“智能仪器”研究生课程案例和研讨相结合教学方法研究
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【摘 要】“智能仪器”研究生课程的教学效果对于我国仪器仪表和测控人才的培养至关重要。本文从智能仪器的课程特点出发，分析了采用案例和研讨相结合教学模式在该课程中的可行性和优越性。如何在课程组织中实现二者的有机融合是关键问题。在课程组织方面，提出通过讲授和讨论相结合的方法，教师教授基础知识，并引导学生针对选题进行调研和讨论。希望上述方法能为仪器学科研究生教学和培养提供借鉴。
【关键词】案例教学法;研讨教学法;智能仪器;研究生课程
中图分类号： G642.4 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）05-0193-003
随着微电子技术和计算机技术的发展和广泛应用，仪器仪表领域发生了重大根本性变革，将微型计算机和传统仪器仪表有机结合就出现了智能仪器。与传统仪器仪表相比较，智能仪器在测量结果准确性、灵敏性、可靠性，测量过程自动化、智能化及功能多样化方面取得了巨大进展。在信息技术的进一步高速发展和人工智能应用的推动下，智能仪器必将迎来更快的发展。因此，开设“智能仪器”课程有助于学生理解和掌握智能仪器的工作原理、主要技术和最新进展，同时重点培养学生运用所学知识和技术进行调研，仪器研发和创新实践的能力。本文结合教师自身专业背景和教学经验，对“智能仪器”研究生课程的授课模式进行研究和探讨，结合案例教学和研讨教学论述课程设计和组织过程中的重要问题，旨在培养仪器学科研究生分析和解决问题的能力，同时树立正确的设计思想和创新意识，为日后参加工作或进一步深造学习打下良好的基础。
1 “智能仪器”课程特点分析
“智能仪器”是一门带有较强专业和实践性的专业课程。课程内容不仅包括一些专业基础知识，如智能仪器的体系结构、工作原理、典型模块的技术参数和设计方法，同时还涉及数据采集与处理技术，人机对话与数据通信技术等，另外，人工智能和计算智能的引入也让“智能仪器”课程变得更为复杂。该课程内容是以传感检测技术、微机原理、单片机/DSP/嵌入式系统、模拟电子技术、数字电子技术、人工智能等课程为先修课，所涉及知识面广，综合性较强，教学难度较大。因此，如何将课堂教学和实际应用紧密结合，并在先修课程的基础上对课程内容进行深化、延伸和补充，让学生从问题需求出发，掌握仪器设计的主要方法，并将其灵活应用在各个领域的实际问题，是本门课程所希望能培养的能力，也是使用传统教学的难点。
基于该问题，国内多位教学工作者提出了课程建设和改革的方案。张春富等人结合学院教学特色，通过改革和创新教学手段，在教学环节方面通过修订大纲并邀请专家讲座和在实践环节方面结合多媒体技术和网上智能仪器开发，提高教学效果[1]。高云红等人提出结合课堂教学、多媒体技术、proteus 仿真、实物演示、硬件实验和课程设计等模式实现立体式教学，取得了良好的教学效果[2]。李凤玲提出将《智能仪器仪表原理与设计》教学内容模块化，针对每个模块分别采用多媒体教学、传统教学、实时仿真教学及实物教学的一种或几种相结合的多模式教学手段，有效地提高了教学质量[3]。智能仪器技术在各行各业中有广泛的研究和应用，因此存在大量的案例，另外，因为仪器学科研究生本身在科研工作和实验中会有很机会接触到新型仪器应用或研发技術，因此，结合案例分析和课堂研讨（Seminar）教学模式能让学生针对自身专业或喜好对课题进行拓展，能有效改善教学效果。
2 案例和研讨相结合教学模式及其优势
研究生教育是社会发展的产物，研究生教学应与时俱进，适应时代发展，促进社会发展。与本科生相比，研究生是一个有相当自学能力的群体，其所掌握的专业知识在某些方面甚至可以说是超前的，而如果我们的教学模式一成不变，教学内容刻板老旧，与本科教学无二，那么边很难激发学生的学习兴趣，同时失去了研究生教学本身的意义。采用案例+研讨的组合模式，不仅能让学生接触智能仪器领域的最新技术和应用，同时还能激发学生根据某个课题，去自主学习和创新的能力。
案例教学是以案例作为引子，学生以此进行自主学习和调研，将结果进行交流讨论，从而开发和提高运用理论解决问题的能力，从而促进学生综合素质提高的一种理论与实践相结合的教学方法[4]。在案例教学时，有机融入研讨教学法，则更有利于提高和加深学生对该领域的研究深度和广度。研讨教学法强调以“研究”为重点，认为课堂上教师的作用为引导，而学生才是主体，课堂应作为学生和学生，教师和学生间共同探索知识，共同进步的平台[5]。课堂研讨教学在美国等其他国家大学教育中有着广泛应用。作者通过长期调研亦发现课堂研讨教学适用范围极广，组织方式多种多样，例如研讨主题可以由教师指定或学生自主选择与课程相关的，或在此基础上选择与自身专业或毕业课题或参与学术交流会议内容。研讨式教学主要通过课堂讨论来落实，但课堂讨论具有不可预测性和冒险性，组织不当容易引起课堂教学失控，同时还可能存在讨论随意、肤浅等问题。但因为目前研究生教学班多为小班教学，这更有利于保证研讨的质量和学习效果，教师可以针对个人因材施教因人施教，更有利于教师对学生研讨过程的引导、掌控和把握[6]。
