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摘要：电子测量是一门理论性和实践性相结合的综合课程。为了提高电子测量的教学质量，激发学生的学习兴趣，提高学生的动手能力，从而培养出具有扎实的理论基础和解决实际问题能力的专业人才，使之能够快速适应社会对电子测量领域的需求。从课堂教学、实践教学和考核方式等环节对该课程教学进行改革。
关键词：电子测量；教学改革；实践
作者简介：张东明（1977-），男，河南新乡人，河南大学物理与电子学院，讲师；贺明（1954-），男，河南开封人，河南大学物理与电子学院，副教授。（河南 开封 475001）
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）05-0070-02
电子测量是高等院校电子信息科学技术类学科的重要专业基础课，是一门理论性和实践性相结合的综合课程。其内容包括电子测量工作中常用和基础的测量原理与方法、测量和测试分析领域的介绍、测量误差与不确定度、测量数据处理知识以及自动测试系统与电子测量技术的发展介绍等。该课程作为河南大学（以下简称“我院”）电子、测控、通信工程的重要专业课，其内容具有很强的实践性、技术性和综合性。该课程作为各类高等院校电子信息类教学的基础环节，其教学改革具有十分重要的意义。通过几年来的教学实践，在课堂教学、实践教学和考核方式等环节进行了课程教学改革的探索和尝试。
一、课堂教学
1.精选教材
电子测量发展速度很快，各种仪器的更新更是日新月异。就“示波器”而言，其通带宽度、实时采样率、存储深度、图像刷新速率都在快速提升，其功能也从单一的时域仪器，通过组成混合信号示波器和添加适当软件，就可以成为带有数据域分析和FFT频域分析功能的多功能仪器。因此，传统的以典型仪器为主线的教材已无法满足仪器快速发展变化的要求。笔者选择的是蒋焕文、孙续主编的教材。[1]该教材以电子测量基础知识、基本原理和方法为主线，注意理论联系实际、提高能力，适应测量理论、技术和仪器迅速发展与更新换代的要求。
2.突出教学重点，传统和现代兼顾
电子测量涉及的内容比较广泛，包括示波测试技术、信号源、时频测量和调制域分析、电压测量、频域测试、数据域测试和自动测试系统等，但是只有54个理论学时，所以在讲授过程中必须突出重点章节，其他内容适当缩减。笔者把“示波器”和“电压测量”这两章作为重点进行讲解。把“示波器”作为重点，一方面是因为示波器是目前使用最广泛的时域分析仪器，具有分析信号直观的特点；另一方面，“示波器”的显示原理也是后继其他图示分析仪器的基础。电压是电路和信号最基本、最重要的参数，是在电子或电路系统普遍使用的电子测量仪器；同时大量非电量的测量也多是通过传感器转变为电压信号再进行测量。因此笔者把“电压测量”作为本课的另一个重点章节。对于各种测量仪器电路方面的阐述则侧重于原理、功能，而不把过多教学时间放在具体电路上。
在对新旧内容选择上采取以现代测量原理和技术为重点，同时适当照顾目前仍有较多使用的传统内容，以新为主、新旧兼顾，使课程在总体上保持一定的先进性、新颖性。这样可以在限定的课时内把电子测量的基本原理阐述清楚。
3.采用多媒体教学方式，通过仿真实例改善教学效果
充分利用多媒体资源（图像、音频、视频、动画）可以使抽象的知识内容形象化、具体化，加深了学生对所学知识的理解。比如在讲示波器的时候，可以通过使用LabView软件虚拟一个双踪示波器，动态地显示电压的波形以及测量的过程：包括触发方式、扫速调节等，使学生对示波器有一个感性的认识。[2]在讲解调制域分析与应用时，根据跳频通信系统的基本工作原理，使用Simulink设计和实现跳频系统仿真模型，[3]对跳频信号进行仿真，并在此基础上构建了跳频技术在蓝牙通信中的应用仿真模型，使学生对抽象的跳频概念和原理理解起来更加容易。如图1所示，在通信及数据传输测试中广泛使用的眼图功能可以通过Matlab进行仿真。[4]通过这些仿真实例很好地调动了学生的学习兴趣，改善了课堂教学效果。
