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現代檢測技術教學改革研究

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摘要:現代檢測技術是自動化科學與電氣工程學院一門重要的研究生專業課。結合研究生特點,從課程內容、課程體系、互動互惠的課堂氛圍、立體化教材、工程案例以及設計作業、課程評價等多層次進行教學改革和探索,激發學生自主學習興趣,培養學生結合專業知識分析問題、解決問題、團隊協作以及創新能力。
【關鍵詞】
  • 現代檢測技術 教學改革

快速赛车怎么玩 www.aqikwm.tw 1引言

現代檢測技術是指采用當今先進的傳感、信息處理、建模與推理等技術實現常規儀表、方法和手段無法直接獲取的待測參數的檢測。隨著現代科學技術的飛速發展,檢測技術已經從一般的單參數測量逐漸發展為相關多參數的綜合自動檢測,在航空航天、國防軍事、醫療診斷、環境?;?、工業、農業、交通運輸等領域發揮著越來越大的作用。現代檢測技術課程作為北京航空航天大學自動化科學與電氣工程學院控制科學與工程方向研究生的一門專業課,反映了近十年來信息技術、人工智能算法等在檢測系統中的最新應用,對培養研究生運用檢測理論、新型傳感器及信號分析處理方法解決實際參數測量問題的能力具有十分重要的意義,將為學生在本學科領域從事科研工作奠定基礎。研究生課程與本科生課程相比,不僅定位不同,授課對象也存在很大差別。90后的研究生絕大多數為獨生子女,自我意識強,團隊協作能力和社會責任感偏弱。相對于本科生而言,他們心理成熟、思想獨立,知識結構層次多樣化,社會閱歷豐富,更容易受到就業壓力以及社會浮躁大環境的影響。此外,“互聯網+”時代對研究生課程的知識獲取、教學模式、教學實踐和教育平臺都產生很大的影響[1]。因此,如何利用研究生課程平臺,結合研究生特點,激發學生對所學專業的興趣,著重培養學生分析問題、解決問題以及創新能力和團隊協作精神,是值得深入思考的問題。北京航空航天大學自動化科學與電氣工程學院從現代檢測技術課程的課程定位、教學內容與實施、教學方法、教學資源等多方面進行探索和嘗試,經過幾年的積累,獲得良好的課堂教學效果。

2課程定位與教學目標

一門研究生課程要有明確的課程定位,課程特色要突出,即“檢測專業特色+航空航天特色”并重,既要夯實專業基礎,又要及時把握學科前沿,具有一定的國際視野。簡言之,檢測技術是為了獲取信息,獲取信息的流程包括傳感器—信號調理—信號采集—信號處理—信號顯示—信號輸出等環節。本課程開設之前,由于院系拆分等歷史原因,檢測專業的研究生課程體系不夠完善,缺乏傳感器以及多傳感器信息融合的相關課程內容。因此,本課程的授課內容主要集中于“傳感器”“信號調理”“信號采集”和“信號處理”四部分,作為學院其他檢測專業課程的有效補充,以便為學生提供一個完整的信息獲取知識體系和架構??緯棠諶菝磕旮?,著力把握檢測技術前沿,將最新的技術發展趨勢引入課堂,開闊學生的眼界和視野,培養學生對本專業的興趣和探索精神。而本課程的教學目標是要求學生具有正確、合理地選擇常用傳感器和檢測方法,分析、設計檢測系統的能力,并為深入學習其他專業方向課程奠定良好的基礎。一門課程的教學效果不僅僅依賴于課程定位,還與教師自身定位密不可分。本課程有明確的教師定位,授課教師具有很好的親和力,與學生保持良好的師生關系,用激情和感染力影響學生,努力認識每一位學生,充分利用積極心理學,鼓勵學生勇于表達自己的觀點,讓每一位學生參與課程的教學和討論。

