優(yōu)化機械測控技術(shù)課程體系的研究

摘要：對機械類測控技術(shù)課程體系的結(jié)構(gòu)進行分析，在精品課程建設(shè)的平臺上，深入優(yōu)化控制工程基礎(chǔ)、測試技術(shù)、微機原理與接口技術(shù)、電氣控制及PLC、測控技術(shù)與儀器專業(yè)英語、微機測控系統(tǒng)軟件設(shè)計等機械類測控技術(shù)課程群建設(shè)。通過優(yōu)秀教材的出版、實踐環(huán)節(jié)的改進和網(wǎng)絡(luò)教學資源的建設(shè)，突顯蘭州交通大學機械測控技術(shù)課程體系服務鐵路，機電結(jié)合的特色。

關(guān)鍵詞：測控技術(shù)；課程建設(shè)；教學改革

作者簡介：殷紅（1978-），女，四川都江堰人，蘭州交通大學機電工程學院，副教授；彭珍瑞（1972-），男，甘肅民勤人，蘭州交通大學科技成果轉(zhuǎn)化中心，教授。（甘肅 蘭州 730070）

基金項目：本文系蘭州交通大學重點教學改革項目（項目編號：JG2012Z03）的研究成果

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）35-0078-03

蘭州交通大學機械工程、車輛工程、載運工具運用工程3個省級重點學科的專業(yè)基礎(chǔ)課程體系都包含了機械測控技術(shù)課程群平臺體系。在近30年的課程改革發(fā)展中，機械測控技術(shù)課程體系一直是蘭州交通大學（以下簡稱“我校”）重點建設(shè)的課程群之一。隨著現(xiàn)代測控技術(shù)的發(fā)展，為了更好地與鐵路及其它交通運輸領(lǐng)域的先進測控技術(shù)緊密結(jié)合，提高教學效果，對機械類測控技術(shù)課程體系的優(yōu)化研究勢在必行。[1]

我校機械測控技術(shù)重點課程群建設(shè)隨著教育部實施的“高等學校本科教學質(zhì)量與教學改革工程”而啟動，開啟了具有我校特色的測控技術(shù)類課程體系的重構(gòu)和優(yōu)化工作。[2]在課程體系的改革建設(shè)中，以“服務鐵路，機電結(jié)合”為指導思想，與實際工業(yè)測控技術(shù)緊密結(jié)合，在課程體系、教學內(nèi)容、教學方法、教學手段、實踐教學等方面進行了有效的優(yōu)化研究，彰顯了我校的鐵路優(yōu)勢，突出我校測控專業(yè)的特色。第一，解決了機械測控技術(shù)發(fā)展與教學內(nèi)容、手段之間如何銜接的關(guān)系問題。第二，解決了理論教學與實踐教學的關(guān)系以及實驗實習教材和設(shè)備缺乏的問題。第三，解決了長期以來青年教師實踐能力薄弱、學生動手能力差的問題。

一、課程體系結(jié)構(gòu)

蘭州交通大學機電工程學院的機械測控技術(shù)類課程體系包括“機械控制工程基礎(chǔ)”、“測試技術(shù)”、“微機原理與接口技術(shù)”、“電氣控制及PLC”、“測控電路”、“測控技術(shù)與儀器專業(yè)英語”、“微機測控系統(tǒng)軟件設(shè)計”等課程，為機電學院各專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)平臺課程和測控技術(shù)與儀器專業(yè)的專業(yè)教育的主干課程體系。一般課程體系構(gòu)成如圖1所示。

目前，機械測控類課程每年授課人數(shù)達800多人，涉及機械設(shè)計制造及其自動化、車輛工程、工業(yè)工程、測控技術(shù)與儀器、熱能動力工程、材料成型與控制等多個專業(yè)。主講和輔導教師形成了教授、副教授、講師和助教組成的合理梯隊，為培養(yǎng)機械類學生的工程應用能力做出了顯著的貢獻。然而，如何將測控技術(shù)的最新研究成果納入課程教學，如何適應地方高校擴招以來，機械測控技術(shù)課程群教學面臨大眾化教育轉(zhuǎn)型的問題，成為新形勢下教學改革的關(guān)鍵。