4.加强章节之间的联系，提高分析问题的能力
电子测量内容比较繁杂，各章节的内容相对比较独立，容易造成学生学习比较单调。在教学中，如果能够加强学习内容之间的纵向联系则可以加强学生对知识的理解，同时还能培养学生的分析总结能力。比如测量相位差可以把采用李沙育图形法和采用计数器测周期这两种方法进行对比讲解。在讲调制信号测试时，可以把用示波测试的梯形法和频谱仪分析法进行分析对比。这样能够让学生加深理解测量方法的本质，使学生养成以测量需求出发选取仪器，针对具体问题选择合适的测量方案，提高分析解决实际问题能力。
二、实践教学
作为一门实践性很强的课程，电子测量的实验教学是一个十分重要的环节。通过实验一方面可以加深学生对理论知识的理解；另一方面，可以使学生对课堂上讲授的理论知识和生产实际进行联系，从而提高学生的动手能力、工程素质，激发学生的学习兴趣，培养创新能力。
1.设置实用性实验，激发学生的学习兴趣
电子测量是实用性很强的学科，实践教学环节在整个课程体系中有举足轻重的地位。因此在设置实验项目时应该尽量选取一些在和实际生产生活紧密联系的实验项目。[5]比如在电路的设计或产品的生产、调试中经常需要了解某个网络的幅频特性。笔者在幅频特性的扫频测量实验中，采用BT3-D扫频仪对电视机的VHF高频调谐器作幅频特性方面的测试。通过测试，一方面可以了解扫频仪测量幅频特性的性能；另一方面通过双峰幅频特性曲线可以了解电视机的图像和声音超外差机接收原理。
2.反映学科发展方向，加强实验的时效性
电子测量学科发展十分迅速，因此在安排实验时，除了安排一些基础的实验外，结合现在电子测量仪器的一个发展方向即虚拟仪器发展方向，设置虚拟仪器及其应用研究的实验，使学生了解虚拟仪器的基本概念，熟悉虚拟数字双踪示波器及任意波形发生器的操作，学会编辑和创建波形文件，并对几种典型电压波形进行参数测量以及观察双踪波形的显示。实践教学的部分实验项目如表1所示。 表1 实验项目及内容（部分）
序号 实验项目 实验内容
一 相位差的测量 用双踪示波器采用示波法测量两个正弦信号之间的相位差；利用示波器的X-Y方式，采用李萨如图形法测量两正弦信号的相位差；分析双踪示波器法测量相位差时误差的主要来源
二 调幅系数的
测量 采用直接测量包络法测量调幅波的调幅系数；采用梯形法测量调幅系数
三 失真度测量 用滤波法测量失真系数。首先将被测信号中的基波分量滤除，测出其总谐波分量的有效值，然后与被测信号的总有效值V相比，计算出失真度
四 幅频特性的扫频测量 使用宽带扫频仪测量VHF高频调谐器的幅频特性曲线；把扫频信号加到高频调谐器的输入端，由“峰值检波器”检出的输出信号的包络曲线
五 虚拟仪器及其应用研究 熟悉虚拟数字双踪示波器及任意波形发生器的操作，学会编辑和创建波形文件，观察双踪示波器的波形的显示并对几种典型电压波形进行参数测量
六 逻辑分析仪原理及应用 了解逻辑分析仪的基本工作原理；用逻辑分析仪LA2116对数字电路进行测试分析
三、考核方式
1.将平时的课堂表现计入理论成绩
在理论成绩中，除了期末考试的卷面成绩外，笔者还把平时的作业情况和课堂回答问题情况按一定比例加入到总的成绩里面。这样可以调动学生的积极性，使学生在上课时集中精力，积极思考。同时，也杜绝了个别学生平时学习不用功，临考抱佛脚的现象。
2.在期末总成绩中加入实验成绩
