前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的工程教育理念數據采集及處理技術課程，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。

摘要：隨著傳感器技術、自動化技術、計算機科學與技術的快速發展，數據采集及處理技術課程在眾多工科與工業生產中的地位越來越凸顯。傳統的講授式教學模式已經不能很好地滿足新時代的高等工程教育理念，學生通過課程學習難以提升專業知識與技能，無法達到預期的培養目標。文章基于高等工程教育理念，對數據采集及處理技術課程的教學改革與實踐進行了研究，探討了課程教學模式、教學內容、考核方式的改革與實踐，提出了一種結合科研項目與任務的教學模式與考核方式，旨在提升學生的學習興趣與技能及參與感，在講授理論知識的同時注重鍛煉學生分析與解決工程問題的能力，最后通過試點分析總結了課程教學改革與實踐效果，為工程教育理念下相關課程的教學改革提供經驗。

關鍵詞：數據采集及處理技術；工程教育理念；教學改革；項目與任務

1引言

高等工程教育（higherengineeringeducation）概念起源于美國，歷經了近百年的發展[1-2]，目前已經成為保障高等教育教學質量與提升學生能力的有效機制[3]。隨著我國國民經濟的大幅提升與工業生產的快速發展，社會對工程應用型人才的需求目標與理念也發生了較大的轉變。近兩年的中美貿易戰尤其凸顯了我國在工程應用與核心技術方面的短缺，很多核心領域都出現了明顯的“卡脖子”現象，高精尖技術人才十分稀缺。為保障我國的高等教育教學質量，需要加強對應用型技術人才的培養，以滿足工業生產對技術人才的強烈需求，因此一場符合新時代工程教育新理念的教學改革迫在眉睫[4]。數據采集及處理技術是一門涉及多學科與多領域的交叉應用型課程，是很多專業的基礎課程，在工業生產中起著舉足輕重的作用[5]。該課程以培養學生的工程應用能力與解決實際工程問題能力為根本，幫助學生積累豐富的實驗經驗與打下扎實的專業基礎，培養學生的科學素養、學術思維及動手能力。工程教育強調以培養學生的能力為中心，突出學生的學習成果理念和專業的工程認證標準，明確了數據采集及處理技術課程的定位。

2傳統的數據采集及處理技術課程教學現狀

目前的數據采集及處理技術課程主要采用2012年再版的《數據采集與處理技術》（第三版）（馬明建編著）、2008年出版的《數據采集與處理技術》（祝常紅編著）以及2010年出版的《數據采集與分析技術》（第二版）（胡曉軍編著）三種教材[6]，通過講授理論知識為主、實驗為輔的教學模式與試卷考查方式完成課程教學。目前，該課程教學時間為32學時，大量的理論學時、單一的教學模式與考查方式以及陳舊的教學內容難以實現新時代工程教育對應用型人才的培養目標。

2.1教學模式與考查方式單一。目前，大部分高校仍采用講授的方式進行知識的“滿堂灌”，整個課程教學以教師為中心，完全沒有調動學生的學習興趣與參與感。整個課程學習完畢，學生沒有更多的收獲。雖然多媒體教學已經在高校普遍使用，但教師上課基本都是照本宣科，教學內容毫無更新，應用實例與實驗環節很少，學生根本無法在有限的時間內提升自己的實踐經驗與專業技能。此外，由于實驗部分占比較少，難以充分鍛煉學生的動手能力，無法培養學生解決問題的能力。考查方式仍局限于試卷考查，即使動手能力很差或毫不聽課的學生最后通過刷題庫也可以獲得較高的分數。單一的教學模式和考查方式與本課程的培養目標以及工程教育注重應用型人才的培養理念相悖。

2.2教學內容陳舊。當前數據采集及處理技術課程主要包括模擬信號的數字化處理、模擬多路開關、測量放大器、采樣/保持器、A/D轉換器、D/A轉換器、數字信號的采集與量化、數據采集接口卡等相關內容，涉及基本的采樣定理、量化理論、模擬與數字電路、標度轉換、接口卡的基本性能與電氣特性等知識。這些內容為相關工科專業最基本的專業知識。整個課程教學缺乏相關的先進應用案例與理論知識，難以激發學生的學習興趣，幫助學生構建完備的知識理論體系。此外，教學所使用的實驗儀器基本都是多年前的設備，問題較多且操作復雜，與實際生產中使用的設備嚴重脫節，無法實時跟進工業生產的需求。課程實驗不得不轉變為以仿真為主，對于實際信號采集及處理實驗環節少之又少，根本無法實現新時代工程教育對學生應用能力要求的培養目標。現有的教學模式、教學內容及考核方式過于單一與老舊，沒有很好地結合當前的信息技術和先進產品進行教學。目前教學不能滿足實際生產需求，學生通過課程學習無法獲得先進的理論知識，無法獲得滿足生產需求的動手能力。

3數據采集及處理技術課程教學改革與實踐

為提升教育教學質量，提高學生的學習興趣與解決工程應用問題的能力，滿足新時代工程教育的人才培養目標與理念，迫切需要對數據采集及處理技術課程的教學模式、教學內容及考核方式進行改革，通過課程改革使學生具備如下能力：

