从课程设置上来说,多门课程实验实践采用科研或工程类题目,以设计性、创新性实验为主,要求学生完成实际的硬件和软件实现方案,且没有标准答案;从课程学时来看,多门课程的实验学时比较多,学生可以充分发挥能动性,进行完整的实践操作;学生可以自由组合,组成实践小组,培养学生的协作精神。实验实践课程的考核方式也将进行改革[6],不在仅限于提交设计报告,而且还需要进行演示和答辩,并且指导老师和学生都参与考核打分,最后由教师综合评定给出成绩。其目的是引导学生积极发挥创新思维,锻炼实践创新能力。下面以虚拟仪器、现代传感技术和DSP技术及应用为例,介绍课程实践内容的设置与考核方式。
虚拟仪器课程教学内容选取大量实例,体现虚拟仪器软硬件应用,使学生创新和实践能力得到锻炼。通过课程的学习,研究生需完成“基于LabView的虚拟示波器和频谱分析仪设计”、“基于LabView的温度测控系统的设计”、“数采卡的控制与操作”“基于LabView的数字滤波设计与应用”等实践项目,这些结合了工程实践和实际应用的实验,关键是培养学生的创新思维和实践应用。考核采用学生制作实验系统并演示、答辩的方式,并提交完整的设计文档和技术说明。
现代传感技术是仪器科学与技术学科非常重要的一门课程,是电子测量技术和仪器中不可或缺的课程。在该课程中实践内容,拟将科研内容作为实例引入教学,将科研工作的新进展、国际上在最新内容及时补充到教学中。在讲授超声波传感器时,将新型的超声波换能器介绍给学生,并讲授超声波传感器在测距、流量、除污、无损检测采油以及医学等方面的应用,还将超声的方式,如压电式、磁致伸缩式、激光致声等,并将最新的超声应用领域介绍给学生,让学生系统的了解超声波的相关知识,激发学生从事利用超声波实现检测的创新研究。在霍尔传感器的应用中,将霍尔效应在电磁检测中应用,以及利用霍尔效应实现的电流互感器、电压互感器等,并结合霍尔传感器在电气监测中应用,还有在火车上的测速的应用等;数字传感器中重点讲授光电编码器、数字式温度传感器以及信号处理的检测与处理,以油田测井和井深计量为例,讲授数字式温度传感器的、光电编码器的应用,激发学生的学习热情和兴趣。总之,在16学时中打破常规的演示性实验模式,让学生结合课题或自身特长、兴趣,而是让学生独立设计传感器测控系统,并完成硬件和软件的设计和调试,最终提交实验报告。没有标准答案,学生给出自己的设计方案,充分调动学生的积极性。
目前数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)技术发展迅速,已经在网络、通信、多媒体技术、数字信号处理、自动控制、机电自动化、仪器仪表等领域得到广泛应用。在教学过程中,通过典型DSP技术开发应用实例介绍,把教师科研工作中最新的研究成果引入到DSP技术应用课程教学中。强化理论与实际相结合,增加了学生的感性认识与实践机会。16学时设计性、创新性实验,可在较短的时间内,迅速有效地提高学生的理论水平、工程实践与创新设计能力。综合性、设计性、创新性实验由学生自由选择,也可以结合学位论文课题、科研项目来做,这样能够充分发挥学生的主观能动性、学习积极性,提高学生兴趣与创新意识,能更很好地培养研究生的独立科研工作能力。考核方式采用PPT汇报和答辩,小组讨论实施方案等形式,并且提交完整的设计报告。其他类似的课程,如嵌入式系统与应用、FPGA技术及应用,也可以采用与DSP技术及应用的类似授课模式、实践方式和考核方式。