為了適應鐵路發(fā)展的需求，使課程間的關(guān)系更加緊密，授課效率更高，測控對象更加明確，對課程體系進行優(yōu)化，改革后如圖2所示。這些專業(yè)教育課程與學科基礎(chǔ)課程和實踐教育部分密切聯(lián)系。只有有機考慮各課程之間的內(nèi)容銜接關(guān)系和知識更新，優(yōu)化課程體系結(jié)構(gòu)，才能有力地突出鐵路機械測控技術(shù)的特色。

隨著機械測控技術(shù)重點課程群建設(shè)深入開展、校級精品課程“機械測試技術(shù)”和省級精品課程“機械控制工程”平臺的搭建、歷年來對教學中出現(xiàn)的弊端的資料積累、學生就業(yè)趨勢的分析調(diào)查，[3]對全面調(diào)整機械測控技術(shù)的課程體系打下了較好的基礎(chǔ)。在課程體系的優(yōu)化中，緊密聯(lián)系我校自身的優(yōu)勢，結(jié)合測控系的師資特點和硬件設(shè)施，優(yōu)化改革機械測控技術(shù)的課程體系，突出我校面向鐵路的辦學特色，使課程體系結(jié)構(gòu)實現(xiàn)重點突出，特色鮮明，詳略得當?shù)奶攸c，提高教學效果。

二、課程體系優(yōu)化建設(shè)的思路

機械測控技術(shù)課程體系的優(yōu)化參考知名特色測控專業(yè)的辦學水準，準確定位具有我校鐵路機械測控技術(shù)特色的辦學思路，充分利用精品課程建設(shè)的帶動作用，編寫優(yōu)秀教材，改革實踐體系，加強學生測試與控制實踐的動手能力和設(shè)計創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。[4]實施課程體系與實踐環(huán)節(jié)的重構(gòu)和優(yōu)化，全面提高教學質(zhì)量。

教學改革中秉承寬領(lǐng)域、厚基礎(chǔ)、重應用的辦學思想。課程體系所涵蓋的理論教育和實踐教學的內(nèi)容基本參考了清華大學、天津大學、華中科技大學、北京交通大學等特色測控類課程的教學計劃。但各學校的特點和主要面向的工業(yè)領(lǐng)域以及師資特點不同，所以并不都完全適合我校的專業(yè)建設(shè)。我校測控技術(shù)課程體系經(jīng)過長期的建設(shè)，在課程體系、教學內(nèi)容和課程群建設(shè)上不斷探索。考慮各課程之間的相互聯(lián)系，避免出現(xiàn)內(nèi)容重復講授，也避免有些重要內(nèi)容在各門課程中都沒有深入闡述的情況。這對于在有限而珍貴的課時中講授更多現(xiàn)代測控知識的教學理念是非常關(guān)鍵的。

另一方面，在整個課程體系中，課程前后銜接的優(yōu)化研究也非常重要。課程的設(shè)置需突出學校的辦學特色，重點指向鐵路機車車輛測控對象的特點，同時兼顧一般工業(yè)過程的測控技術(shù)，提高教學效果和教學效率。充分利用師資力量和設(shè)備資源，在課程體系的安排上突出鐵路機械測控的特點。

同時，在有限的實踐教學環(huán)節(jié)中應充分訓練學生在檢測與控制技術(shù)方面的動手能力，與重點課程的理論教育有機結(jié)合，進一步提高教學效果，真正實現(xiàn)工程型人才的培養(yǎng)，做到與大交通、新測控的發(fā)展與時俱進，與鐵路及其它交通運輸領(lǐng)域的先進測控技術(shù)緊密結(jié)合。

三、實施方法與效果

在整個課程體系的改革中，緊密聯(lián)系我校自身的優(yōu)勢，結(jié)合測控系的師資特點和硬件設(shè)施，優(yōu)化機械測控技術(shù)的課程體系，突出我校測控專業(yè)的辦學特色，合理優(yōu)化課程設(shè)置，提高教學效果。參考全國各大高校優(yōu)秀的測控專業(yè)辦學單位的課程體系，分析我校和他校在課程體系建設(shè)上可參考的類同之處和區(qū)別，在此基礎(chǔ)上突出鐵路機械測控的特色，為我校測控專業(yè)及機電學院專業(yè)基礎(chǔ)平臺課程體系建立完整的測控技術(shù)課程體系。

