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[教学成果校级]《测控系统原理与设计》(教材)

信息来源:【教务科 】 更新时间:【2009-03-23 00:00:00】 阅读:【】次

成果名称:《测控系统原理与设计》(教材)

成果完成人:孙传友

获奖等级:长江大学优秀教学成果奖一等奖

获奖时间:2008

 

一、成果简介

《测控系统原理与设计》为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。该教材全面系统地阐述了基于单片机的各类常见测控系统的整机原理和总体设计思想。内容包括:测控通道、主机及接口、测量数据处理、PID控制算法、监控程序设计、抗干扰技术、微机化测控系统设计及实例、测控系统新技术。书中给出了大量的实用硬件电路和软件程序,每章都有思考题和习题。该教材另编有配套                                                                                                                                                                                                                                                CAI课件、电子教案、习题解答、实验指导、双语教学等等教学辅助资源,还创建了配套的《测控系统》课程网站。

(网站网址:http://dxxy.yangtzeu.edu.cn/ckxt/

二、成果主要解决的教学问题

成果主要解决测控技术与仪器专业核心课教材存在的以下教学问题:

1)教育部颁布新的本科专业目录后,将原有的9个仪器专业合并为一个测控技术与仪器专业,原有的仪器仪表类教材大都只是介绍各个特定领域仪器仪表,适应的专业面比较窄,不适应新的宽口径测控技术与仪器专业培养目标。

2)现有自动化专业控制系统教材,因缺少测量方面的内容,而且大多偏重理论研究,不适合普通工科院校测控技术与仪器专业培养应用型人才的需要。

3)现有的测控电路类教材只是介绍测控系统各组成电路或模块本身的工作原理,而不是讲述如何将这些模块连接起来构成完整的测控系统。

三、成果解决教学问题的方法

针对以上三个教学问题,该教材分别采取了以下三个解决方法:

1)该教材不介绍具体产品,主要研究各类测控系统产品的共性——“测控技术” 

教育部颁布的新的本科专业目录把原专业目录中仪器仪表类的九个专业合并为一个宽口径专业——测控技术与仪器专业,其理由是“本专业包含原专业目录中的各专业,其理论基础和技术基础相同,实质都属于测量控制技术”。

同理,不同应用领域使用的测控仪器产品名称、型号、性能虽然各不相同,都具有各自不同的特性——个性。但是解剖开来看,它们内部组成模块大多是基本相同的,将各个模块组装成整机的基本原理也是大体相似的。这就是它们的共性。而且,共性与个性相比,共性是主要的,不同应用领域的测控仪器产品只不过“大同小异”罢了! 它们共同的理论基础和技术基础相同,实质就是测控技术。各种不同的测控仪器产品只不过是其“共同基础”即测控技术与各应用领域的“特殊要求”相结合的产物。我们不可能也没有必要去逐个学习不同应用领域的具体测控仪器产品,而应该抓住它们的“共性”,学习各种测控仪器产品共有的“测控技术”,这样就能增强适应性,以不变应万变。

2)该教材将重点转向计算机测控技术的应用研究

“测量”是控制的基础,而且现代测控系统无一例外都包含了计算机,现代测控技术实际就是计算机测控技术。因此。该教材把重点转向计算机测控技术的应用研究,而不是单纯的控制技术理论研究,以适应于普通工科院校测控技术与仪器专业培养应用型人才的需要。

3)该教材注重培养学生进行测控系统硬软件总体设计的综合能力。

该教材是专业核心课教材,不同于专业基础课教材。它不是介绍测控系统各组成电路或模块本身的工作原理,而是讲述如何将这些模块连接起来构成完整的测控系统;不是设计某个模块的具体电路,而是从总体设计角度出发,研究各模块设置的必要性,以及整机对该模块的技术要求;不只是从整机角度研究各部分硬件的连接,而是把硬件与软件结合起来,着重研究与硬件相关的接口软件、测控算法、监控程序以及影响整机性能的抗干扰技术等。总之,该教材是将先修课的知识加以“联系与综合”,讲述测控系统整机的基本原理,培养学生进行测控系统硬软件总体设计的综合能力。

四、成果的创新点

1)定位明确——面向普通工科高校培养应用型(或技术型)专业人才 

本教材的定位是面向普通工科高校培养应用型(或技术型)专业人才。因此本教材主要内容是计算机测控技术的应用研究,而不是单纯的控制技术理论研究。

2)注重对各类测控系统共性的研究 

不同应用领域的测控系统虽然存在个性,但也存在很多共性,而且个性和共性相比,共性是主要的,各种不同的测控系统产品只不过是其“共同基础”即测控技术与各应用领域的“特殊要求”相结合的产物。因此注重对各类测控系统共性的研究,有利于拓宽学生专业面,增强学生的适应能力。

3)加强了课程内容间的联系与综合 

本教材从总体设计角度出发,研究各模块设置的必要性,以及整机对该模块的技术要求;把硬件与软件结合起来,着重研究与硬件相关的接口软件、测控算法、监控程序以及影响整机性能的抗干扰技术等。总之,本教材是将先修课的知识加以“联系与综合”, 讲述测控系统整机的基本原理,培养学生进行测控系统硬软件总体设计的综合能力。

4实现了教材建设的立体化和网络化

该教材作者编写了与教材第二版配套的CAI课件、电子教案、习题解答、实验指导、双语教学等等教学辅助资源,并创建了配套的《测控系统》课程网站,本教材教学的所有辅助资源都可从本课程网站上免费下载。

五、成果的推广应用效果

1)该教材的出版情况

该教材第1版于20029月出版,先后印刷5次共13000册,第2版于200712月出版,首次印刷4000册,两版总计17000册。该教材已被教育部评为“十一五”国家级规划教材。

2)该教材在本校的使用效果

教材作者采用该教材主讲《测控系统原理与设计》课程连续6年荣获校级教学质量奖

http://dxxy.yangtzeu.edu.cn/gcjc2008/html/juzhengfujian/index.html学习本课程后已有24名学生在国家刊物上公开发表了测控方面的论文35名学生参加电大赛并荣获多项国家级奖励和省级奖励

3)该教材在校外的推广情况

目前选用测控系统原理与设计》教材的高校已有16所,其中半数是重点大学((见表3))。该教材还被南京航空航天大学、军械工程学院指定为博士生入学考试参考书,被河北工业大学、西安科技大学、东北电力大学、沈阳航空工业学院、西安美术学院等指定为硕士生入学考试参考书。西安交通大学选定该书做工程硕士学位课教材。

4)该教材在全国的影响面——《测控系统》课程网站的访问量统计

《测控系统》课程网站自20081月建成开通以来,到目前为止,累计访问量已达1万多次。《测控系统》课程网站扩大了测控系统原理与设计》教材在全国的影响,大大提高了该教材的社会效益。