測控技術(shù)與儀器專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的研究與實踐

卜雄洙 朱 麗 牛國柱

南京理工大學(xué)機械工程學(xué)院， 江蘇 南京 210094

測控技術(shù)與儀器專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的研究與實踐

卜雄洙 朱 麗 牛國柱

南京理工大學(xué)機械工程學(xué)院， 江蘇 南京 210094

南京理工大學(xué)測控技術(shù)與儀器專業(yè)自2006年成為江蘇省品牌專業(yè)建設(shè)點以來，對測控技術(shù)與儀器專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式進行了重點研究。通過創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標的確立，制訂了專業(yè)培養(yǎng)方案。對教學(xué)計劃、課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和課程成績考核考評方式等進行了改革，同時結(jié)合本專業(yè)發(fā)展的特色和亮點，從加強師資隊伍、挖掘?qū)W生潛能、改進教學(xué)軟硬件建設(shè)等方面入手，為創(chuàng)新型人才培養(yǎng)建立了良好的平臺。

測控技術(shù)與儀器專業(yè)；創(chuàng)新型人才；培養(yǎng)模式

2l世紀是知識經(jīng)濟強勁發(fā)展的世紀，綜合國力和人力的競爭日趨激烈，培養(yǎng)具有高知識水平、高技能和創(chuàng)新能力的優(yōu)秀人才，已成為我國高等教育改革與發(fā)展的主要任務(wù)和目標[1]。加強學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng),將直接關(guān)系到我國社會主義現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)的興衰成敗,也是高等學(xué)校教育工作者共同面臨的一項重大而緊迫的任務(wù)。由于不同專業(yè)有其特殊性，因此結(jié)合專業(yè)特點開展創(chuàng)新能力的研究和實踐是很有必要的。本文在分析測控技術(shù)與儀器專業(yè)特點的基礎(chǔ)上總結(jié)出測控技術(shù)與儀器創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的基本要求，探討測控技術(shù)與儀器創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)模式，對多年探索和實踐所取得的成果進行介紹。

1 測控技術(shù)與儀器專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)教學(xué)目標定位

測控技術(shù)與儀器專業(yè)作為儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科唯一的本科專業(yè)，其發(fā)展速度是空前的。本專業(yè)以光、機、電、算為學(xué)科基礎(chǔ)，培養(yǎng)基礎(chǔ)厚、知識面廣的寬口徑人才，既符合人才市場的需求，也順應(yīng)信息技術(shù)蓬勃發(fā)展的勢頭。培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識的測控技術(shù)與儀器專業(yè)學(xué)生，除了教學(xué)內(nèi)容與體系必須反映該學(xué)科的基本知識結(jié)構(gòu)和技術(shù)特征，體現(xiàn)專業(yè)領(lǐng)域的新技術(shù)、新方法外，實驗教學(xué)的理念也必須隨之更新，還必須將其付諸實踐，使學(xué)生在校期間既掌握比較扎實的測控技術(shù)與儀器的理論，又具備解決工程測控技術(shù)問題的能力[2]。

南京理工大學(xué)自設(shè)立測控技術(shù)與儀器專業(yè)以來，一直致力于培養(yǎng)適應(yīng)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)需要的，具有較為扎實的基礎(chǔ)知識，具有較強的實踐能力，從事測量與控制系統(tǒng)的運行、維護、管理以及儀器儀表研發(fā)部門從事設(shè)計開發(fā)工作的高技術(shù)人才。特別是自測控技術(shù)與儀器專業(yè)成為江蘇省高校品牌專業(yè)建設(shè)點以來，定位于“省內(nèi)一流、國內(nèi)先進”，在“突出特色，打造亮點”的建設(shè)思路指導(dǎo)下加強了各方面建設(shè)，其中一個重點內(nèi)容就是構(gòu)建本本科專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式。目標在于培養(yǎng)新一代滿足社會需求、適應(yīng)學(xué)科發(fā)展以及具有學(xué)校特色的高層次、高素質(zhì)、具有創(chuàng)新精神與能力的“研究型”和“復(fù)合型”人才。

2 培養(yǎng)方案的制訂

在專業(yè)教學(xué)培養(yǎng)方案的制訂過程中，逐步完善本專業(yè)新的教學(xué)體系，構(gòu)建創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式，深化教學(xué)改革。以兩年為周期，定期進行本科培養(yǎng)計劃的修訂。完善人才培養(yǎng)框架，修訂教學(xué)內(nèi)容，跟蹤科技發(fā)展前沿，及時在教學(xué)中融入最新科研成果，改進教學(xué)方法和手段，完善各項教學(xué)制度，與時俱進，保持專業(yè)特色和亮點。具體實施如下：