1.課程內(nèi)容的優(yōu)化

在原有課程體系的基礎(chǔ)上，刪減重復出現(xiàn)的內(nèi)容，加強現(xiàn)代測控技術(shù)知識的滲透，強調(diào)鐵路及相關(guān)運輸領(lǐng)域中的測控對象實例。由圖2的結(jié)構(gòu)可知，在整個課程體系的設(shè)置中，以機車車輛為最終測控對象，側(cè)重機械類測控技術(shù)知識體系的構(gòu)建。

將學科基礎(chǔ)部分和專業(yè)教育部分的課程有機對應，形成知識良好的繼承性，去除知識講解的冗余，避免知識銜接的斷裂。使實踐教育中具有鐵路特色的機械類測控對象的工程應用能力的培養(yǎng)水到渠成。

在教學進程計劃的優(yōu)化中，強化機械類課程的設(shè)置，加強機械與測控教學的聯(lián)系。弱化光學類的課程教學，電氣類課程根據(jù)機械測控課程的進程適當調(diào)整教學計劃。服務于機械方向測控人才的培養(yǎng)目標，圍繞機械測控課程的教學主線，對專業(yè)教育課體系進行優(yōu)化建設(shè)。

2.立體化教學系統(tǒng)的建立

教學團隊圍繞機械測控技術(shù)課程群建立了由課程教材、實驗教材、電子教案、網(wǎng)上資源庫、試題庫、遠程實驗系統(tǒng)和自動命題系統(tǒng)組成的立體化教學系統(tǒng)（如圖3所示）。

在高等教育出版社出版的《測試技術(shù)》、《控制工程基礎(chǔ)》教材確立為國家級“十一五”規(guī)劃教材，并參加全國多媒體課件大賽。同時在電子工業(yè)出版社等出版的《測控技術(shù)與儀器專業(yè)英語》、《電氣控制與PLC》、《面向?qū)ο蟮臏y控系統(tǒng)軟件設(shè)計》、《單片機原理與應用系統(tǒng)設(shè)計》等，都是該課程體系中重要的支撐資源，這些教材在國內(nèi)十多所高校推廣使用，效果良好。

根據(jù)課程內(nèi)容編寫的實驗教材和遠程實驗系統(tǒng)進一步鞏固了學生的學習效果和實踐能力。[5]網(wǎng)上資源的建設(shè)開闊了學習的視角，打破了學習的時間和空間限制，加強了各門課程知識間的聯(lián)系。[6]自動命題系統(tǒng)提高了測試的效率和公平性，也為學生自主檢測學習效果提供了便捷的途徑，更有助于提高學習的主動性。

課程建設(shè)注重課內(nèi)與課外學習相結(jié)合，理論與實踐學習相結(jié)合，課堂資源與網(wǎng)絡(luò)資源相結(jié)合，為學生提供立體多維的學習環(huán)境，提高工科院校學生的工程創(chuàng)新能力。[7]

課程建設(shè)充分利用我校的鐵路優(yōu)勢，突出我校機械類測控技術(shù)教育的特色，面向工程應用型人才建設(shè)目標，建立完善的專業(yè)基礎(chǔ)平臺課程體系，將課程體系建設(shè)推向“知識、能力、素質(zhì)型”大眾工程應用型教育。

同時，也積極探索試點班級的精英教育，在“詹天佑班”的建設(shè)中開展的控制工程雙語教學拓展的學生的專業(yè)視野，縱深推進了測控技術(shù)課程體系的精英化教育。[8]

精品課程的建設(shè)是課程體系優(yōu)化的平臺，在“控制工程基礎(chǔ)”、“測試技術(shù)”、“測控系統(tǒng)軟件設(shè)計”等省校級精品課程和網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)成果的基礎(chǔ)上，充分利用其輻射帶動作用，啟動其它課程全面改革的進程，帶動機械測控技術(shù)課程體系的優(yōu)化，從根本上實現(xiàn)測控專業(yè)課程體系的科學性改革。

