物联网时代下的仪器仪表课程设计教学改革实践

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摘要：引言 仪器仪表课程设计是高校自动化、电气、测控及相关专业的一门重要课程，它集技术性、工程性和实践性于一体，是一门涉及检测技术、单片机原理、电子技术、自动控制、计算机

引言

仪器仪表课程设计是高校自动化、电气、测控及相关专业的一门重要课程，它集技术性、工程性和实践性于一体，是一门涉及检测技术、单片机原理、电子技术、自动控制、计算机通信等多门学科的现代综合课程[1]。通过仪器仪表课程设计的实践，学生可以了解电子及微机工程项目的开发过程，还可以掌握智能仪器仪表系统的设计和调试方法，并具有运用基础知识解决问题的能力和素质。

2017年2月教育部发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》，吹响了新时代本科教育改革发展的进军号[2]。该通知明确指出，新工科项目的开展与实施应当围绕工程教育改革的新理念、新结构、新模式、新质量和新体系进行，而不是简单地围绕传统工科教育专业融合或专业调整[3]。

与此同时，随着互联网和通信技术的发展，将设备融入互联网成为互联网的另一扩展方向——物联网。最初的物联网的概念是由美国提出来的，把所有的物品通过物联网域名相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪等等的一种网络概念。物联网的官方定义是：是基于互联网之上，使不可交流的物体与物体之间进行交流，而产生的过程，称之为物联网（Internet of Things）[4]。在过去的十年中，我们见证了各种设备通过网络连接在一起，各种传感器，温度计，交通、流速传感器以及数据传输。

借助新工科建设和物联网快速发展的契机，我校结合近几年在仪器仪表课程设计指导过程中遇到的一些问题，并结合智能仪器仪表技术、物联网技术飞速发展的特点[5，6]，对该课程进行了改革实践。从教学内容，教学方法，教学模式三方面实施了该课程的教学改革，引导学生培养创新性的工程实践能力、探索学生创新创造潜能，以适应新工科发展的需求。

一、现有模式存在的问题

传统的仪器仪表课程设计，通常是利用8位单片机为核心，结合检测及电子设计、通信技术实现一种智能仪表的构建。在多年的教学实践中，我们发现该课程设计存在着多方面的不足。

（一）教学内容创新性不足

教学内容的创新性不强。虽然每年进行课题的更换，但课题仍以一些传统的工程设计为主，课题的内容较多的属于教材内容的验证，内容陈旧，学生感觉不到学习的动力，容易缺乏主观能动性，不愿意动脑筋思考，更谈不上创新性思维。在教学内容上，以知识学习为主，学生好不容易完成了一个系统，却不知道所完成系统有何用处。特别是对毕业之后的工作有没有指导意义并不了解。

（二）教学方式以教师为主导

在教学方式上，以教师为主导，学生被动学习，学习积极性不高。遇到一些如软件安装，软件开发的基础问题，学生会觉得不好意思请教老师，而最终影响设计进度。

（三）时间紧，任务重

仪器仪表课程设计课时为两周。要求学生针对温度、水位或压力等检测系统设计一个仪表，具体的工作任务包括绘制电路原理图、搭建硬件电路，软件设计和开发，系统调试和优化。无论是硬件还是软件部分、都需要消耗较多的时间，对于大部分学生来说时间紧张，任务繁重。对系统的理解和消化非常有限。

（四）抄袭现象时有发生

由于两周的课程设计时间非常紧张，而且一般都安排在大四开课，学生准备考研的学期，同期可能还有其他课程设计也在开展。在如此紧张的气氛下，一旦开发过程出现调试失败，学生很容易抄袭同学的作业，把几个好学生的设计依葫芦画瓢。我们也曾经采取非常严厉的惩罚措施来遏制抄袭，如一旦发现抄袭，抄袭者和被抄袭者成绩都为不合格。虽然在短期内取得了一些效果，但也很难完全客观判断。同时，从长期来看，惩罚总不是长久之计，也不是我们的初衷。应该从症结入手，寻找真正的解决方法。

二、改革的措施

（一）教学内容创新

传统的仪器仪表课程设计是基于8位的微处理器（MCU）设计一套具有实时检测功能的仪器仪表系统。随着计算机技术和物联网技术的发展，社会对工业现场仪器仪表的功能要求也发生了很大的变化，仪器仪表具有物联网功能已经是一种必然的发展趋势。我们将物联网[7]概念引入《仪器仪表课程设计》，在课程设计中，学生通过自己的实践，可以在物联网云平台或者手机App端、微信端，查看自己制作的仪表上的数据。即提高了学生的学习兴趣，也提升了课程设计的理论和实践的广度和深度，使课程更符合新工科发展的要求。

文章来源：《自动化与仪器仪表》 网址: http://www.zdhyyqybzz.cn/qikandaodu/2021/0305/688.html

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