（1）根據(jù)學(xué)科發(fā)展特點和學(xué)校要求，及時科學(xué)合理地制訂了專業(yè)教學(xué)計劃。按照拓寬基礎(chǔ)、淡化專業(yè)意識、加強素質(zhì)教育和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的思路，設(shè)計教學(xué)計劃，改變長期以來注重專業(yè)需要和偏重知識傳授的做法。

（2）對課程體系、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進行了改革。改變過去教學(xué)內(nèi)容劃分過細，各門課程過分強調(diào)各自的系統(tǒng)性、完整性的狀況，加強不同學(xué)科之間的交叉和融合方式，推進教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段的現(xiàn)代化。

（3）加強實踐，突出創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和學(xué)生個性發(fā)展，幫助學(xué)生自主學(xué)習(xí)，獨立思考，保護學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新思維，營造崇尚真知、追求真理的氛圍。

3 具體實踐及其成效

3.1 科學(xué)合理地制訂專業(yè)的教學(xué)計劃

圖 1 專業(yè)課程體系結(jié)構(gòu)圖

表1 學(xué)分安排

以培養(yǎng)學(xué)生合理的智能結(jié)構(gòu)和創(chuàng)新素質(zhì)為目標，按照學(xué)科特點、發(fā)展趨勢，研究新形勢下國家對本專業(yè)人才的要求，制訂課程教學(xué)大綱、實驗教學(xué)大綱和教學(xué)文件。以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力為研究核心，將創(chuàng)新設(shè)計思想理念貫穿實施于教學(xué)過程。在制訂教學(xué)計劃時重視必修課、限選課、任選課的學(xué)時比例分配，在課程體系中整合了相關(guān)課程及內(nèi)容，提高了知識傳授效率；加強基礎(chǔ)學(xué)科的教學(xué)，建立了合理的知識結(jié)構(gòu)；加強了工程類課程設(shè)置；加強實驗教學(xué)，強化課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計等實踐性環(huán)節(jié)，盡量設(shè)置較多門類的符合市場需求的專業(yè)任選課讓學(xué)生選修，增加新知識點的傳授。制定的課程體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

專業(yè)課程體系的設(shè)置充分體現(xiàn)了培養(yǎng)“研究型”和“復(fù)合型”人才的特色，課程體系中包括通識教育基礎(chǔ)課程、學(xué)科基礎(chǔ)課程、專業(yè)必修課程、專業(yè)選修課程、實驗課程和集中實踐環(huán)節(jié)等六類；教學(xué)安排中充分體現(xiàn)文理滲透、學(xué)科交叉。具體的學(xué)分安排如表1所示。

近幾年根據(jù)學(xué)科發(fā)展的趨勢，新增了7門課程，修訂了5門課程的教學(xué)大綱。遵循“測控技術(shù)與對象結(jié)合，寓測控技術(shù)于系統(tǒng)”的教學(xué)理念，堅持“寓專業(yè)教學(xué)于科研”的培養(yǎng)模式，培養(yǎng)基礎(chǔ)理論扎實、實踐能力強的特色測控人才。在專業(yè)課程體系中，傳感器原理、測控電路設(shè)計、誤差理論、精密機械設(shè)計、信號與測試系統(tǒng)等核心課程涵蓋了計算機、電子技術(shù)、精密儀器、光學(xué)、檢測技術(shù)等主要知識模塊，為學(xué)生打下了較為扎實的專業(yè)基礎(chǔ)。而單片機原理、虛擬儀器、數(shù)字信號處理技術(shù)等基礎(chǔ)外延課程在加深學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)的同時，拓寬了學(xué)生的學(xué)科知識面。在此基礎(chǔ)上，設(shè)置了C++課程設(shè)計、模擬電路與數(shù)字電路綜合實驗、測控電路課程設(shè)計、精密儀器課程設(shè)計、精密機械課程設(shè)計、智能儀器課程設(shè)計等十幾門實驗實踐課程，構(gòu)成了較系統(tǒng)的實踐教學(xué)體系，著重培養(yǎng)了學(xué)生運用知識能力及科技創(chuàng)新實踐能力。