3.加強實踐教學

機械測控技術(shù)課程體系的實踐教學占總教學工作量的27.8%，占據(jù)教學內(nèi)容中的重要地位。實驗教學在培養(yǎng)學生在信息檢測和控制工程領(lǐng)域的動手能力、設(shè)計能力和創(chuàng)新能力方面發(fā)揮著重要作用，在培養(yǎng)學生信息處理、工業(yè)檢測、微機測控、智能儀器及傳感技術(shù)、機電一體化方面的實踐能力上起到舉足輕重的作用，為工程型人才的培養(yǎng)打下堅實的基礎(chǔ)。

在實踐教學的改革中，采用了“課堂教學——實驗實訓——科學研究”三者緊密結(jié)合的實踐教學模式。學生參與教師科研工作，結(jié)合課堂內(nèi)容自主開發(fā)實驗平臺，為學生提供了自主探索的實踐學習環(huán)境。遠程實驗系統(tǒng)，實現(xiàn)了教育資源的共享，使教學方式更加靈活。加大測控系統(tǒng)設(shè)計、單片機、PLC、電子工藝實訓等重點課程的課程設(shè)計力度，調(diào)整金工實習的內(nèi)容和課時，突出測試和控制的設(shè)計能力和創(chuàng)新能力。

為了增加學生的認識廣度，解決實驗設(shè)備有限和實驗項目多的矛盾，可以將虛擬實驗室和常規(guī)實驗室相結(jié)合，兼顧學生動手實踐和對高新測控技術(shù)的感官認識和仿真操作能力，使實驗體系的改進得以實現(xiàn)。通過基礎(chǔ)實驗室、測控實驗室、金工實習基地、計量實習基地、校內(nèi)外科研基地和校外實習基地的強化訓練，不僅豐富實驗內(nèi)容，也可以帶動學生參加科研實踐，提高動手能力，增加對工業(yè)工程問題的認知。

4.師資隊伍的建設(shè)

師資隊伍的建設(shè)是保障教學質(zhì)量的關(guān)鍵。課程組由治學嚴謹?shù)馁Y深老教授督導，建立了培養(yǎng)中青年教師的平臺，探索出可以不斷培養(yǎng)出優(yōu)秀中青年教師的良好機制，建設(shè)了一支結(jié)構(gòu)合理、學歷層次高的優(yōu)秀教學團隊。

教學團隊成員一直以來不斷研究測控技術(shù)類專業(yè)平臺課程及其實踐環(huán)節(jié)的教學改革，將測控系的教學特點與檢測技術(shù)與智能控制研究所的科研內(nèi)容相結(jié)合，以科研促教學，不斷優(yōu)化和改革教學形式和內(nèi)容。近年來，獲得省級教學成果獎1項，“教學名師”等榮譽稱號13人次，承擔教改項目4項，實驗教改項目3項，省級和校級精品課程各1門，發(fā)表教學科研論文100多篇，出版教材8部。

四、結(jié)束語

蘭州交通大學機械測控技術(shù)課程體系已發(fā)展多年。為了適應測控技術(shù)發(fā)展的腳步，與鐵路機械測控對象緊密結(jié)合，對課程體系進行優(yōu)化。課程體系的改革以精品課程建設(shè)和編寫優(yōu)秀教材為切入點，參考知名特色測控專業(yè)的辦學水準，準確定位我校具有鮮明特色的測控技術(shù)課程體系的建設(shè)方向；以專業(yè)教育課的體系重構(gòu)優(yōu)化為重點，突出鐵路機械測控技術(shù)課程的主要脈絡(luò)特點；通過實踐體系的改革，切實提高學生的檢測與控制的動手能力和設(shè)計創(chuàng)新能力；通過精品課程建設(shè)的帶動作用，加強各門課程內(nèi)部的細節(jié)建設(shè)，全面提高教學質(zhì)量。宏觀調(diào)整與微觀建設(shè)同步進行，課程體系的重構(gòu)與實踐環(huán)節(jié)的配套改進，使機械測控技術(shù)新課程體系改革的實施最終收到良好效果。

參考文獻：

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（責任編輯：王意琴）