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一、航空非電量測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與課堂應(yīng)用

“非電量檢測與信號處理系統(tǒng)的研制”項(xiàng)目是2012年本教學(xué)團(tuán)隊(duì)結(jié)題的院級自然科研項(xiàng)目。該項(xiàng)目以服務(wù)《信號與系統(tǒng)》課程教學(xué)為基本目標(biāo)。經(jīng)過研制開發(fā)，達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)要求，尤其是在航空傳感器數(shù)字信號處理等具有挑戰(zhàn)性和較高技術(shù)含量的領(lǐng)域做了大量深入的研究，取得了較好的成果。航空非電量的電測法就是將各種航空非電量(如溫度、壓力、加速度、姿態(tài)角、高度、位移、應(yīng)變、流量、液位等)變換為電量，而后進(jìn)行測量的方法。非電量檢測與信號處理系統(tǒng)是嚴(yán)格按照航空非電量檢測相關(guān)技術(shù)規(guī)范研制開發(fā)的，其特性具體體現(xiàn)在以下幾個方面。(1)實(shí)用性:本項(xiàng)目平臺是很好的開放式平臺，有利于《信號與系統(tǒng)》課程改革;(2)可操作性:由于人機(jī)交互在上位機(jī)進(jìn)行，可操作性極強(qiáng)。經(jīng)過多次上課使用證明，系統(tǒng)整體穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)分析算法先進(jìn)，具有較強(qiáng)的實(shí)用價值;(3)升級特性:在基本硬件保持不變的情況下，本系統(tǒng)具有較為簡單、方便、快捷的升級特性。另外，增加新的傳感器硬件模塊也比較容易。非電量檢測與信號處理系統(tǒng)的功能展示生動、形象、直觀，集創(chuàng)新性、知識性、趣味性于一體，在教學(xué)展示中易于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識和學(xué)習(xí)主動性、積極性。另外，由于非電量檢測與信號處理系統(tǒng)集成了許多先進(jìn)和實(shí)用技術(shù)，所以，本系統(tǒng)的成功研制為今后進(jìn)一步的科學(xué)研究積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，同時，也為教學(xué)工作及學(xué)生科技活動積累了豐富的素材。本系統(tǒng)的上位機(jī)由主控計(jì)算機(jī)及信號處理單元構(gòu)成，下位機(jī)則是由各個傳感器為核心的功能模塊所組成。主控計(jì)算機(jī)是分布式控制系統(tǒng)的上位機(jī)，由一臺高性能PC承擔(dān)，主要用于人機(jī)交互、系統(tǒng)管理、控制決策、任務(wù)調(diào)度、運(yùn)動規(guī)劃、信號處理等。測量部分由多種航空傳感器組成(參見圖1)。以該系統(tǒng)作為教學(xué)實(shí)驗(yàn)的平臺載體來真實(shí)地反映《信號與系統(tǒng)》理論在航空測控系統(tǒng)中的應(yīng)用，取得了良好的上課效果。無論是卷積、傅立葉變換、拉普拉斯變換還是z變換等，學(xué)生都能在該設(shè)備上編程驗(yàn)證。這種可編程的硬件平臺比MATLAB仿真更為直觀和有效。

二、以學(xué)期項(xiàng)目為載體全面提升學(xué)生綜合素質(zhì)指標(biāo)

