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一、航空非电量测量系统的设计与课堂应用
“非电量检测与信号处理系统的研制”项目是2012年本教学团队结题的院级自然科研项目。该项目以服务《信号与系统》课程教学为基本目标。经过研制开发，达到了预期设计要求，尤其是在航空传感器数字信号处理等具有挑战性和较高技术含量的领域做了大量深入的研究，取得了较好的成果。航空非电量的电测法就是将各种航空非电量(如温度、压力、加速度、姿态角、高度、位移、应变、流量、液位等)变换为电量，而后进行测量的方法。非电量检测与信号处理系统是严格按照航空非电量检测相关技术规范研制开发的，其特性具体体现在以下几个方面。(1)实用性:本项目平台是很好的开放式平台，有利于《信号与系统》课程改革;(2)可操作性:由于人机交互在上位机进行，可操作性极强。经过多次上课使用证明，系统整体稳定可靠，数据采集准确，数据分析算法先进，具有较强的实用价值;(3)升级特性:在基本硬件保持不变的情况下，本系统具有较为简单、方便、快捷的升级特性。另外，增加新的传感器硬件模块也比较容易。非电量检测与信号处理系统的功能展示生动、形象、直观，集创新性、知识性、趣味性于一体，在教学展示中易于激发学生的创新意识和学习主动性、积极性。另外，由于非电量检测与信号处理系统集成了许多先进和实用技术，所以，本系统的成功研制为今后进一步的科学研究积累了宝贵的经验，同时，也为教学工作及学生科技活动积累了丰富的素材。本系统的上位机由主控计算机及信号处理单元构成，下位机则是由各个传感器为核心的功能模块所组成。主控计算机是分布式控制系统的上位机，由一台高性能PC承担，主要用于人机交互、系统管理、控制决策、任务调度、运动规划、信号处理等。测量部分由多种航空传感器组成(参见图1)。以该系统作为教学实验的平台载体来真实地反映《信号与系统》理论在航空测控系统中的应用，取得了良好的上课效果。无论是卷积、傅立叶变换、拉普拉斯变换还是z变换等，学生都能在该设备上编程验证。这种可编程的硬件平台比MATLAB仿真更为直观和有效。
二、以学期项目为载体全面提升学生综合素质指标
然而，光是靠上述研制成果讲授《信号与系统》课程还不够。原因是学生的动手能力还停留在使用该设备进行理论验证的阶段，还为达到设计的阶段。为此，研究团队在本专业开发了一系列学期项目，并在每学期实施一门学期项目的教学。从一开学就布置学期项目的项目任务，学期结束才需要学生提交项目作品。学生在整个一学期当中，把《信号与系统》充分结合《模拟电子技术》《高频电路》《数字电子技术》《单片机技术与应用》《Protel》《C语言程序设计》《电子测量与仪器》《传感器与仪表》《误差分析与数据处理》等课程，有足够的时间去思考项目的方案、精心设计硬件和软件，经历较为复杂的调试阶段后，最终做出达到性能指标的作品，并撰写项目报告，上台用PPT演讲自己的作品。《信号与系统》课程从系统设计上起到统领全局的作用，而其它课程用于项目的具体制作和调试。本教研团队总共安排了4个学期项目，其中学期项目3是《飞行数据采集》、学期项目4是《航空测控系统设计》。这2个学期项目面向航空电子行业，以具体项目为驱动，需要学生把《信号与系统》课程中的内容结合航空电子工程进行设计、制作、装配、调试、测试、检修等工作。以学期项目作为《信号与系统》课程的载体，实现了以学生为主体的教学。学生在强大的兴趣驱动下保持主动学习和研究的动力。很多课程的知识点在作品中得以体现。为了工程实现，不少学生还自学了课程中的建议选学的内容。因此，《信号与系统》课程得到学以致用。学期项目的逐学期实施，也就同时在为电子设计竞赛、技能大赛锻炼和选拔人才。学生在平时就打下了良好的基础，有利于他们参赛并获奖。最终目的是培养出企业所需要的综合素质全面的人才。本专业2012级的学生有18人进入了开放实验室，参加了大学生电子设计竞赛，并取得了不错的成绩。在2014年大学生电子设计竞赛中有3个参赛组获得一等奖，3个参赛组获得二等奖。学生现今正在单位参加顶岗实习，他们的主要工作是产品设计。个别动手能力突出的优秀学生直接当上了项目经理。
