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【摘要】针对“测控技术与系统”课程内容繁杂、新技术倍出的特点，从典型性、实用性、先进性角度出发，精心构建课程内容体系。尊重学生主体地位，激发学生动手实践兴趣，以项目驱动教学方式促进学生对知识和技能的掌握。实践表明，课程教学探索取得了良好的效果，提高了教学水平和教学质量。
【关键词】项目驱动 测控技术与系统 教学内容
【中图分类号】G642.4 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）01-0004-02
“现代测控技术与系统”是为我校测控技术与仪器专业三年级学生开设的一门专业课，旨在让学生在学习了电子电路、单片机、信号处理等课程后，从系统的角度掌握典型的、先进的测控系统技术。然而测控系统技术发展日新月异，给课程教学带来了一些困难，在教学中容易陷入“全而空”或“精而少”的两种极端。“全而空”使学生徒有对各种技术的泛泛了解，却不能让学生真正设计实现某种测控系统，“精而少”则使学生一叶障目不见泰山，同样达不到课程预期目的。精选教学内容，坚持理论与实践的紧密结合是进行此类课程教学应遵循的原则，而项目驱动型教学则是实现这一思路的一种具体可行的教学方法。
一、课程内容体系构建
随着测控领域传感器、处理器、显示控制、通讯等相关技术的飞速发展，测控系统正向着微型化、网络化、立体化、虚拟化（软件化）、智能化、测控管一体化、实时化、可视化等方向发展。作为测控技术与仪器专业的一门专业必修课，“现代测控技术与系统”课程在注重基础的同时，更要紧跟技术发展趋势。因此，立足我校实际情况，选择以数据采集技术、总线技术、远程网络测控技术和智能仪器控制为教学内容重点，在这些方面开展项目驱动型的专题教学和综合型课题设计。
1. 数据采集技术
数据采集是从传感器和其它待测设备中自动采集信息的过程，实现高效、简洁、实时的自动化数据采集系统具有重要的实用价值。典型的数据采集系统以PC为核心加上必要的硬件（如数据采集卡）构成，系统功能由软件定义，这也是目前流行的虚拟仪器的核心理念，因此数据采集技术也是虚拟仪器技术的核心技术。因此数据采集系统技术有着实用性和先进性的特点，是现代测控技术与系统课程的首要和核心内容。
2. 典型总线技术
串口通讯虽然在不断推陈出新的总线通信领域已显老迈，但其简单易用性和庞大的应用规模使其在测控领域仍有着独特价值。学生掌握串口通信技术对将来从事测控领域工作有重要作用。我们对串口通讯的教学，要求学生结合必要的硬件如单片机、PLC控制器等构建基于串口通讯的测控系统。另外，CAN现场总线技术是目前总线技术中的热点之一。教学中对CAN总线技术从两个层面要求：一是可以利用商业化接口卡和功能节点构建CAN总线测控系统，二是对学有余力的同学鼓励其自主设计、制作接口卡和功能节点，创建CAN总线测控系统。
3. 远程网络测控系统
随着网络的普及和无线网络的飞速发展，网络已无处不在。网络化和远程化是测控系统的必然发展趋势之一。课程主要利用LabVIEW在网络测控系统方面提供的TCP/IP、UDP、DataSocket、Web网页等技术手段，结合前述数据采集实验系统，引导学生构建网络化测控系统。LabVIEW中相关功能函数的高度模块化，大大消除了学生对相关协议的畏难心理，可以轻松构建系统。
4. 智能仪器控制系统和机器视觉
在科研、生产和制造现场经常需要对一些仪器实现控制，这往往需要借助仪器本身提供的软件开发包支持，动态链接库是其中最常用的技术手段。课程教学中以工业相机为开发目标，在学习智能仪器控制技术的同时将学生引入到机器视觉领域，有兴趣的同学可以继续进行图像处理、目标识别、精密测量等方面的深入设计和研究。
二、项目驱动式教学组织与实施