3.2 改革課程體系、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法

重點是更新教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化課程體系，把高等教育面向21世紀教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革的成果固化到教學(xué)中去[3]。設(shè)置專業(yè)綜合性課程，設(shè)置專業(yè)設(shè)計性實驗，目前超過90%的課程有實驗，其中又有超過90%的課程實驗有綜合性、設(shè)計性實驗。在理論教學(xué)中運用有關(guān)創(chuàng)造性教學(xué)方法，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。教師以啟發(fā)式教學(xué)思想為指導(dǎo)，嘗試運用發(fā)現(xiàn)法、探究法等多種教學(xué)方法，充分運用變式教學(xué)，發(fā)揮教師的導(dǎo)向作用，拓展學(xué)生的思維空間，使教學(xué)過程成為一種有利于學(xué)生產(chǎn)生積極探究的心理和過程。努力將現(xiàn)代教育技術(shù)、計算機仿真技術(shù)運用于教學(xué)中。專業(yè)的全部課程均采用多媒體進行教學(xué)，所有多媒體課件都通過了院系初審和學(xué)校驗收評審，100%獲得多媒體準入許可證。

為了充分調(diào)動和發(fā)揮教與學(xué)雙方的積極性、自主性和創(chuàng)造性，促進學(xué)生知識、能力、素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，形成既能夠體現(xiàn)教學(xué)統(tǒng)一性要求，又能注重因材施教和學(xué)生個性發(fā)展的科學(xué)合理的學(xué)生學(xué)業(yè)評價方式，進一步探索符合現(xiàn)代高等教育教學(xué)規(guī)律的考試制度。為了更加客觀、科學(xué)地考核課程的教學(xué)效果，更加合理、公正地考評學(xué)生的學(xué)習(xí)成績，規(guī)范了考試程序，推進了考試方法的改革，建立了試題庫和試卷庫，提出了通過理論和實踐教學(xué)對課程的基本概念，基本原理、基本模型、基本研究、實現(xiàn)方法及基本應(yīng)用，按照課程性質(zhì)和教學(xué)內(nèi)容的不同，實施了開卷筆試+實驗操作+答辯口試相結(jié)合的模式，著重考核學(xué)生的實際專業(yè)能力，提高課程考試質(zhì)量。通過實施學(xué)生普遍反映考核方法更加靈活，考試的成績更加真實。

3.3 加強教學(xué)管理與師資隊伍建設(shè)

遵循從嚴治學(xué)方針，遵守教學(xué)法規(guī)，貫徹院校規(guī)章制度，建立了良好的專業(yè)教學(xué)質(zhì)量保障體系。堅持教師聽課制度，每學(xué)期聽查課次數(shù)必須達3次以上；聘請富有教學(xué)經(jīng)驗的老教師擔任教學(xué)督導(dǎo)，對教師授課、各項制度的實施、教學(xué)文檔規(guī)范性進行檢查；對課程小組中“開新課”和“新開課”的教師堅持“試講”制度；專業(yè)基礎(chǔ)課程建設(shè)采取“課程負責人”制度，并且要求至少有2名課程主講教師，每年根據(jù)教學(xué)任務(wù)盡量進行輪換以提高課程的整體教學(xué)水平。同時制定了完整的“幫助青年教師過教學(xué)關(guān)”的制度和流程。新引進的年輕教師進校安排做助教，有相應(yīng)的指導(dǎo)教師指導(dǎo)，參與學(xué)科建設(shè)、實驗室建設(shè)、實驗室教學(xué)。青年教師在走上講臺前，所有教學(xué)文檔必須齊備，通過檢查后，再經(jīng)過多次試講，經(jīng)過院系評價過關(guān)才能夠獲得教學(xué)資格。目前本專業(yè)教學(xué)管理制度健全，手段先進，執(zhí)行嚴格；教學(xué)管理改革力度大、效果好；教學(xué)質(zhì)量保證和監(jiān)控體系運行良好；專業(yè)指導(dǎo)委員會能實質(zhì)性、制度性參與人才培養(yǎng)全過程；社會需求調(diào)研和畢業(yè)生質(zhì)量跟蹤調(diào)查制度化、經(jīng)常化；實驗室實行開放管理。這些措施在很大程度上保證了我專業(yè)的教學(xué)質(zhì)量。

