了学生的协作精神和科学严谨的作风，增强了他们的创新意识，是一条行之有效和具有可操作性的人才培养之路。经过创新制作锻炼，学生的实践能力和创新能力得到了很大提升。
四、结语
本文对《检测技术》课程的实验教学内容进行了探讨，通过基础实验项目模块化、实践教学题目工程实用化、创新活动经常化，构建了“实验+实践教学+科创+学科竞赛”的立体化课程体系，提出了不同方向的实践课题供学生自由选择，更注重学生创新能力的培养，提高了教学效果。
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