“检测技术” 课程教材建设与教改实践.pdf“检测技术” 课程教材建设与教改实践.pdf

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“检测技术”课程教材建设与教改实践周杏鹏东南大学自动控制系,江苏南京210096摘要“检测技术”是自动化及相关专业的一门重要专业主干技术课程。本文详细介绍了现代检测技术普通高等教学“十五”国家级规划教材的内容体系和编写特色;阐述了在本课程课内学时较以往压缩13情况下,根据自动化专业人才培养目标,把“检测技术”课程与其它相关技术课程一起整体协调改革和优化建设,依托自行研制的多参量“柔性检测系统实验平台”,加强课程实验,同时积极采用多媒体等多种现代教学手段,以提高检测技术课程的教学效率和教学质量的思路和实践。关键词检测技术;教材;教学改革中图分类号G64210;TP216文献标识码A文章编号10080686200503006803TEXTBOOKBUILDINGANDREFORMATORYPRACTICEABOUTTHEDETECTINGTECHNOLOGYCOURSEZHOUXINPENGDEPARTMENTOFAUTOMATICANDCONTROL,SOUTHEASTUNIVERSITY,NANJING210096,CHINAABSTRACT‘DETECTTECHNOLOGY’ISONEOFIMPORTANTBACKBONETECHNICALCOURSESINAUTOMATICANDCONTROLSPECIALTYTHISPAPERINTRODUCESTHECONTENTBODYANDCOMPILEDCHARACTERISTICOFTHE“MODERNDETECTINGTECHNOLOGY”COURSEWHICHISONEOFTHENATIONALTENTHFIVE2YEARS2LAYOUTTEXTBOOKSABOUTORDINARYHIGHERTEACHINGONTHECONDITIONOFTHATTHECOURSEPSTEACHING2TIMEHASBEENREDUCEDBY13COMPAREDWITHFOR2MER,ANDBASEDONTHETALENTPSTRAININGGOALOFAUTOMATICSPECIALTY,THEPAPERDESCRIBESTHEREFORMTHINKINGANDOPTIMIZEDCONSTRUCTIONPRACTICEINTEGRATEDWITHTHEOTHERCORRELATEDTECHNOLOGYCOURSESREINFORCEDEX2PERIMENTSRELIEDON“FLEXIBLEDETECTSYSTEMEXPERIMENTINGAPPARATUS”WHICHWASDEVELOPEDBYOURSELVES,ANDADOPTEDMANYMODERNTEACHINGMEANSSUCHASMULTI2MEDIA,THEDETECTINGTECHNOLOGYCOURSEPSTEACHINGEFFICIENCYANDQUALITYAREIMPROVEDHIGHLYKEYWORDSDETECTTECHNOLOGY;TEACHINGMATERIAL;TEACHINGREFORM1课程的主要发展史沿革当今世界,通常可以用自动化、信息化程度水平的高低来衡量一个国家、一个地区的发达程度,由于现代检测技术作为自动化、信息化的基础与前提,因而受到国内外各界广泛重视。据了解,“检测技术”作为一门一些高校相关专业的专业主干课程始于1985年,在国家教委批准南京工学院等7所高校为首批试办“检测技术及仪器”本科专业。1987年由南京工学院1998年复更名为东南大学自动控制系自编讲义在全国同类高校中首开64学时的“自动检测技术”本科课程。从1987年我系首开“自动检测技术”课程以来,该课程先后称为“自动检测技术”、“自动检测技术及第27卷第3期2005年6月电气电子教学学报JOURNALOFEEEVOL27NO3JUN2005收稿日期20050418;修回日期20050518作者简介周杏鹏1951,男,江苏宜兴人,教授,博士生导师,东大检测技术与自动化装置学科带头人,长期从事自动检测技术与智能化测控系统方向的科研与教学工作。