以創新性實驗計劃引領測控專業的創新型人才培養

隋修武　焦曉光　葛輝　劉楠　喬通

摘要 本文結合測控技術與儀器專業的學科體系和人才培養目標，提出了以創新性實驗計劃引領創新型人才培養體系的建設思路，介紹了創新性實驗計劃的具體內容及實施方式，分析了其在創新型人才培養中的重要作用。本專業的學生科技競賽獲獎、高就業率和考研成功率充分表明，我們的人才培養效果好、質量高。

關鍵詞 創新性實驗計劃 測控技術與儀器 人才培養模式

中圖分類號：G642文獻標識碼：A

1 創新型人才培養的重要意義

胡錦濤曾在全國科學技術大會上指出：“把增強自主創新能力作為國家戰略，貫穿到現代化建設各個方面，激發全民族創新精神，培養高水平創新人才，形成有利于自主創新的體制機制，大力推進理論創新、制度創新、科技創新，不斷鞏固和發展中國特色社會主義偉大事業?！眹鴥雀鞲咝Ｒ捕紝撔滦腿瞬排囵B作為己任，不斷推進教學改革，采取一系列的措施改進創新型人才培養體系，提高創新型人才培養質量。很多高校借鑒了一些國外高校的做法，在教學活動設計上進行改革，逐漸從側重書本知識和理論教育，實驗教學較少，在實驗過程中學生的參與和師生間、學生間的互動不多的模式向強調對學生獨立思考、自主設計及實踐能力的培養，特別是和測控技術相關的一些課程，更是如此。

2 創新型人才培養模式

創新型人才培養不局限在培養學生的理論基礎，更重要的是培養學生的工程實踐能力，因此高度強化實踐環節，引導學生認真完成實踐環節，培養創新精神和工程素質。實踐教學環節分成三個層次：課內實驗、獨立實踐、開放性實踐。

我們建立的創新型人才培養模式貫穿人才培養的全過程，通過采取開展暑期夏令營，建立課外興趣小組，在本科生中開展測控技術與儀器學科前沿講座，開設創新性設計課程，開設網上科技論壇搭建師生交流平臺等措施，從大一開始就進行創新型人才培養與訓練，建立了大二打基礎，大三做實戰，大四帶大三參加科技競賽獲獎的基本模式，將畢業設計與競賽無縫銜接，本科生在省部級以上科技競賽的獲獎比例達全部學生人數的50%以上。最重要和最有效的一個方法是啟動了大學生創新性實驗計劃，通過一定的資助鼓勵同學參加教師的科研活動，系統地對學生進行綜合素質教育、專業意識教育和創新思維教育，使得學生在創新思維、研究方法、創業能力等各個方面均取得優異成績。

3 創新性實驗計劃的實施

在創新型人才培養模式中，大學生創新性實驗計劃占有重要位置，發揮重要的引領作用。通過國家級、校級、院級大學生創新性實驗計劃的申報與實施，調動全體教師和同學的積極性，以適當的資助和提供學分的方式，激勵學生參加教師的科研活動，進行獨立的創新性設計，從而能快速有效地培養其創新能力。

下面以創新性實驗計劃“三維精密運動平臺運動誤差檢測與補償”為例，介紹其在測控技術與儀器專業的人才培養中的作用和具體實施。三維精密運動平臺在精密機床、微操作機器人、精密儀器儀表等領域有著廣泛的應用，而由于運動機構的制造和裝配的不完善，不可避免地會使運動平臺的實際位移偏離它的名義值，這一誤差常稱為運動誤差，比如直線度運動誤差、角度運動誤差、垂直度誤差等，勢必會對機床、機器人等執行機構的運動精度帶來影響，如果執行機構是測量系統的一部分（如跟蹤式測量），則必然會對測量結果的不確定帶來影響。本項目以精密加工、精密裝配的應用為背景，作為指導教師科研課題的一個子課題，通過對激光干涉測量技術、工業機器人運動學模型的學習與應用，將測控技術與儀器的專業課，包括傳感器技術、信號處理技術、誤差理論、測控電路、運動控制技術、精密機械設計、C語言程序設計、自動控制理論等的集光學、機械、電子、計算機各方面知識于一體，進行全面的綜合運用。精密運動平臺的控制原理結構如圖1所示，把給定位移的值分成名義值和需補償的量，把名義值傳輸到宏動平臺的控制上，通過運動控制卡轉為脈沖信號，步進電機驅動器把脈沖信號轉化成角位移，控制步進電機驅動宏動平臺；將需補償的量傳輸到微動平臺控制上，通過壓電陶瓷控制器驅動微動平臺，宏動平臺與微動平臺配合運動，實現了高精度的運動控制。

由于創新性計劃的啟動是在大二下學期開始，很多專業課程還沒有學到，為此就選拔一部分學有余力，對科研充滿濃厚興趣的同學進行培養，組織申報，采取導師負責制，從項目申報、方案制定到具體實施，都有導師嚴格把關，并接受學院督導組的定期檢查。項目組成員在申報初期對課題的準備就比較充分，理解有一定深度。針對三維精密運動平臺的各運動誤差分量，直線度運動誤差、角度運動誤差、垂直度誤差，提出了相應的檢測手段和補償措施。在實施過程中，借助先進的實驗條件，采用激光干涉儀進行誤差測量，搭建合理的光路系統，減少雜散光的影響，以及環境因素波動對激光波長的影響，測量精度可達0.01微米，精度高；通過測量得到的三維平臺的運動誤差，建立運動機構的位置與誤差關系的數學模型，在實際運動的控制過程中，將三維微動平臺與宏動平臺有機結合起來，進行在線誤差修正與補償；在誤差補償前后，對三維運動平臺的運動精度進行標定和比對，驗證誤差補償效果，完成項目的預期研究成果。在這個過程中，學生得到了全面的鍛煉，掌握了測控技術與儀器領域的先進技術和進行科學研究工作的一般方法，提高了專業知識的應用能力，培育了一定的創新能力，具備了科技資料檢索、科技論文撰寫的技巧，并發表多篇科技論文，完成高水平的創新性實驗研究報告。

4 結語

創新性實驗計劃在人才培養中占有十分重要的位置，起到引領作用。通過設立大學生創新實驗計劃，并有效地組織實施，對于提高學生進行創新性探索的積極性和主動性，培養一定的科學研究能力和創新能力，產生高水平的本科生的科學研究成果都具有重要的意義。我校近三年的學生考研率逐年遞增，就業能力顯著提升，科技競賽獲獎能力與水平不斷增強，都證明了我們的創新型人才培養模式的教學效果十分好。

參考文獻

[1] 何嶺松，王峻峰.用 PC 機上的資源建立測試技術課程實驗教學環境室[J].實驗技術與管理，2005.22（1）：107—110.

[2] 林玉池，畢玉玲，馬鳳鳴等.測控技術與儀器實踐能力訓練教程[M].北京：機械工業出版社，2009.

[3] 隋修武，杜玉紅，岳建鋒，謝望.提高高等院校實驗教學效果的新探索[J].中國校外教育，2009.1：60.

[4] 范福玲，常靜.測控專業學生實踐能力的培養與研究[J].中國現代教育裝備，2010.19：152—153.

[5] 隋修武，桑宏強，李大鵬，張建業.測控技術與儀器專業人才培養模式的新探索.教育教學論壇，2011.12：42—43.