圖2 專業(yè)實踐教學(xué)體系

注重加強教師隊伍建設(shè)，積極爭取高層次課題，提高專業(yè)帶頭人知名度，擴大在行業(yè)內(nèi)的影響力；提高專業(yè)教師隊伍整體素質(zhì)，優(yōu)化隊伍結(jié)構(gòu)，梯隊合理。加大青年教師引進和培養(yǎng)，保證專業(yè)健康和可持續(xù)發(fā)展。聘請校外知名專業(yè)人士為客座教授，通過學(xué)術(shù)講座、短期講學(xué)、兼職教授等形式提升現(xiàn)有教師的業(yè)務(wù)水準，加強師資隊伍力量。已與國內(nèi)多名知名專家教授達成協(xié)議，為本專業(yè)本科生舉辦講座，成為專業(yè)研討型課程“測控技術(shù)新進展”的常任教師。每年從東南大學(xué)，南京航空航天大學(xué)，工信部第49研究所等單位聘請國內(nèi)知名專家教授到校為本科生和研究生講授行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的前沿性專題講座；不定期邀請國外知名專家教授到校為我專業(yè)學(xué)生講座。

3.4 突出專業(yè)特色與亮點

在“以教學(xué)為基礎(chǔ)，以學(xué)科研究為導(dǎo)向，以人才培養(yǎng)為根本”的辦學(xué)理念指導(dǎo)下，實施了教學(xué)與科研并重，研究成果向教學(xué)資源轉(zhuǎn)化，科研牽引教學(xué)的辦學(xué)模式，在專業(yè)內(nèi)涵、教學(xué)內(nèi)容等方面形成了特色與亮點。在學(xué)校的大力支持和全體專業(yè)教師的共同努力下，保持、豐富并創(chuàng)新了“動態(tài)參量測試技術(shù)”、“微機電系統(tǒng)測控技術(shù)”兩大專業(yè)特色和亮點，相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容具有鮮明的特色并處于前沿，提升了專業(yè)的整體實力。

（1）保持并豐富了“動態(tài)參量測試技術(shù)”傳統(tǒng)特色與亮點。以國防最高基準、水下導(dǎo)航與發(fā)射平臺為代表的高層次課題的研究，使我專業(yè)掌握了諸多國內(nèi)領(lǐng)先的特種測試計量技術(shù)，并及時轉(zhuǎn)換為教學(xué)資源，出版了具有特色的教材，使信號與測試系統(tǒng)、測試技術(shù)、測試信號處理與分析等專業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容新穎、貼近科研。

（2）開創(chuàng)了“微機電系統(tǒng)測控技術(shù)”的新特色。以承擔多項國家自然科學(xué)基金、國家863計劃等課題為契機，開辟了“微流體數(shù)字化技術(shù)”、“MEMS傳感器”等研究方向，研究成果融入了精密儀器設(shè)計、精密檢測技術(shù)、微慣性傳感器技術(shù)基礎(chǔ)、微機電系統(tǒng)設(shè)計概論等課程，有力地支撐了“精密儀器及機械”專業(yè)方向的建立與發(fā)展。

3.5 加強實踐、突出創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和學(xué)生個性的發(fā)展

現(xiàn)在大部分企業(yè)對畢業(yè)生最強烈的反映是，畢業(yè)生解決實際問題的能力差。知識經(jīng)濟時代需要的是具有創(chuàng)新意識、創(chuàng)業(yè)能力、實踐能力以及人文科學(xué)精神的復(fù)合型人才。實踐性教學(xué)是教學(xué)過程的重要環(huán)節(jié)，它不僅對學(xué)生鞏固理論知識、提高綜合運用所學(xué)知識的能力有重要作用，而且是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新意識的重要環(huán)節(jié)，是落實創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，實現(xiàn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標的必要手段[4]。切實加強學(xué)生的實踐能力培養(yǎng)，重視實踐教學(xué)環(huán)節(jié)建設(shè)，逐步形成三層次的實驗、實踐教學(xué)新體系。如圖2所示。

堅持貫徹“理論課+實驗課+課程設(shè)計”的立體化教學(xué)模式，把基本實驗與課程設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計與綜合性實驗、參與教師科研與自主開發(fā)課題3個層次5個類別有機結(jié)合起來，有步驟地培養(yǎng)學(xué)生的基礎(chǔ)技能、系統(tǒng)設(shè)計能力和研究開發(fā)能力三個不同層次的創(chuàng)新能力。