然而，光是靠上述研制成果講授《信號與系統(tǒng)》課程還不夠。原因是學(xué)生的動手能力還停留在使用該設(shè)備進(jìn)行理論驗(yàn)證的階段，還為達(dá)到設(shè)計(jì)的階段。為此，研究團(tuán)隊(duì)在本專業(yè)開發(fā)了一系列學(xué)期項(xiàng)目，并在每學(xué)期實(shí)施一門學(xué)期項(xiàng)目的教學(xué)。從一開學(xué)就布置學(xué)期項(xiàng)目的項(xiàng)目任務(wù)，學(xué)期結(jié)束才需要學(xué)生提交項(xiàng)目作品。學(xué)生在整個一學(xué)期當(dāng)中，把《信號與系統(tǒng)》充分結(jié)合《模擬電子技術(shù)》《高頻電路》《數(shù)字電子技術(shù)》《單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用》《Protel》《C語言程序設(shè)計(jì)》《電子測量與儀器》《傳感器與儀表》《誤差分析與數(shù)據(jù)處理》等課程，有足夠的時間去思考項(xiàng)目的方案、精心設(shè)計(jì)硬件和軟件，經(jīng)歷較為復(fù)雜的調(diào)試階段后，最終做出達(dá)到性能指標(biāo)的作品，并撰寫項(xiàng)目報(bào)告，上臺用PPT演講自己的作品。《信號與系統(tǒng)》課程從系統(tǒng)設(shè)計(jì)上起到統(tǒng)領(lǐng)全局的作用，而其它課程用于項(xiàng)目的具體制作和調(diào)試。本教研團(tuán)隊(duì)總共安排了4個學(xué)期項(xiàng)目，其中學(xué)期項(xiàng)目3是《飛行數(shù)據(jù)采集》、學(xué)期項(xiàng)目4是《航空測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)》。這2個學(xué)期項(xiàng)目面向航空電子行業(yè)，以具體項(xiàng)目為驅(qū)動，需要學(xué)生把《信號與系統(tǒng)》課程中的內(nèi)容結(jié)合航空電子工程進(jìn)行設(shè)計(jì)、制作、裝配、調(diào)試、測試、檢修等工作。以學(xué)期項(xiàng)目作為《信號與系統(tǒng)》課程的載體，實(shí)現(xiàn)了以學(xué)生為主體的教學(xué)。學(xué)生在強(qiáng)大的興趣驅(qū)動下保持主動學(xué)習(xí)和研究的動力。很多課程的知識點(diǎn)在作品中得以體現(xiàn)。為了工程實(shí)現(xiàn)，不少學(xué)生還自學(xué)了課程中的建議選學(xué)的內(nèi)容。因此，《信號與系統(tǒng)》課程得到學(xué)以致用。學(xué)期項(xiàng)目的逐學(xué)期實(shí)施，也就同時在為電子設(shè)計(jì)競賽、技能大賽鍛煉和選拔人才。學(xué)生在平時就打下了良好的基礎(chǔ)，有利于他們參賽并獲獎。最終目的是培養(yǎng)出企業(yè)所需要的綜合素質(zhì)全面的人才。本專業(yè)2012級的學(xué)生有18人進(jìn)入了開放實(shí)驗(yàn)室，參加了大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽，并取得了不錯的成績。在2014年大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽中有3個參賽組獲得一等獎，3個參賽組獲得二等獎。學(xué)生現(xiàn)今正在單位參加頂崗實(shí)習(xí)，他們的主要工作是產(chǎn)品設(shè)計(jì)。個別動手能力突出的優(yōu)秀學(xué)生直接當(dāng)上了項(xiàng)目經(jīng)理。

三、以導(dǎo)師制實(shí)現(xiàn)因材施教

學(xué)生群體的基礎(chǔ)差距很大，且學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)能力差別也很大。在面向航空的以學(xué)期項(xiàng)目為載體的《信號與系統(tǒng)》的整個教學(xué)過程中，如果還進(jìn)行整齊劃一的無差別教學(xué)，將使得基礎(chǔ)較差的同學(xué)無法跟上課程進(jìn)度，而理解力強(qiáng)的同學(xué)又發(fā)揮不出自己的才能。本教研團(tuán)隊(duì)嘗試了以開放實(shí)驗(yàn)室為基地，實(shí)施導(dǎo)師制教學(xué)。導(dǎo)師并非一定要本校或者企業(yè)專家擔(dān)當(dāng)。“三人行，必有我?guī)?rdquo;。我們實(shí)施的是學(xué)生教學(xué)生的導(dǎo)師制。在本專業(yè)高年級的學(xué)生中選拔最優(yōu)秀的10名學(xué)生給低年級學(xué)生當(dāng)導(dǎo)師。這10名高年級學(xué)生全部參加過電子設(shè)計(jì)競賽并獲獎，全部都是老師的科研項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員，擁有較為豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。選他們當(dāng)導(dǎo)師，還同時鍛煉了他們的表達(dá)與溝通能力、組織與協(xié)調(diào)能力、領(lǐng)導(dǎo)能力。一個班級分為10個小組，每個小組就有1名高年級學(xué)生當(dāng)導(dǎo)師。每個小組中最優(yōu)秀的學(xué)生當(dāng)組長。導(dǎo)師與學(xué)生之間交流渠道完全暢通。由于導(dǎo)師也是學(xué)生，因此導(dǎo)師天生與學(xué)生容易溝通。導(dǎo)師與學(xué)生之間除了上課交流、輔導(dǎo)課交流以外，還有全天候的QQ交流。這種導(dǎo)師制大大減輕了本專業(yè)的師資人數(shù)不足的負(fù)擔(dān)，而同時打造了一支科研能力很強(qiáng)的學(xué)生隊(duì)伍。同時，教室上課只占用少量時間，大量時間花在課后的設(shè)計(jì)和制作，改變了傳統(tǒng)教學(xué)以教師為主體的局面。以此類推，每一屆學(xué)生中都要選拔10名左右的學(xué)生給下一屆學(xué)生當(dāng)導(dǎo)師。因此，面向航空電子業(yè)、以學(xué)期項(xiàng)目為載體的整個《信號與系統(tǒng)》教學(xué)過程都有學(xué)生導(dǎo)師指導(dǎo)。