在电子测量课程的培养目标中，学生的实践能力显得尤为重要。根据电子测量兼有科学理论和工程实践的特点，传统的教学方式中主要以卷面考试成绩来评判学生是否掌握课程要求的方法不完全适合本课程。通过教学实践，对考核方法进行了改革，加大了动手实践能力在总成绩中的比重。笔者采取理论和实验分别计算成绩与学分的方法，实验和理论成绩的分值比例是1∶3，这样就避免了学生只重理论不重实践的倾向。在实验课中，除了要求学生完成具体的测量任务以外，还要求学生解答和实验内容相关的思考题，用以考查学生对实验过程和实验结果的分析能力。
四、结束语
通过上述电子测量课程的教学改革，在重视理论学习的同时，注重实践教学与课外科技活动相结合，引导学生参与科技创新活动，培养学生的创新意识。鼓励学生积极参与大学生创新性实验计划、“飞思卡尔杯”大学生智能车竞赛、“挑战杯”、全国大学生电子设计竞赛等课外科技竞赛活动，并安排具有丰富实践经验的教师为学生提供技术指导。学生的参与积极性很高，参赛学生人数比例占测控专业总人数的30%以上。近年来参加各类科技竞赛活动获得了多项不同级别的奖励。在第七届“飞思卡尔杯”全国大学生智能汽车竞赛西部赛区比赛中，我院参赛队共获得西部赛区二等奖2项、三等奖2项和优胜奖1项。
电子测量教学改革是在教学实践中不断探索和创新的课题。为了适应快速、求新、求变的电子测量领域的发展要求，对课堂教学、实践教学和考核方式的改革应该以培养学生的能力为中心，激发学生的学习兴趣，培养出具有扎实理论基础又具备较强的实践动手能力、满足用人单位需要的专业人才。
参考文献：
[1]蒋焕文，孙续.电子测量[M].第二版.北京：中国计量出版社，
2008.
[2]鲍玉军.LabVIEW在电子测量技术课程教学中的应用[J].常州工学院学报，2009，22（6）：36-38.
[3]李永军，徐晓蓉，张彦波，等.适用于教学的跳频通信系统仿真设计[J].通信技术，2011，44（4）：62-64.
[4]The MathWorks Inc..Communications Toolbox User’s Guide[M].The MathWorks Inc.，2009.
[5]徐杰，王娟，王安华.电子测量技术课程多角度教学改革的研究[J].齐齐哈尔大学学报（哲学社会科学版），2013，（2）：179-180.
（责任编辑：王祝萍）
关键词：电子测量；教学改革；实践
作者简介：张东明（1977-），男，河南新乡人，河南大学物理与电子学院，讲师；贺明（1954-），男，河南开封人，河南大学物理与电子学院，副教授。（河南 开封 475001）
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）05-0070-02
电子测量是高等院校电子信息科学技术类学科的重要专业基础课，是一门理论性和实践性相结合的综合课程。其内容包括电子测量工作中常用和基础的测量原理与方法、测量和测试分析领域的介绍、测量误差与不确定度、测量数据处理知识以及自动测试系统与电子测量技术的发展介绍等。该课程作为河南大学（以下简称“我院”）电子、测控、通信工程的重要专业课，其内容具有很强的实践性、技术性和综合性。该课程作为各类高等院校电子信息类教学的基础环节，其教学改革具有十分重要的意义。通过几年来的教学实践，在课堂教学、实践教学和考核方式等环节进行了课程教学改革的探索和尝试。
一、课堂教学
1.精选教材
电子测量发展速度很快，各种仪器的更新更是日新月异。就“示波器”而言，其通带宽度、实时采样率、存储深度、图像刷新速率都在快速提升，其功能也从单一的时域仪器，通过组成混合信号示波器和添加适当软件，就可以成为带有数据域分析和FFT频域分析功能的多功能仪器。因此，传统的以典型仪器为主线的教材已无法满足仪器快速发展变化的要求。笔者选择的是蒋焕文、孙续主编的教材。[1]该教材以电子测量基础知识、基本原理和方法为主线，注意理论联系实际、提高能力，适应测量理论、技术和仪器迅速发展与更新换代的要求。
2.突出教学重点，传统和现代兼顾