現(xiàn)有教學(xué)設(shè)備充足，實驗室面向?qū)W生開放，接受學(xué)生實驗預(yù)約，極大地方便了學(xué)生課外科研訓(xùn)練拓展，讓學(xué)生盡早盡快了解和學(xué)習(xí)專業(yè)領(lǐng)域的最新技術(shù)和熱門研究方向并進行相關(guān)實驗，對其能力的提高和就業(yè)選擇提供了巨大的幫助。建設(shè)了“傳感器與測試技術(shù)”、“計算機測控技術(shù)”、“精密儀器與機電測控”和“系統(tǒng)建模與數(shù)據(jù)處理”4個本學(xué)科研究與專業(yè)教學(xué)共享的公共實驗平臺，實驗條件達到了省內(nèi)一流。學(xué)校投入建設(shè)的省級公共實驗平臺與教學(xué)示范中心：工程訓(xùn)練中心、機械基礎(chǔ)、電工電子、力學(xué)也為本專業(yè)實踐教學(xué)提供了良好的教學(xué)條件。在實習(xí)基地方面，簽訂協(xié)議的穩(wěn)定實習(xí)基地2家，滿足了學(xué)生校外生產(chǎn)實習(xí)的要求。同時，針對本專業(yè)相關(guān)領(lǐng)域的最新技術(shù)和熱門研究方向，正在建設(shè)DSP開發(fā)實驗室和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)開發(fā)實驗室。

本專業(yè)教師獲得多項高層次科研課題，科研成果及時體現(xiàn)在教材或教案中；科研經(jīng)費購置的儀器設(shè)備，成為本科生科研訓(xùn)練、研究型實驗、畢業(yè)設(shè)計的支撐條件，有效地發(fā)揮了科研對教學(xué)的牽引與指導(dǎo)作用，使教學(xué)貼近工程實際，學(xué)生的工程能力得到有效提高。

在課堂教學(xué)和實驗教學(xué)實施教學(xué)改革的同時，積極組織學(xué)生參加“全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽”、“江蘇省高等數(shù)學(xué)競賽”、“江蘇省大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽”、“美新杯MEMS傳感器應(yīng)用大賽”等競賽活動，取得了可喜的成績。我專業(yè)學(xué)生先后獲得10項省級畢業(yè)設(shè)計或競賽獎勵，學(xué)生考研上線率穩(wěn)定在40%以上，學(xué)生的一次就業(yè)率達到98%以上。

4 專業(yè)發(fā)展展望

創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式，應(yīng)以理論教學(xué)為基礎(chǔ)，以提高學(xué)生創(chuàng)新能力為主線，以國外同類教學(xué)為參照，以培養(yǎng)國家建設(shè)需要的應(yīng)用型人才為目標，主要從實踐教學(xué)內(nèi)容、實踐教學(xué)的方法、實踐技能培訓(xùn)、基本技術(shù)能力考核和教學(xué)保障措施幾個方面構(gòu)建立實踐教學(xué)體系。我專業(yè)近年來在這些方面進行了研究與探索，并取得了可喜的成效，順利通過江蘇省高校品牌專業(yè)建設(shè)項目驗收。展望下一步工作，我專業(yè)擬組織開展測控領(lǐng)域的大學(xué)生創(chuàng)新大賽、與國內(nèi)外著名儀器廠商開展聯(lián)合辦學(xué)，使學(xué)生及時了解測控領(lǐng)域最新的研究及實用技術(shù)，使得興趣驅(qū)動、學(xué)有余力、在實驗動手能力、創(chuàng)新意識等方面有突出表現(xiàn)的學(xué)生能更好地提升課外科技創(chuàng)新能力。

[1]王金華.論大學(xué)教育與地方高校創(chuàng)新型人才培養(yǎng)[J]. 武漢科技學(xué)院學(xué)報.2009,(1)：49-54

[2]唐孝云,劉京誠. 測控技術(shù)與儀器本科專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)新模式探索與實踐[J]. 中國大學(xué)教學(xué). 2009,(6):30-32

[3]李正.以教學(xué)改革新思路促進創(chuàng)新型人才培養(yǎng)[J]. 中國大學(xué)教學(xué).2008,（7）:10-11

[4]測控技術(shù)與儀器專業(yè)應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)模式的探索[J].遼寧科技學(xué)院報.2008，（2）:55-56

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.06.056

卜雄洙(1966-)，男，朝鮮族，吉林延吉人，南京理工大學(xué)儀器科學(xué)與技術(shù)系主任、教授，博士，博士研究生導(dǎo)師，主要從事振動控制、信號處理以及慣性測量技術(shù)等方面的研究。