区别于传统的知识驱动式教学法，项目驱动式教学方法是以项目（实例）为核心的。由于强调了项目的参与性，一开始就容易引起学生的兴趣， 引发学生的学习积极性。由于可将学习内容运用于项目实践，学生能够获得直观体验， 因此学生能够很快理解教学内容。但这依赖于教学过程中对细节的把握。
1. 掌握平台技术
在各专题项目设计中都需要上位机软件作为开发平台，我们选择Nl公司的LabVIEW作为平台软件。LabVIEW独特的图形化编程方式使程序设计过程非常直观，丰富的、高度封装的函数节点淡化了技术实现的细节，加之强大的软硬件接口能力和众多的工具包，非常有利于学生进行测控系统设计。
学生在快速掌握LabVIEW基本编程技术后即可进入各个专项的设计。借助数据采集卡和信号实验箱，学生可以构建基于PC平台的数据采集测控系统，体验“软件即仪器”这一虚拟仪器系统的精髓。借助通讯线缆、CAN总线接口卡和单片机开发板等必要的辅助硬件，学生可以构建基于总线技术项目设计。借助工业相机系统，学生可以进行机器视觉和图像处理方面课题设计并进行智能仪器控制方面实践。在实验室中的局域网环境中，学生可以自由设计和开发基于网络的测控系统。
2. 教师角色的再认识
测控技术与系统课程教学的目的不仅仅是使学生掌握知识和技能，更重要的是使学生获得项目实践的体验。而体验的获得不可能来自于教师的说教。另一方面，学生对课题兴趣的激发，学生主观能动性的发挥则是关系项目设计水平和课程教学效果的关键。因此，作为教学过程中处于主导地位的教师，需要充分认识并尊重学生的主体地位，除了答疑解惑，更要着重引导和激励学生对项目课题的兴趣。一个有效的办法是鼓励学生在前述专题内容框架下的自主选题，这种开放性的项目设计对激发学生主动性效果显著。
3. 课堂过程控制和重要教学环节
突出学生的主体地位是整个课程进行中需要把握的基本原则，教师也以此为原则进行课堂过程控制。为帮助学生掌握设计需要的基本方法，并保证学生进行项目设计的时间，教师需要精炼讲授内容。在教学实践中主要采取实例教学方法，使学生快速掌握基本编程技术和后续项目设计中需要的基本方法，能够较快地进入专题项目设计阶段。为了保证教学效果，教师讲授和学生设计过程均在实验室中进行，学生可以及时练习、讨论；教师随时解决学生疑难问题，遇到共性问题可以及时反馈给全班同学。
以专题项目自主设计为主导的课程教学具有相当的开放性，学生在项目设计中应用的技术可能是特异的。为促进整体教学效果，项目设计技术和经验交流非常重要。为保证交流效果，还需要在教学过程中予以正向引导和约束，这主要通过纳入课程考核体系的项目报告形式进行。而期末考核则侧重于各专题中的基础知识和技能。
四、总结
近四年的课程教学改革实践证明，项目导向的课程教学使理论与实践相结合，学生在掌握典型、先进的测控系统知识的同时，获得了直接的测控系统开发经验，加深了对相关知识内容的理解，训练了学生的工程实践能力。另一方面也使学生认识到了理论在解决实际问题中的作用。对学生主体地位的尊重和对学生兴趣的挖掘，充分激发了学生从事项目设计的热情，大部分学生都圆满完成了设计，有的学生发表了相关研究论文。因此，以项目驱动的测控技术与系统课程教学改革，符合专业和学科课程特点，对类似工科课程实现从教室到实验室、从灌输式到体验式学习的教学模式转变都有一定探索意义。
参考文献：
[1] 鲁嘉华， 成琼， 何法江. 体验美国高等工程教育[J]. 中国大学教学， 2012（3）：91-92.
[2] 王代华. 测控技术及仪器专业综合课程设计实践[J]. 高等工程教育研究， 2007（3）： 125-128.
[3] 王光明. 仪器与检测系统综合设计课程的教学改革探索[J]. 实验技术与管理， 2007， 24（7）： 112-115.
[4] 孙宇贞，钱虹，黄福珍.基于实物的计算机测控系统实践教学改革[J]. 实验室研究与探索， 2011，30（12）：111-113.
[5] 宋爱国， 吴涓， 崔建伟. 测控技术与仪器专业学生工程意识培养与创新教育的探索[J].中国大学教学， 2012（1）：41-43.