3教學內容與實施

課程的教學內容包括六部分:緒論、現代檢測系統的基礎知識、先進傳感器技術、多傳感器信息融合、微弱信號檢測和軟測量技術。1)緒論主要介紹課程教學安排,以及檢測技術的地位和作用、檢測系統的組成與分類、檢測技術的發展趨勢和最新引用,介紹一些國家重大型號中典型的檢測案例。2)現代檢測系統的基礎知識主要講解檢測系統的基礎和學生容易混淆的內容,包括不確定度應用、有效數字、檢測系統動靜態特性等內容,作為本科生到研究生課程的有效過渡,同時為本科不是自動化專業的學生奠定后續順利學習專業課的基礎。3)先進傳感器技術主要介紹機器人傳感器、光纖傳感器、生物傳感器和模糊傳感器四部分內容:機器人傳感器以學生熟悉的應用引出多種類型的傳感器;光纖傳感器和生物傳感器是近十年發展迅速的兩類傳感器;而模糊傳感器是一種特殊的非傳統、將模糊數學引入測量領域;用自然語言符號代替數值測量的傳感器。這樣安排有利于學生構建全面的知識結構。4)多傳感器信息融合主要介紹多傳感器信息融合的基礎知識和常用的融合算法,包括基于Bayes估計的多傳感器信息融合、基于D-S證據理論的多傳感器信息融合和基于神經網絡的多傳感器信息融合。5)微弱信號檢測主要介紹微弱信號檢測的基礎、常見噪聲類別及特點、常用微弱信號檢測方法,重點講解鎖定放大器等方法。6)軟測量技術主要介紹軟測量需求和基本概念、設計步驟,包括輔助變量的選取、測量數據的處理、軟測量模型的建立、在線校正、軟測量的工業應用等方面。講解完教學大綱要求內容后,布置課程設計作業,同時進行總復習??緯痰慕萄Х絞攪榛疃嘌?,倡導開放式課堂教學,在滿足課程教學大綱要求的前提下,不唯教材所束縛,將本領域最先進的技術前沿信息補充到課堂教學中,推行課堂討論、中英文論文閱讀指導等啟發式、研討式和案例式教學方法,努力營造一個輕松、開放的教學環境,營造互動互惠的教學氛圍,鼓勵學生提問和相互討論,引導學生積極思考,激發學生自主學習和探究知識的動機,增強學生參與課堂教學內容的積極性和自覺性。同時,通過布置不同的設計作業,鼓勵學生從設計需求出發,把握設計的核心問題,勇于探索和創新,培養分析和解決實際問題的能力。授課形式多樣化,注重與學生間的互動,除了多媒體課件+板書+視頻資料播放外,還嘗試部分內容(如機器人傳感器)采用英文課件,將國內外與課程內容緊密相關的研究成果引入課件和課堂中;并根據每章節的內容查找很多符合主題的中英文期刊文章,課上提綱挈領講解,要求學生課外閱讀,增大學生課外閱讀量,提高其對專業知識的理解力和領悟力,并在設計報告中考核其課外閱讀效果?;褂脅糠幟諶萑緙觳餳際躉≈?,課上主要講解學生容易混淆內容,余下內容供少數本科沒有檢測基礎的學生課下自學。為了客觀評價學生的學習能力和學習效果,并且鼓勵學生積極思考和大膽創新,課程考核并非“一考定終身”,而是采用多元化的評價體系,考查學生的基礎知識,分析問題、解決問題以及學以致用的能力,鼓勵學生大膽創新??緯炭己撕推蘭鄯治矯?。1)平日出勤及討論參與情況??緯躺嫌瀉芏嗷ザ致芻方?,根據學生參與互動積極性和思維活躍度等方面綜合評判。2)隨機安排3~4次隨堂測試。3)課程設計報告。為了大力培養學生具有創新思維的研究能力,課程采用考查方式,即每年設定三個題目,要求學生完成設計需求,采用MATLAB或者Python等語言編程實現并且撰寫設計報告提交,同時提交設計源代碼??緯躺杓譜饕翟從諮納?,以激勵學生思考和解決身邊的檢測問題,鼓勵學生大膽創新。學生參與熱情很高,課程設計報告總體完成質量好。此外,部分有難度的題目嘗試采用合作形式完成,要求學生明確標注設計分工,旨在培養學生相互溝通、相互協作的精神和能力,并通過每一屆學生不同題目設計報告的積累,逐步建立設計報告資源庫,以啟發下一屆學生的設計思維。部分課程設計報告題目(每年布置三個題目供學生選擇,題目每年更新):基于多傳感器信息融合的飛行目標識別;道路車輛的車型分類設計;學生聽課認真的綜合評估方法設計;老師講課認真的綜合評估方法設計;紅外傳感器多源數據融合方法設計;情緒模糊傳感器的設計。為了鍛煉學生之間的溝通能力和協作能力,部分設計題目嘗試兩人合作完成,要求合作小組標注清楚設計分工。合作嘗試很成功,設計作業的深度和完成質量明顯優于往年,學生將所學的知識做到融會貫通,設計并編程實現設計報告的設計需求,圓滿完成預期的教學目標。對于學生提交的設計報告,任課教師逐份認真評審,并將設計報告的評語反饋給每一個學生。

4立體化教學資源建設

在課程涉及內容理論知識基礎上,不斷補充最新的工程案例、研究熱點和發展趨勢,經過不斷積累,課程教學資源日漸豐富。

作者:楊波,北京航空航天大學,教授,研究方向為檢測技術與自動化裝置;閆蓓、于勁松,北京航空航天大學系副主任,副教授,   研究方向為檢測技術與自動化裝置;劉穎異,北京航空航天大學,講師,研究方向為檢測技術與自動化裝置(100191)。   

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期刊名稱:高教學刊

期刊級別:省級期刊

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產品參數:
主管單位:黑龍江省創聯文化傳媒有限公司;黑龍江省高等教育教學評估中心
主辦單位:黑龍江省創聯文化傳媒有限公司;黑龍江省高等教育教學評估中心
出版地方:黑龍江
快捷分類:教育
國際刊號:2096-000X
國內刊號:23-1593/G4
郵發代號:14-357
創刊時間:2015
發行周期:半月刊
期刊開本:A4
下單時間:1個月內
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