（1）掌握基本的數據采集與處理方法及相關硬件平臺的使用，對于工程問題的物理表征具有一定的抽象能力，熟練使用相關的專業軟件與編程進行相關問題的仿真與實驗；

（2）掌握一定的獨立發現、思考、分析、解決及總結工程問題的能力，熟悉解決工程問題的基本思路與方法，能夠解決最基本的工程問題。

3.1教學模式改革。將原有單一的講授式教學轉變為引導與啟發式、實驗與討論式、項目與任務式等靈活的組合教學模式，充分調動學生的學習興趣與培養學生的實踐能力。

（1）引導與啟發式教學。第一節課通過引經據典、應用舉例等方式突出本課程的價值與意義。采用具體的應用實例對課程內容概述與典型應用進行講解，引導學生積極思考實例中涉及的相關工程問題，啟發學生的科學思維。從實例出發，讓學生在很短的時間內快速提升學習興趣及其對專業的認知度，明確課程在專業中的核心地位，使學生建立起對本課程所學知識的感性認識。（2）實驗與討論式教學。本課程所學知識直接與工程應用相關，其定位為培養學生的動手與解決工程問題的能力。因此，需要通過適當增加實驗環節的占比，提升學生的參與感，增強學生解決問題的實踐能力。此外，為了抽象、總結與凝練工程問題，科技寫作與匯報是不可或缺的關鍵環節。因此，須增加一定學時的PPT匯報討論環節，通過研討拓展專業知識面，提升學生的課題匯報與研討能力。

（3）項目與任務式教學。高校科研型教師都有自己的科研項目，可以結合教師的科研項目講授課程基礎知識，并讓學生參與其中，讓學生在感性認識的基礎上有更深一步的理性認識，熟悉如何利用理論知識解決實際工程應用問題的流程。此外，以部分項目內容為具體實驗對象，給學生制定相應的實驗任務，提升學生的工程認知、寫作與總結能力，幫助其建立基本的科研體系。

3.2教學內容改革。由于傳感器技術、信息技術及自動化技術的快速發展，原有課程教學內容已不能很好地滿足現代社會發展與工業生產的需求。因此，亟須引進先進的理論知識、增加工程實踐環節[7]，強化學生的知識儲備與實踐能力，避免與工程教育理念相悖。由于數據采集及處理技術課程基本知識在其他相關專業課程中也有所涉及，故可適當減少原有課程基礎內容、增加先進理論與實驗，以此完成教學內容的改革。通過增加函數信號發生器輸出常用類型信號的采集實驗，使學生熟悉采樣定理理論知識與基本應用；增加信號仿真環節，使學生熟悉峰值與相位解算、濾波降噪、傅立葉變換、相位展開等常用的處理算法；增加實際傳感器測量對應物理量的實驗，使學生熟悉基本的傳感測量原理及標度變換原理；增加人機交互軟件程序的開發與設計實驗，使學生熟悉C、Lab‐VIEW、MATLAB及不同語言之間的混合編程、計量單位的正確使用、界面顯示設計[8]。讓學生在掌握基礎知識的同時具備理論知識與應用能力，尤其是強化學生的技能培養與經驗積累，使其能夠更好地解決實際工程問題。

3.3考核方式改革。與實踐原有依靠試卷考試的考核方式僅能測試學生的應試能力，無法客觀與全面地反映學生的實踐能力，與工程教育的教學理念與培養目標不符合。為了更好地發揮課程價值，提升學生相應的能力，須建立仿真與實驗、匯報與討論、項目報告及試卷考試的課程考核方式，將原有的試卷考核方式（占比超過80%）改變為仿真與實驗（20%）、課程PPT匯報與討論（20%）、項目報告（20%）及試卷考查（40%）相結合的綜合考核方式。仿真與實驗環節能夠充分反映學生的能動性與積極性，更是學生動手能力與實踐能力的外在體現；課程PPT匯報與討論可改善學生的研討能力與學習興趣，通過研討可以激發學生的思維與表達意識，能夠反映學生的思維能力與興趣；項目報告要求學生凝練與概括問題，能夠反映學生思考、分析與總結問題的能力；試卷考查主要考核學生對課程關鍵內容與知識點的掌握情況，能夠反映學生對理論知識的熟悉程度，使學生在課程結束之前始終保持積極的學習態度。教學改革后的考核方式注重在進行理論知識講授的同時，加強對學生的工程應用能力培養，能夠激發學生的學習興趣，更好地符合新時代工程教育理念，使學生成為滿足社會發展與工業生產需求的專業技術人才。具體來說，通過課程學習，部分學生將課程設計的專業知識運用于自己的課題中，并較好地解決了部分問題，進一步加深了自己對課題的宏觀把控與微觀了解。在課堂匯報中，通過匯報目前的課題進展，并與其他學生開展積極的討論，明確了部分需要解決的問題，為自己的課題進展提供了新思路。對貴州大學電氣工程學院2020年級電子信息專業碩士研究生進行試點分析，發現經過教學改革，學生的專業理論知識和實踐應用能力都得到了更好的提升。

4結語

近年來，隨著社會對專業技術人才需求的提升，國家越發重視對高等工程教育的投入，特別是對工程碩士與博士的培養。本文基于新時代工程教育理念對數據采集及處理技術課程進行了教學模式、教學內容、考查方式的改革，并通過一學期的課程教學實踐，證實了引導與啟發式、實驗與討論式、項目與任務式等教學改革的有效性，學生不僅提升了學習興趣，同時增強了自身的工程實踐能力。數據采集與處理技術課程涉及多學科與多領域的交叉，在許多專業應用領域與行業發揮著不可或缺的作用。高校通過對課程的教學改革與實踐探索，尋找更加符合新時代工程教育理念的課程教學方法與內容及考核方式，能夠弱化以教師為中心的主導地位，加強學生的主體地位，由此鞏固學生的專業基礎知識、提高學生的學習興趣、鍛煉學生的實踐能力、提升學生的綜合能力，從而為國家和社會輸送新時代的工程應用型人才。

作者：楊明 楊靖 王德光 楊小柳 單位：貴州大學電氣工程學院