19942006CHINAACADEMICJOURNALELECTRONICPUBLISHINGHOUSEALLRIGHTSRESERVEDHTTP//WWWCNKINET系统”、“检测技术及系统设计”、“检测技术”、“现代检测技术”、“测试技术及系统”等。目前国内许多综合性或工科类高校自动化、测控技术与仪器、电气工程及其自动化、热能与动力工程、机械工程及自动化等专业类本科教学计划中均开设“检测技术”或类似名称课程。2教材建设在东南大学教材建设基金的全额资助下,在先后三版自编讲义的基础上,周杏鹏、王寿荣、况迎辉编著的检测技术及系统设计教材于1996年由东南大学出版社出版;1998年修订再版。该教材是以1992年10月在南京召开的全国检测技术及仪器专业指导委员会确定和批准的教学大纲为基础进行编写的。全书由三大部分组成1绪论和检测技术基础知识;2介绍了几何量、运动量、力学量、振动和噪声、压力、流量、物位、温度和湿度及化学成分量的各种检测方法,转换原理及现有检测系统仪器的特点、选用方法等;3自动检测系统仪器的综合设计技术与两个新颖、实用、性能价格比高的微机化检测系统仪器的设计实例。该教材汲取了国内外同类教材的长处,并针对按传感器分类编排的不足,采用按被测量参量即按计量学分类法进行分类编排。重点讲述各种物理量和常见成分量的检测原理、方法与技术,这些方法和技术的特点、适用场合,如何选用合适的传感器、设计与之配套的信号调理电路等。这种分类编排方法更加贴近工程应用实际,便于教学与工程技术人员自学,学用结合紧密、实用性强。鉴于此教材经5年多的使用,随着科学技术的不断进步,部分内容己显陈旧,尤其是一些参量新的检测技术、检测方法、新型传感器器件己经逐渐成熟、完善并获得推广应用,迫切需要尽早把这部分内容充实到教材中去;为此,2002年笔者申请主编现代检测技术普通高等教学“十五”国家级规划教材立项得到批准。经一年多努力,由笔者和南京理工大学仇国富、我校王寿荣、河海大学操家顺编著,由天津大学陈林才教授主审的现代检测技术教材于2004年1月由高等教育出版社出版。现代检测技术教材分11章01绪论;11检测技术基础知识;21电参量测量技术;31力学量检测技术;41运动量测量技术;51振动测量技术;61温度检测技术;71物位检测技术;81流量测量技术;91水环境与水污染检测技术;101环境空气与大气污染检测技术。着重讲述工程重要参量的常用检测方法和最新且己成功应用的新颖、先进检测方法与技术实现机理、工作原理和这些检测方法的应用特点与适用场合。本教材在介绍各被测参量检测技术的3~10章有关章节中设计和提供了该参量常用测量方法及相应测量仪器的应用特点汇总表,这样不仅便于教学,而且使有关科技人员在工程实际应用时能以极短时间获得该参量现有各种检测技术与相应测量设备特点的全貌,为其进一步合理选择或学习研究提供入门捷径。基于我国经济与社会可持续发展对环境保护与污染治理的强大需求和我国环保行业目前严重缺乏从事环保自动化方面工程技术人才的被动局面,本教材增加了同类教材所缺的“水环境和水污染检测技术”、“环境空气与大气污染检测技术”两章内容。本教材内容包含的检测参量广,能满足自动化及相关专业类的宽口径教学需要。现代检测技术教材仍采用按被测量参量即按计量学分类法进行分类编排。着重讲述上述工程重要参量的常用检测方法和最新且己成功应用的先进检测方法、技术实现机理与工作原理,以及这些检测方法的应用特点与适用场合,还介绍了如何设计技术先进、适合工程实际需要的高性价比的自动检测系统的典型实例。3教学改革与课程建设东南大学早在1993年就提倡实施“厚基础、宽口径”培养模式,在2003级人才培养方案修订时,学校又一次提出了“加强通识教育拓宽学科基础,凝炼专业主干,灵活专业方向”的原则意见,对有特色的专业主干课程的改革与建设给予了支持,我们着重解决了因专业课程调整、专业课程课时压缩较大而带来诸如专业课程体系不尽合理,教材建设滞后、教学内容陈旧;各课程教师各自选用教材而容易出现的课程间知识断裂、缺损或部分内容重复现象;缺少专业综合实验或技术落后,以致造成学生“学”而欠“能”的严重后果。