四、考核方式的改進(jìn)

良好的考核方式將有力促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)，更客觀地評估學(xué)習(xí)效果。在面向航空的以學(xué)期項(xiàng)目為載體的《信號與系統(tǒng)》的考核方式設(shè)計(jì)中，本團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了較大的改革，除了對項(xiàng)目成果本身進(jìn)行結(jié)果考核外，加強(qiáng)了對學(xué)習(xí)全過程的考核。在過程考核中納入了綜合素質(zhì)指標(biāo)。把綜合素質(zhì)指標(biāo)融入項(xiàng)目教學(xué)的全過程，以學(xué)生為主體實(shí)施教學(xué)與評價。(1)項(xiàng)目布置階段(含方案設(shè)計(jì)):考核學(xué)生的專業(yè)知識、職業(yè)技能、基本素養(yǎng);(2)作品制作階段:考核學(xué)生的專業(yè)知識、職業(yè)技能、資訊能力、敬業(yè)合群、誠實(shí)守信、學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力、安全環(huán)保意識、外語能力、抗壓能力;(3)撰寫報(bào)告階段:考核學(xué)生的書面表達(dá)溝通能力、資訊能力;(4)提交報(bào)告:考核執(zhí)行力;(5)答辯階段:考核口頭表達(dá)溝通能力、抗壓能力。所有的綜合素質(zhì)指標(biāo)的分?jǐn)?shù)將生成一個雷達(dá)圖。該圖反映了學(xué)生的綜合素質(zhì)。有利于學(xué)生找到自己的能力素質(zhì)上的不足，從而調(diào)整努力的方向。同時也有利于企業(yè)選擇錄用新員工。考核方式的革新可避免原有結(jié)果考核的一次期末考試就定勝負(fù)所帶來的缺點(diǎn)。新的考核方式要求學(xué)生平時都要努力，才能最終完成《信號與系統(tǒng)》課程的學(xué)習(xí)，避免了學(xué)生平時不上進(jìn)而最終積重難返之后果。此外，綜合素質(zhì)指標(biāo)考核有利于老師對學(xué)生平時的學(xué)習(xí)狀況的跟蹤，以便讓學(xué)生導(dǎo)師有針對性地加強(qiáng)輔導(dǎo)和交流，讓差生獲得必要的幫助，跟上所在項(xiàng)目小組的進(jìn)度。

五、結(jié)論

本項(xiàng)目以航空電子行業(yè)為背景，改革《信號與系統(tǒng)》教學(xué)，及時引入高職教育的教研與科研成果，更新教學(xué)內(nèi)容。以學(xué)生為主體，構(gòu)建良好的導(dǎo)師制教學(xué)環(huán)境，建立可持續(xù)發(fā)展的良好機(jī)制。以綜合素質(zhì)指標(biāo)考核為導(dǎo)向，在本課程教學(xué)實(shí)踐中，培養(yǎng)出了具有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論和先進(jìn)的專業(yè)知識、能夠綜合應(yīng)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題、能夠自主性學(xué)習(xí)和創(chuàng)造性工作的高素質(zhì)人才。

作者：唐斌 莫磊 王建軍 黃燕 單位：四川省高校校企聯(lián)合“航空電子技術(shù)”應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新基地 成都航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院