电子测量涉及的内容比较广泛，包括示波测试技术、信号源、时频测量和调制域分析、电压测量、频域测试、数据域测试和自动测试系统等，但是只有54个理论学时，所以在讲授过程中必须突出重点章节，其他内容适当缩减。笔者把“示波器”和“电压测量”这两章作为重点进行讲解。把“示波器”作为重点，一方面是因为示波器是目前使用最广泛的时域分析仪器，具有分析信号直观的特点；另一方面，“示波器”的显示原理也是后继其他图示分析仪器的基础。电压是电路和信号最基本、最重要的参数，是在电子或电路系统普遍使用的电子测量仪器；同时大量非电量的测量也多是通过传感器转变为电压信号再进行测量。因此笔者把“电压测量”作为本课的另一个重点章节。对于各种测量仪器电路方面的阐述则侧重于原理、功能，而不把过多教学时间放在具体电路上。
在对新旧内容选择上采取以现代测量原理和技术为重点，同时适当照顾目前仍有较多使用的传统内容，以新为主、新旧兼顾，使课程在总体上保持一定的先进性、新颖性。这样可以在限定的课时内把电子测量的基本原理阐述清楚。
3.采用多媒体教学方式，通过仿真实例改善教学效果
充分利用多媒体资源（图像、音频、视频、动画）可以使抽象的知识内容形象化、具体化，加深了学生对所学知识的理解。比如在讲示波器的时候，可以通过使用LabView软件虚拟一个双踪示波器，动态地显示电压的波形以及测量的过程：包括触发方式、扫速调节等，使学生对示波器有一个感性的认识。[2]在讲解调制域分析与应用时，根据跳频通信系统的基本工作原理，使用Simulink设计和实现跳频系统仿真模型，[3]对跳频信号进行仿真，并在此基础上构建了跳频技术在蓝牙通信中的应用仿真模型，使学生对抽象的跳频概念和原理理解起来更加容易。如图1所示，在通信及数据传输测试中广泛使用的眼图功能可以通过Matlab进行仿真。[4]通过这些仿真实例很好地调动了学生的学习兴趣，改善了课堂教学效果。
4.加强章节之间的联系，提高分析问题的能力
电子测量内容比较繁杂，各章节的内容相对比较独立，容易造成学生学习比较单调。在教学中，如果能够加强学习内容之间的纵向联系则可以加强学生对知识的理解，同时还能培养学生的分析总结能力。比如测量相位差可以把采用李沙育图形法和采用计数器测周期这两种方法进行对比讲解。在讲调制信号测试时，可以把用示波测试的梯形法和频谱仪分析法进行分析对比。这样能够让学生加深理解测量方法的本质，使学生养成以测量需求出发选取仪器，针对具体问题选择合适的测量方案，提高分析解决实际问题能力。
二、实践教学
作为一门实践性很强的课程，电子测量的实验教学是一个十分重要的环节。通过实验一方面可以加深学生对理论知识的理解；另一方面，可以使学生对课堂上讲授的理论知识和生产实际进行联系，从而提高学生的动手能力、工程素质，激发学生的学习兴趣，培养创新能力。
1.设置实用性实验，激发学生的学习兴趣
电子测量是实用性很强的学科，实践教学环节在整个课程体系中有举足轻重的地位。因此在设置实验项目时应该尽量选取一些在和实际生产生活紧密联系的实验项目。[5]比如在电路的设计或产品的生产、调试中经常需要了解某个网络的幅频特性。笔者在幅频特性的扫频测量实验中，采用BT3-D扫频仪对电视机的VHF高频调谐器作幅频特性方面的测试。通过测试，一方面可以了解扫频仪测量幅频特性的性能；另一方面通过双峰幅频特性曲线可以了解电视机的图像和声音超外差机接收原理。
2.反映学科发展方向，加强实验的时效性
电子测量学科发展十分迅速，因此在安排实验时，除了安排一些基础的实验外，结合现在电子测量仪器的一个发展方向即虚拟仪器发展方向，设置虚拟仪器及其应用研究的实验，使学生了解虚拟仪器的基本概念，熟悉虚拟数字双踪示波器及任意波形发生器的操作，学会编辑和创建波形文件，并对几种典型电压波形进行参数测量以及观察双踪波形的显示。实践教学的部分实验项目如表1所示。 表1 实验项目及内容（部分）