本文是山东大学（威海）教研项目“现代测控技术与系统课程教学内容与教学方法改革研究”的研究成果
【关键词】项目驱动 测控技术与系统 教学内容
【中图分类号】G642.4 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）01-0004-02
“现代测控技术与系统”是为我校测控技术与仪器专业三年级学生开设的一门专业课，旨在让学生在学习了电子电路、单片机、信号处理等课程后，从系统的角度掌握典型的、先进的测控系统技术。然而测控系统技术发展日新月异，给课程教学带来了一些困难，在教学中容易陷入“全而空”或“精而少”的两种极端。“全而空”使学生徒有对各种技术的泛泛了解，却不能让学生真正设计实现某种测控系统，“精而少”则使学生一叶障目不见泰山，同样达不到课程预期目的。精选教学内容，坚持理论与实践的紧密结合是进行此类课程教学应遵循的原则，而项目驱动型教学则是实现这一思路的一种具体可行的教学方法。
一、课程内容体系构建
随着测控领域传感器、处理器、显示控制、通讯等相关技术的飞速发展，测控系统正向着微型化、网络化、立体化、虚拟化（软件化）、智能化、测控管一体化、实时化、可视化等方向发展。作为测控技术与仪器专业的一门专业必修课，“现代测控技术与系统”课程在注重基础的同时，更要紧跟技术发展趋势。因此，立足我校实际情况，选择以数据采集技术、总线技术、远程网络测控技术和智能仪器控制为教学内容重点，在这些方面开展项目驱动型的专题教学和综合型课题设计。
1. 数据采集技术
数据采集是从传感器和其它待测设备中自动采集信息的过程，实现高效、简洁、实时的自动化数据采集系统具有重要的实用价值。典型的数据采集系统以PC为核心加上必要的硬件（如数据采集卡）构成，系统功能由软件定义，这也是目前流行的虚拟仪器的核心理念，因此数据采集技术也是虚拟仪器技术的核心技术。因此数据采集系统技术有着实用性和先进性的特点，是现代测控技术与系统课程的首要和核心内容。
2. 典型总线技术
串口通讯虽然在不断推陈出新的总线通信领域已显老迈，但其简单易用性和庞大的应用规模使其在测控领域仍有着独特价值。学生掌握串口通信技术对将来从事测控领域工作有重要作用。我们对串口通讯的教学，要求学生结合必要的硬件如单片机、PLC控制器等构建基于串口通讯的测控系统。另外，CAN现场总线技术是目前总线技术中的热点之一。教学中对CAN总线技术从两个层面要求：一是可以利用商业化接口卡和功能节点构建CAN总线测控系统，二是对学有余力的同学鼓励其自主设计、制作接口卡和功能节点，创建CAN总线测控系统。
3. 远程网络测控系统
随着网络的普及和无线网络的飞速发展，网络已无处不在。网络化和远程化是测控系统的必然发展趋势之一。课程主要利用LabVIEW在网络测控系统方面提供的TCP/IP、UDP、DataSocket、Web网页等技术手段，结合前述数据采集实验系统，引导学生构建网络化测控系统。LabVIEW中相关功能函数的高度模块化，大大消除了学生对相关协议的畏难心理，可以轻松构建系统。
4. 智能仪器控制系统和机器视觉
在科研、生产和制造现场经常需要对一些仪器实现控制，这往往需要借助仪器本身提供的软件开发包支持，动态链接库是其中最常用的技术手段。课程教学中以工业相机为开发目标，在学习智能仪器控制技术的同时将学生引入到机器视觉领域，有兴趣的同学可以继续进行图像处理、目标识别、精密测量等方面的深入设计和研究。
二、项目驱动式教学组织与实施
区别于传统的知识驱动式教学法，项目驱动式教学方法是以项目（实例）为核心的。由于强调了项目的参与性，一开始就容易引起学生的兴趣， 引发学生的学习积极性。由于可将学习内容运用于项目实践，学生能够获得直观体验， 因此学生能够很快理解教学内容。但这依赖于教学过程中对细节的把握。
1. 掌握平台技术
