建设“计量”特色的误差理论与数据处理课程探析

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  摘要:在行业特色型院校,建设具有“计量”特色的误差理论与数据处理课程非常有必要。课程的开展要充分体现院校的特色——计量,紧密结合学生就业后的应用领域、岗位特点进行培养,侧重检测与计量。因此,在课程建设过程进行了深入的探索与实践,对教学理念、教学方法、教学内容、教学手段、考核方式等做了较大的改革。此课程建设的经验和成果,可为其他院校提供参考。
  关键词:行业特色;检测;计量;课程建设
  作者简介:赵玉晓(1972-),女,黑龙江佳木斯人,中国计量学院现代科技学院,副教授;徐志玲(1966-),女,浙江黄岩人,中国计量学院现代科技学院副院长,副教授。(浙江 杭州 310018)
  基金项目:本文系2009年浙江省新世纪教改项目“基于‘项目驱动’的测控专业课程设计群的改革实践”(项目编号:ZC09095)、2012年浙江省教育科学规划研究课题“基于‘卓越计划’的独立学院人才培养方案的探索与实践”(课题编号:SCG41)、2012年中国计量学院校重点建设课程的研究成果。
  中图分类号:G642.3 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)35-0090-02
  中国计量学院(以下简称“我校”)长期坚持以“质量、计量、标准”为学校办学特色,培养具有行业需要,具有一定职业导向,竞争力强的高质量质检应用型人才。为此,在专业培养计划制订时,研究社会需求,明确培养规格,强调应用,突出特色。特别在课程大纲设置时,协调好课程教学内容的衔接,注意课程教育中的特色,使学生通过专业课程的学习,逐步形成较强的质量、计量意识。
  一、课程在专业中的地位
  误差理论与数据处理是“仪器科学与技术”学科的基础骨干必修课程,课程重点结合几何量、机械量等物理量测量展开,较全面地向学生介绍科学实验和工程实践中常用的静态测量和动态测量的误差理论与数据处理,使学生对测量误差的性质和规律有比较深刻的认识,掌握测量不确定度的评定方法,学会合理选择仪器、设计方案、正确评价测量结果,并能从大量的实验数据中获取有用信息,为后续专业课程及工程测量实践奠定理论基础,对培养学生分析问题、解决问题具有重要作用。[1,2]
  二、课程建设目标
  课程组教师已经历多轮误差理论与数据处理的课堂教学,积累了丰富的理论教学经验,熟悉计量检测实践,对课程改革具备基本的构想。课程组教师主持过多项教学改革项目,可以收集相关学校误差理论与数据处理的大量资料,并根据学生的特点结合测量实践案例进行教学。计划开设误差理论与数据处理的实验课程,加深学生对误差基本概念的理解,为后续专业课程奠定扎实的理论基础。
  依托省重点专业——测控技术与仪器的建设,联合工商管理、质量工程、工业工程专业进行建设,积极改革课程教学内容体系,创新课程教学模式,革新教学方法和教学手段,加强教学环境与实验条件的建设,提高教学质量,力争尽快将其建设成省级精品课程,使其产生更大的辐射作用,产生更强烈的社会效应,为社会培养高素质计量人才。
  三、课程建设的具体内容
  在BB平台上搭建好“误差理论与数据处理”课程教学网站,如图1所示,积极完善各模块的内容。[3-6]
  1.课程资源上网,实现在线远程教学
  教学大纲、教学日历、教案、讲义PPT、习题库等资料上平台,建立主体讨论区,进一步完善校园网在线辅导系统,解决远程辅导答疑问题;实现远程教学、网上教室、网上交流学习,达到优秀资源共享和效用最大化的目的。对教学工作进行教学大纲之外的延伸,如开辟栏目,上传经典论文:关于不确定度、误差分析和Matlab在误差分析中的应用;最新误差技术的行业标准、技术规范和误差应用的不确定度报告。应用学生对平台的参与度(使用的时长与质量)作为成绩评定的依据之一。