三、以导师制实现因材施教
学生群体的基础差距很大，且学习习惯、学习能力差别也很大。在面向航空的以学期项目为载体的《信号与系统》的整个教学过程中，如果还进行整齐划一的无差别教学，将使得基础较差的同学无法跟上课程进度，而理解力强的同学又发挥不出自己的才能。本教研团队尝试了以开放实验室为基地，实施导师制教学。导师并非一定要本校或者企业专家担当。“三人行，必有我师”。我们实施的是学生教学生的导师制。在本专业高年级的学生中选拔最优秀的10名学生给低年级学生当导师。这10名高年级学生全部参加过电子设计竞赛并获奖，全部都是老师的科研项目团队成员，拥有较为丰富的实践经验。选他们当导师，还同时锻炼了他们的表达与沟通能力、组织与协调能力、领导能力。一个班级分为10个小组，每个小组就有1名高年级学生当导师。每个小组中最优秀的学生当组长。导师与学生之间交流渠道完全畅通。由于导师也是学生，因此导师天生与学生容易沟通。导师与学生之间除了上课交流、辅导课交流以外，还有全天候的QQ交流。这种导师制大大减轻了本专业的师资人数不足的负担，而同时打造了一支科研能力很强的学生队伍。同时，教室上课只占用少量时间，大量时间花在课后的设计和制作，改变了传统教学以教师为主体的局面。以此类推，每一届学生中都要选拔10名左右的学生给下一届学生当导师。因此，面向航空电子业、以学期项目为载体的整个《信号与系统》教学过程都有学生导师指导。
四、考核方式的改进
良好的考核方式将有力促进学生的学习，更客观地评估学习效果。在面向航空的以学期项目为载体的《信号与系统》的考核方式设计中，本团队进行了较大的改革，除了对项目成果本身进行结果考核外，加强了对学习全过程的考核。在过程考核中纳入了综合素质指标。把综合素质指标融入项目教学的全过程，以学生为主体实施教学与评价。(1)项目布置阶段(含方案设计):考核学生的专业知识、职业技能、基本素养;(2)作品制作阶段:考核学生的专业知识、职业技能、资讯能力、敬业合群、诚实守信、学习能力、创新能力、安全环保意识、外语能力、抗压能力;(3)撰写报告阶段:考核学生的书面表达沟通能力、资讯能力;(4)提交报告:考核执行力;(5)答辩阶段:考核口头表达沟通能力、抗压能力。所有的综合素质指标的分数将生成一个雷达图。该图反映了学生的综合素质。有利于学生找到自己的能力素质上的不足，从而调整努力的方向。同时也有利于企业选择录用新员工。考核方式的革新可避免原有结果考核的一次期末考试就定胜负所带来的缺点。新的考核方式要求学生平时都要努力，才能最终完成《信号与系统》课程的学习，避免了学生平时不上进而最终积重难返之后果。此外，综合素质指标考核有利于老师对学生平时的学习状况的跟踪，以便让学生导师有针对性地加强辅导和交流，让差生获得必要的帮助，跟上所在项目小组的进度。
五、结论
本项目以航空电子行业为背景，改革《信号与系统》教学，及时引入高职教育的教研与科研成果，更新教学内容。以学生为主体，构建良好的导师制教学环境，建立可持续发展的良好机制。以综合素质指标考核为导向，在本课程教学实践中，培养出了具有扎实的基础理论和先进的专业知识、能够综合应用所学知识解决实际问题、能够自主性学习和创造性工作的高素质人才。
作者：唐斌 莫磊 王建军 黄燕 单位：四川省高校校企联合“航空电子技术”应用技术创新基地 成都航空职业技术学院