我们从2001年起即开始关注解决以上问题,选择体现自动化专业特色的5门专业主干技术类课程检测技术、微机系统与接口、计算机控制技术、过程96第27卷第3期周杏鹏“检测技术”课程教材建设与教改实践19942006CHINAACADEMICJOURNALELECTRONICPUBLISHINGHOUSEALLRIGHTSRESERVEDHTTP//WWWCNKINET控制和运动控制系统组成“自动化专业主干技术课程群”进行整体综合改革与建设2003年获东南大学“自动化专业主干技术课程改革与实践”重大教改项目立项支持,笔者为项目主持人,同时结合江苏省自动化品牌专业2003年江苏省教育厅批准立项的整体建设,把“检测技术”由以往单一课程独立建设转变为根据自动化专业人材培养目标,与本专业其他相关技术类系列课程整体协调改革和优化建设。通过全面修订自动化专业技术类主干系列课程教学大纲、优化了课程体系;使体现自动化专业特色的专业主干技术类课程在体系优化、内容更新、信息量增加和课时压缩的基础上实现了课程之间的无缝衔接。对“检测技术”课程,考虑因学时限制,目前国内高校自动化专业均不设机械原理与材料方面的课程,所以本课程不再详细介绍各种传感器的内部结构与传感器的设计方法,重点讲述各种物理量和常见成分量的检测原理、方法与技术,这些方法和技术的特点、适用场合,按被测量参量介绍如何选用合适的传感器、传感器输出信号形式与特点。删去与“微机系统与接口技术”、“智能仪器设计”等课程存在较大篇幅交叉的“自动检测系统设计”这一部分内容,用于加强测量误差理论与处理方面的内容弥补自动化专业不设“误差理论与数据处理”课程造成的知识缺损和新增“水和环境空气质量和主要污染物的检测技术知识”,以及尽量增加重要工程参量已较多应用的新检测技术的介绍。经以上改革后,检测技术课程内容不但与相关各专业类培养计划中的其它课程不会产生交叉重复、衔接良好,而且在不增加课时的情况下,大大扩展了检测技术的覆盖面。增加了诸如水环境与水污染及环境空气与大气污染检测技术等其它课程未能获得、而对我国有助于逐步改变我国环保行业严重缺乏自动化工程技术人才所需的知识,进一步提高了本课程教学效益与质量。本课程教学注意理论联系实践,注重培养学生的实践能力,依托新近自行设计、研制的“柔性检测技术系统”等实验平台,设计安排66课内6学时实验课外6小时准备学时的综合性、设计型课程实验。基于“柔性检测技术系统实验平台”,学生可对多种被测参量涉及温度、压力、液位、流量及根据量程、精度等具体要求,提出合理检测方案,设计不同信号检测转换电路,构建合适的检测系统,并实际动手安装、接线、编程、调试和完成实际测量。通过这些综合性、设计型课程实验可使学生加深对本课程内容的理解和加强其综合能力的训练与培养。采用多媒体课件等现代教学方法,在有限学时内可明显提高教学效率,改善教学效果。我们以纸质“十五”国家级规划教材现代检测技术为基础,采用软件开发工具AUTHORWARE自行设计制作了多媒体课件。2004年上半年开发完成的“现代检测技术多媒体课件”第一稿,目前除本校自用外,武汉工程大学、南京理工大学、河海大学、南京工程学院等高校也已采用。4结束语近十多年我国的高等教育经历了从按行业办专业到按学科宽口径办专业扩口、从精英教育向大众教育扩招的两个根本性转变,本课程的课内学时也从64学时逐渐降至48或32学时;但由于我们始终积极参与教学改革,本课程的教学质量不仅没有下降,而且先后取得一些可喜的成果。本课程先后出版两部教材,其中一部成为“十五”国家级规划教材2004年1月由高等教育出版社出版发行,当年即两次印刷,发行8084册;2000年该课程评为江苏省二类优秀课程,同年东南大学为该课程设立9挡教授岗相当于博导岗;2004年该课程又被评为东南大学精品课程。包括“检测技术”、“微机系统与接口”、“计算机控制技术”、“过程控制”和“运动控制”5门自动化专业主干技术类系列课程的改革与建设课题获东南大学重大教改立项支持本人为课题负责人,其“注重整体优化建设突出能力培养与训练自动化专业主干技术课程改革与实践”成果被清华大学、浙江大学、上海交大、西安交大等著名高校同行专评价为“走在了国内高校同类专业的前列”、“成果达到国内一流水平”,2005年1月获江苏省教学成果一等奖。参考文献\1\周杏鹏,王寿荣,况迎辉1检测技术及系统设计M1南京东南大学出版社,1996\2\周杏鹏,仇国富,王寿荣,操家顺1现代检测技术M1北京高等教育出版社,200407电气电子教学学报27卷19942006CHINAACADEMICJOURNALELECTRONICPUBLISHINGHOUSEALLRIGHTSRESERVEDHTTP//WWWCNKINET
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