序号 实验项目 实验内容
一 相位差的测量 用双踪示波器采用示波法测量两个正弦信号之间的相位差；利用示波器的X-Y方式，采用李萨如图形法测量两正弦信号的相位差；分析双踪示波器法测量相位差时误差的主要来源
二 调幅系数的
测量 采用直接测量包络法测量调幅波的调幅系数；采用梯形法测量调幅系数
三 失真度测量 用滤波法测量失真系数。首先将被测信号中的基波分量滤除，测出其总谐波分量的有效值，然后与被测信号的总有效值V相比，计算出失真度
四 幅频特性的扫频测量 使用宽带扫频仪测量VHF高频调谐器的幅频特性曲线；把扫频信号加到高频调谐器的输入端，由“峰值检波器”检出的输出信号的包络曲线
五 虚拟仪器及其应用研究 熟悉虚拟数字双踪示波器及任意波形发生器的操作，学会编辑和创建波形文件，观察双踪示波器的波形的显示并对几种典型电压波形进行参数测量
六 逻辑分析仪原理及应用 了解逻辑分析仪的基本工作原理；用逻辑分析仪LA2116对数字电路进行测试分析
三、考核方式
1.将平时的课堂表现计入理论成绩
在理论成绩中，除了期末考试的卷面成绩外，笔者还把平时的作业情况和课堂回答问题情况按一定比例加入到总的成绩里面。这样可以调动学生的积极性，使学生在上课时集中精力，积极思考。同时，也杜绝了个别学生平时学习不用功，临考抱佛脚的现象。
2.在期末总成绩中加入实验成绩
在电子测量课程的培养目标中，学生的实践能力显得尤为重要。根据电子测量兼有科学理论和工程实践的特点，传统的教学方式中主要以卷面考试成绩来评判学生是否掌握课程要求的方法不完全适合本课程。通过教学实践，对考核方法进行了改革，加大了动手实践能力在总成绩中的比重。笔者采取理论和实验分别计算成绩与学分的方法，实验和理论成绩的分值比例是1∶3，这样就避免了学生只重理论不重实践的倾向。在实验课中，除了要求学生完成具体的测量任务以外，还要求学生解答和实验内容相关的思考题，用以考查学生对实验过程和实验结果的分析能力。
四、结束语
通过上述电子测量课程的教学改革，在重视理论学习的同时，注重实践教学与课外科技活动相结合，引导学生参与科技创新活动，培养学生的创新意识。鼓励学生积极参与大学生创新性实验计划、“飞思卡尔杯”大学生智能车竞赛、“挑战杯”、全国大学生电子设计竞赛等课外科技竞赛活动，并安排具有丰富实践经验的教师为学生提供技术指导。学生的参与积极性很高，参赛学生人数比例占测控专业总人数的30%以上。近年来参加各类科技竞赛活动获得了多项不同级别的奖励。在第七届“飞思卡尔杯”全国大学生智能汽车竞赛西部赛区比赛中，我院参赛队共获得西部赛区二等奖2项、三等奖2项和优胜奖1项。
电子测量教学改革是在教学实践中不断探索和创新的课题。为了适应快速、求新、求变的电子测量领域的发展要求，对课堂教学、实践教学和考核方式的改革应该以培养学生的能力为中心，激发学生的学习兴趣，培养出具有扎实理论基础又具备较强的实践动手能力、满足用人单位需要的专业人才。
参考文献：
[1]蒋焕文，孙续.电子测量[M].第二版.北京：中国计量出版社，
2008.
[2]鲍玉军.LabVIEW在电子测量技术课程教学中的应用[J].常州工学院学报，2009，22（6）：36-38.
[3]李永军，徐晓蓉，张彦波，等.适用于教学的跳频通信系统仿真设计[J].通信技术，2011，44（4）：62-64.
[4]The MathWorks Inc..Communications Toolbox User’s Guide[M].The MathWorks Inc.，2009.
[5]徐杰，王娟，王安华.电子测量技术课程多角度教学改革的研究[J].齐齐哈尔大学学报（哲学社会科学版），2013，（2）：179-180.
（责任编辑：王祝萍）