  2.进一步深化教学方法和教學手段的改革
  采用“以旧引新、温故知新”的教学方法,开展知识传授教育的同时注重思维教育、发展,调整状态,进行理性教育,把独立思考、独立判断放在首位。对传统作业的改革,把传统作业的强化知识教学转变为使作业成为课程的新的生成点,成为学生乐于参与的一种生活和学习体验,力求做到:更自主——给学生更多的选择权,更开放——向学生生活和社会活动的更大时空开放,更有效——多一些探究、体验,多一些同学间的协同合作。在进一步加大教学方法改革力度的同时,逐步推广现有经验及成果。完善多媒体电子课件的开发和使用。利用Matlab矩阵计算和工具包、Labview软件、小波变换等先进的手段辅助教学,完成对误差和数据的处理,理解传统理论和方法。
  3.加强实践环节的建设
  根据学生特点,辅以实验教学加深对误差理论知识的理解,结合常见的测量实例,确立实测项目:几何量的测量与数据处理——标准量块、多个圆柱体的直径和高度,称重与校准——电子秤与砝码。指导老师录制包含实验步骤、操作方法、注意事项等的视频并上传,使得整个实验过程直观生动。编制Excel小工具、运用C语言编写小程序,上机操作。通过实验、大例题、大作业让学生加深系统误差、随机误差以及粗大误差的理解;同时理解测量精度与测量方案选择,测量要求与测量不确定度间的关系,深入理解测量中误差的本质。结合教学内容涉及实验过程及方案,充分利用软件编程开发环境,在误差理论与数据处理知识指导下进行程序设计,完成规定实验内容的数据处理任务,完成相关实验教学指导书的编写并上传共享。实行教与学的角色转换,提前培养2~3名基础较好、热情、主动性强的学生作为小老师承担实验指导与答疑。
  4.完善误差理论与数据处理的习题库、试题库
  优化课程内容,完善多媒体教学课件和讲义。改革理论作业布置方式,在开始讲授某一章时即布置整章的作业,使学生根据自己的学习能力以及对自己的要求安排学习时间。作业是必做的,加强其他教材后的习题、BB平台上的学习资料灵活运用。要求整章讲授完的下一次课交作业,教师批改好再发下去讲解,不积压,避免时间长学生忘记了知识点。
  5.调整成绩分配比例,降低笔试的比重
  期末笔试占70%,平时成绩占18%,实验成绩占12%。改善以考试“一锤定音”的片面考查学生掌握程度的局面,也减少了学生期末“赌博”式学习现象的出现。
  四、课程建设的初步成效及展望
  通过一年多的辛苦建设,积累了丰富的经验,取得了一定成果,可为其他院校的专业建设提供参考和借鉴。如,通过公式推导、利用小例题来讲解知识点“回归分析”,增强师生互动,从而来确定数学、物理中的一些关系式。将显性知识与隐性知识相结合,融会贯通,实现知识、思考、实践三方面的反复融合,由句号式课堂向开放式课堂、问号式课堂转变。充分体现“计量”特色,促进课程内容运用到后续的课程设计、毕业设计等教学环节中。图2为采用最小二乘法工具软件做出的误差拟合曲线图。
  参考文献:
  [1]吴石林, 张玘,刘国福,等.《误差理论与数据处理》课程教学改革初探[J].高等教育研究学报,2011,34(4):80-84.
  [2]许景波,刘泊,王丽杰,等.“误差理论与数据处理”课程教学方法的研究与思考[J].科技创新导报,2011,(25):163-164.
  [3]韩晓娟,常太华.基于卓越工程师培养的“误差理论与数据处理”课程建设[J].中国电力教育,2011,(26):98-99.
  [4]赵居礼.深化教学改革 提高教学质量的实践与探索[J].中国职业技术教育,2008,(17).
  [5]费业泰.误差理论与数据处理[M].第六版.北京:机械工业出版社,2010.
  [6]陈海秀.MATLAB在误差理论与数据处理教学中的应用[J].科技信息,2009,(2):79.
  (责任编辑:王意琴)
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