案例和研讨相结合的模式并不是简单讲案例教学和研讨教学结合，而是在吸收二者精华的基础上，结合实际情况，将二者有机结合而产生一种全新的课堂教学模式。该模式以学生为中心，符合目前提倡的基于学习产出的教育模式（OBE教学模式），能最大程度上激发了学生参与教学的过程，充分调动学生钻研专业知识的积极性，有利于学生综合能力和素质的培养，是提高教学质量行之有效的教学办法。
3 教学设计与实践
案例和研讨相结合的教学模式下的“智能仪器”研究生课程可以采用教授和研讨相结合的方式进行教学组织。引导学生跟踪近五年来国内外在仪器学科领域（可结合自身课题）的新理论、新算法、新技术、新工艺和新应用，始终站在科研前沿，了解相关仪器研究的最新动态。借鉴国内外关于案例教学和研讨教学的成功案例，针对本课程及研究生的具体情况，制定了本课程的教学组织方式，主要包括基础知识讲授，案例研讨规则和具体要求，学生自选研讨主题（与课程相关，最好与自身研究相关），PPT报告和集体研讨，教师总结，成绩评定几个步骤。 基础知识讲授环节有教师进行，教授内容主要包括课程相关的一些基本概念、基本理论、设计理念、数据采集和处理技术、硬件技术、通信接口设计方法、智能算法设计、自动校准和抗干扰技术等，为学生铺垫“智能仪器”课程的基础知识，明确课程的学习范围和应用范围，描绘出大体的课程框架。但对于具体的智能仪器研发及所涉及的技术和应用领域只是点到为止，为学生的课堂研讨流出足够的时间和空间，主要起到抛砖引玉的作用。
在学生进行选题之前，教师先确定研讨规则和具体要求，比如说研讨范围，PPT报告时间，PPT内容和格式要求，课程论文（綜述或学术论文均可）的写作方式和写作要求等，以避免研讨离题或超纲及其他不确定事件的发生，以提高研讨质量。同时，教师会按照要求在科研做一次报告，让学生有样可依。
研讨环节让学生按照科研报告要求，做一次20分钟的学术报告，要求PPT精简大方，同时包含研讨主题的相关典型最新案例。之后基于PPT内容和相关案例进行集体研讨，进入提问和回答环节，该环节时间限定在20分钟内，由报告人对观众的问题进行解答，通过演讲和回答问题可看出报告人对本研讨课题的准备程度以及对该主题的了解程度。教师根据报告人的PPT内容，演讲情况和回答问题的情况对报告人的对主题的掌握和理解情况以及对知识的讲解能力进行评价，并对研讨环节中积极提问的同学给予适当加分。最后教师根据本次研讨情况进行总结。
在课程教学评估中，更了实现更好的教学效果，我们对传统的命题闭卷考试制度进行了改革，建立更适合对学生综合素质和能力的进行评定的考核体系，评价的主要依据包括平时表现，个人汇报情况（选题能力等）和论文撰写情况。每部分权值由教师确定，并在学期初向学生介绍说明。具体计算如下：平时表现（30%，包括出勤率和课堂表现）+课堂研讨（40%，包含PPT内容和讲解，案例选择以及参与研讨情况）+课程论文（30%，论文内容和格式，对主题的讨论情况）。
4 结束语
案例和研讨相结合的教学模式在“智能仪器”研究生教学中，教师主要起到引导和把控全局作用，通过研讨环节中，以学生为主体，对案例的深入分析和挖掘，让学生在互动中拓展了知识面，巩固新的知识点。当然这对教师本身的能力也提出了新要求，但也能加速教师自身能力的进步。研讨主题学生自选，也有助于调动学生积极性和主观能动性，因为每个人的研究领域不同，所以研讨主题的形式和内容丰富多变，同时更加接近领域技术前沿，涉及的的覆盖面广泛。因此，该教学模式不仅能提高课堂教学的深度和广度，紧跟学科领域前沿，也能训练学生的思维、表达、调研、写作、创新和应变等能力，有望取得更好的教学效果，在研究生教育中值得尝试。
【参考文献】
[1]张春富，何坚强.智能仪器设计课程教学改革与研究[J]. 考试周刊，2012（93）：14-15.
[2]高云红，徐涛.智能仪器设计技术课程立体式教学模式的研究与实践[J].科技信息，2011（13）：20-20.
[3]李凤玲.《智能仪器原理与设计》的多模式教学方法研究[J].科技信息，2009（31）：216-216.
[4]王根顺，李立明.从案例教学看研究生教学改革方向[J]. 中国电力教育，2011（4）：38-39.
[5]方双全，刘澄，黄新.课堂研讨教学法在复合材料专业课程中的应用研究[J].赤子（上中旬），2017（04）：130-131.
[6]代大海，王玺，张文明，等.小班研讨教学法在《统计信号处理》课程中的应用与实践[J].教育教学论坛，2018，360（18）：148-149.
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