在各专题项目设计中都需要上位机软件作为开发平台，我们选择Nl公司的LabVIEW作为平台软件。LabVIEW独特的图形化编程方式使程序设计过程非常直观，丰富的、高度封装的函数节点淡化了技术实现的细节，加之强大的软硬件接口能力和众多的工具包，非常有利于学生进行测控系统设计。
学生在快速掌握LabVIEW基本编程技术后即可进入各个专项的设计。借助数据采集卡和信号实验箱，学生可以构建基于PC平台的数据采集测控系统，体验“软件即仪器”这一虚拟仪器系统的精髓。借助通讯线缆、CAN总线接口卡和单片机开发板等必要的辅助硬件，学生可以构建基于总线技术项目设计。借助工业相机系统，学生可以进行机器视觉和图像处理方面课题设计并进行智能仪器控制方面实践。在实验室中的局域网环境中，学生可以自由设计和开发基于网络的测控系统。
2. 教师角色的再认识
测控技术与系统课程教学的目的不仅仅是使学生掌握知识和技能，更重要的是使学生获得项目实践的体验。而体验的获得不可能来自于教师的说教。另一方面，学生对课题兴趣的激发，学生主观能动性的发挥则是关系项目设计水平和课程教学效果的关键。因此，作为教学过程中处于主导地位的教师，需要充分认识并尊重学生的主体地位，除了答疑解惑，更要着重引导和激励学生对项目课题的兴趣。一个有效的办法是鼓励学生在前述专题内容框架下的自主选题，这种开放性的项目设计对激发学生主动性效果显著。
3. 课堂过程控制和重要教学环节
突出学生的主体地位是整个课程进行中需要把握的基本原则，教师也以此为原则进行课堂过程控制。为帮助学生掌握设计需要的基本方法，并保证学生进行项目设计的时间，教师需要精炼讲授内容。在教学实践中主要采取实例教学方法，使学生快速掌握基本编程技术和后续项目设计中需要的基本方法，能够较快地进入专题项目设计阶段。为了保证教学效果，教师讲授和学生设计过程均在实验室中进行，学生可以及时练习、讨论；教师随时解决学生疑难问题，遇到共性问题可以及时反馈给全班同学。
以专题项目自主设计为主导的课程教学具有相当的开放性，学生在项目设计中应用的技术可能是特异的。为促进整体教学效果，项目设计技术和经验交流非常重要。为保证交流效果，还需要在教学过程中予以正向引导和约束，这主要通过纳入课程考核体系的项目报告形式进行。而期末考核则侧重于各专题中的基础知识和技能。
四、总结
近四年的课程教学改革实践证明，项目导向的课程教学使理论与实践相结合，学生在掌握典型、先进的测控系统知识的同时，获得了直接的测控系统开发经验，加深了对相关知识内容的理解，训练了学生的工程实践能力。另一方面也使学生认识到了理论在解决实际问题中的作用。对学生主体地位的尊重和对学生兴趣的挖掘，充分激发了学生从事项目设计的热情，大部分学生都圆满完成了设计，有的学生发表了相关研究论文。因此，以项目驱动的测控技术与系统课程教学改革，符合专业和学科课程特点，对类似工科课程实现从教室到实验室、从灌输式到体验式学习的教学模式转变都有一定探索意义。
参考文献：
[1] 鲁嘉华， 成琼， 何法江. 体验美国高等工程教育[J]. 中国大学教学， 2012（3）：91-92.
[2] 王代华. 测控技术及仪器专业综合课程设计实践[J]. 高等工程教育研究， 2007（3）： 125-128.
[3] 王光明. 仪器与检测系统综合设计课程的教学改革探索[J]. 实验技术与管理， 2007， 24（7）： 112-115.
[4] 孙宇贞，钱虹，黄福珍.基于实物的计算机测控系统实践教学改革[J]. 实验室研究与探索， 2011，30（12）：111-113.
[5] 宋爱国， 吴涓， 崔建伟. 测控技术与仪器专业学生工程意识培养与创新教育的探索[J].中国大学教学， 2012（1）：41-43.
本文是山东大学（威海）教研项目“现代测控技术与系统课程教学内容与教学方法改革研究”的研究成果