中图分类号：G642.4 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2014）14-0054-01
作者简介：吕青，博士，副教授，主要从事智能仪器设计课程的教学和智能仪器开发的科研工作。
基金项目：本文系山西省高等学校教学改革重点项目“以大作业为驱动力的智能仪器设计课程教学改革与探索”（编号：800104-02100458）的研究成果。
智能仪器设计是对微机原理、单片机、嵌入式系统和传感器与检测技术等课程的内容进行深化、延伸、补充的课程，它融合多项新技术，对实践性要求很高。学生通过该门课和课程设计的学习，应该掌握智能仪器的开发、设计方面的专业知识，具有很强的动手能力。在实际教学中，现有教学模式与这门课程教学要求存在很多矛盾，为了保证和提高教学效果，各个学校都在不断地对智能仪器设计课程教学进行改革，以期更加适应这门课程的特点。笔者在教学工作中参与了这门课程的一系列教学环节，对于该课程的教学有一些思考，认为可实施以“大作业”为驱动力的教学改革。
一、改革思路
智能仪器设计课程分为三部分：课堂教学24学时，8学时的实验和1周的课程设计。原有教学模式中这三个环节相对独立，教学各环节的安排存在不合理的地方，具体表现在：①课程设计环节，课程设计一周时间内，要完成一个测量仪表的设计、原理图和印刷电路板图的绘制、PCB制板、焊接、调试基本不可能，即使是不做PCB板，在面包板上插件调试时间也是不够的，所以课程设计环节的质量无法保证；②实验环节，要求学生用Keil软件编程调试C51程序完成几个简单的功能，在后续的课程设计中，一个测量仪表的系统软件涵盖了实验阶段的这些简单程序的功能，实验和课程设计内容重叠；③课堂教学环节，课堂教学24学时，介绍的内容有限，学生处于被动学习状态。
改变智能仪器课程的教学模式，建立以大作业为中心的教学模式，把智能仪器设计课程的3个相对独立的教学环节，即课堂教学、实验和课程设计有机融合在一起，不再明显地区分3个环节。突出大作业（Course work）在课程教学中所扮演的角色，整个教学活动的主线是学生围绕大作业开展自主学习，完成教师布置的课题任务，课堂教学主要起辅导、答疑的作用。
二、改革教学内容
教学改革的核心是以大作业为驱动力，大作业应富有创意和特色，合适的大作业能保证教学内容的丰富性和新颖性。大作业的内容、每组学生应完成大作业的数量、大作业的难易程度是教学改革首先要考虑的问题。
大作业的内容设置有体现理论基础知识的和实践实训的。例如，一个配用热电偶的温度测量智能仪表项目，需要对毫伏级电压信号进行定时采集、信号调理等硬件电路运算放大器的选型电阻的计算，要运用数字滤波、非线性特性线性化、零点及量程自动校正、标度变换等技术，这些涉及到基础理论知识。将配用热电偶的温度测量智能仪表用Protel画出硬件部分原理图、PCB图、制版、焊板、调试板就属于实践实训了。
大作业的内容还考虑了实践性、真实性、前沿性。大作业贴近或者尽量模拟实际工程问题，使学生能够学以致用，从而激发学生的兴趣。大作业要接触本专业最先进技术。如鉴于虚拟仪器技术的发展，大作业题目中增加了利用虚拟仪器实验平台设计开发智能仪器的内容。
学生的个体差异不同，大作业的难易程度也有所不同。为了使不同的学生均得到一次完整的锻炼机会，可将大作业分成难、中、易三类。难是指涉及内容多、综合性强的设计题目，如设计中包括信号调理电路的设计、A/D通道设计、数字滤波、非线性特性线性化、标度变换、人机接口设计等。中等难度的占多数，如在上述内容中去掉数字滤波或非线性特性线性化等要求。少量较容易做的题，在内容上只是完成了智能仪表的某一部分功能，如键盘/显示设计、时钟设计、数字I/O等。
三、改革教学方法
课堂集中教学学时压缩到6～8学时，选择一个具有典型功能且相对完整的智能仪器的产品，以此为例，介绍该产品的整体设计思路及相关知识点，同时结合教师的科研介绍实际开发的经验。实例讲解后，公布任课教师设立的大作业题目，学生可以从中选择，或者选择其导师科研项目中与智能仪器系统相关的内容，甚至是选择由教师审核通过的自己感兴趣想设计的智能仪器系统。其后两个月的课程学习时间，就是自主查阅资料，进行项目独立设计，完成仿真、调试电路及相应的软件、组装等过程。在此期间，学生自主学习比重较大，教师答疑、解惑起指导督促作用，鼓励学生尽可能多地开展讨论和交流。
四、改革学生成绩考核体系
课程教学改革是一个系统工程，学生成绩考核体系是整个教学模式开展的指挥棒，起着折射教学重点、督促学生学习和检验教学效果的重要作用。缺乏科学的考核体系督促，学生没有动力，不积极，致使很多教改项目流于形式，没有达到应该达到的目的。改变一纸试卷定成绩的做法，就需要建立公正公平的课程成绩评价体系。
新的成绩考核体系中可引入学生评价，考核由三部分组成：教师的评价、外组学生的评价和同组的学生互评，最后的课程成绩是三部分的评价乘以相应权重的结果。
教师的评价考虑的因素主要有：大作业的完成质量、设计思想的创新性和大作业题目的难易程度。大作业完成程度上分为几个层次：①用Proteus及其它相关仿真软件实现功能；②用学校提供的或者自购的实验开发板实现要求；③在面包板或洞洞板上实现电路；④绘制印刷电路板图，在定制好的PCB板上焊接、调试完成项目。其中，创新思想尤为重要，尽管有些方案不完全成熟，或者受到器件限制没有完成，但对学生具有的创新意识老师应给予充分的考虑。
最后，大作业本身的难易程度也是显然要考虑的问题。大作业过程中的开题和答辩环节要面向全体同学。大作业项目的申请书、设计总结报告、项目演示及是否完成预期目标等因素，都是外组学生评价的依据。大作业一般都由多个同学共同完成的，同组学生之间最了解相互的工作情况，他们之间的互评也是非常有价值的。
五、改革效果
笔者在我校自动化09、10级学生实施了智能仪器设计课程的教学改革，激发学生由被动学习转变为积极主动学习。两个月的课程学习时间，学生不仅仅是设计，还能完成制作一个智能仪表的全过程，达到了锻炼实践动手能力的目的。
