以實(shí)際應(yīng)用為導(dǎo)向的測控專業(yè)電類課程優(yōu)化改革研究

周 圍 王鳳嬌 許艷杰 鄧 倩 張思祥

（河北工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，中國 天津300130）

0 前言

測控技術(shù)與儀器專業(yè)是多個(gè)儀器儀表類專業(yè)合并而成的大專業(yè)，“測控技術(shù)與儀器”是指對(duì)信息進(jìn)行采集、測量、存貯、傳輸、處理和控制的手段與設(shè)備。包含測量技術(shù)、控制技術(shù)和實(shí)現(xiàn)這些技術(shù)的儀器儀表及系統(tǒng)。隨著科技發(fā)展，測控技術(shù)向著集傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、現(xiàn)代光學(xué)、精密機(jī)械等多種高新技術(shù)于一身的系統(tǒng)發(fā)展，其功能向著集數(shù)據(jù)采集、信號(hào)傳輸、信號(hào)處理、控制等為一體的測控過程發(fā)展。

我校的測控技術(shù)與儀器專業(yè)，其前身是精密儀器專業(yè)，是在20世紀(jì)60年代興起的一個(gè)專業(yè)，在我校的發(fā)展史上也曾書寫過輝煌，但是在近些年來的發(fā)展中由于專業(yè)調(diào)整，新老教師的更替以及對(duì)自己專業(yè)定位不準(zhǔn)確，致使我校的測控專業(yè)沒能跟上科技發(fā)展的步伐，表現(xiàn)在專業(yè)課程體系上暴露出以下的一些問題。1）專業(yè)定位培養(yǎng)與學(xué)科發(fā)展、社會(huì)對(duì)測控領(lǐng)域人才的要求存在一定滯后；2）專業(yè)的發(fā)展方向和專業(yè)特色不夠明顯；3）專業(yè)課程體系的系統(tǒng)性較差，部分教學(xué)內(nèi)容不合理；4）實(shí)踐教學(xué)方式較為單一，內(nèi)容不夠豐富；5）各專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)之間、課程理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)之間不夠協(xié)調(diào)。如專業(yè)實(shí)驗(yàn)之間各自為政、課程與實(shí)驗(yàn)銜接不好、課內(nèi)與課外相互獨(dú)立、教學(xué)實(shí)驗(yàn)與科研實(shí)驗(yàn)相互分離等問題。

所以進(jìn)一步凝練專業(yè)發(fā)展方向，調(diào)整和明確專業(yè)特色，優(yōu)化課程體系及課程群，提升理論與實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，為全面提升我校測控專業(yè)教學(xué)質(zhì)量探索一條新的途徑已經(jīng)迫在眉睫。

1 改革目標(biāo)

（1）凝練專業(yè)特色“面向?qū)嶋H應(yīng)用的的測控系統(tǒng)”。

（2）優(yōu)化調(diào)整專業(yè)課程體系，使之適應(yīng)“面向?qū)嶋H應(yīng)用的的測控系統(tǒng)”的主線。

（3）完善科學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，提升實(shí)驗(yàn)室的裝備水平。

2 改革方案的實(shí)施

2.1 專業(yè)特色的凝練

測控技術(shù)即“測量”和“控制”的技術(shù)，測控技術(shù)與儀器即“測量技術(shù)”、“控制技術(shù)”和實(shí)現(xiàn)它們的儀器與系統(tǒng)，一個(gè)測控系統(tǒng)可以表示成圖1的結(jié)構(gòu)。

圖1 測控系統(tǒng)

根據(jù)測控專業(yè)的特點(diǎn)和我系的實(shí)際情況總結(jié)出“面向?qū)嶋H應(yīng)用的測控系統(tǒng)”為培養(yǎng)特色。專業(yè)課程調(diào)整、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和實(shí)踐環(huán)節(jié)的優(yōu)化都將圍繞此主線展開。

測控專業(yè)的學(xué)生畢業(yè)生應(yīng)該具備的能力是：掌握測控系統(tǒng)中各個(gè)模塊的專業(yè)知識(shí)，具有根據(jù)用戶的要求設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能的測控系統(tǒng)的能力。

2.2 測控專業(yè)電類課程的優(yōu)化和調(diào)整

我系的專業(yè)課程設(shè)置基本上圍繞上述測控系統(tǒng)來展開設(shè)置，但是目前存在一些問題，主要為一些課程內(nèi)容的重復(fù)、不同課程之間的銜接不當(dāng)、學(xué)期設(shè)置的不合理以及沒有更多的去考慮實(shí)際應(yīng)用所需。我們主要想從以下幾方面對(duì)專業(yè)課程進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。

合并《單片機(jī)原理》和《單片機(jī)接口技術(shù)》兩門課合并為《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》一門課，重新規(guī)劃《單片機(jī)原理》和《測控系統(tǒng)原理與技術(shù)》的重點(diǎn)內(nèi)容，避免《傳感器》、《測控電路》和《現(xiàn)代檢測技術(shù)》課程的重復(fù)內(nèi)容，《傳感器》提前《測控電路》一學(xué)期開設(shè)，增設(shè)電路繪制、C語言軟件編程、光學(xué)測量和工業(yè)檢測技術(shù)等方面的選修課程，調(diào)整之后就能對(duì)“面向應(yīng)用的測控系統(tǒng)”特色主線進(jìn)行支撐如圖2所示。

圖2 以專業(yè)課程為支撐的測控系統(tǒng)

2.3 完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)

加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，提升實(shí)驗(yàn)室的裝備水平。通過自主開發(fā)以及和知名企業(yè)合作整體提升實(shí)驗(yàn)室的裝備水平，使之能夠很好的滿足本專業(yè)學(xué)生的課程實(shí)驗(yàn)、專業(yè)課程實(shí)踐、畢業(yè)設(shè)計(jì)、科技比賽和自主實(shí)驗(yàn)等環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)。

優(yōu)化各個(gè)課程實(shí)驗(yàn)間的銜接。通過《傳感器》實(shí)驗(yàn)完成實(shí)際應(yīng)用中各種物理量信號(hào)的采集，形成信號(hào)采集模塊；通過《測控電路》實(shí)驗(yàn)完成對(duì)前面環(huán)節(jié)中傳感器信號(hào)的調(diào)理，包括放大、濾波、調(diào)制解調(diào)等，形成信號(hào)調(diào)理模塊，為主控系統(tǒng)的采集奠定基礎(chǔ)；同時(shí)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)、PLC實(shí)驗(yàn)以及虛擬儀器實(shí)驗(yàn)可以組建主控模塊，采集調(diào)理模塊的信號(hào)以及控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。這樣信號(hào)采集模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、主控模塊和執(zhí)行模塊組成了一套完整的測控系統(tǒng)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，學(xué)生可以根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用情況利用此系統(tǒng)進(jìn)行完善和擴(kuò)充，從而設(shè)計(jì)出具有一定實(shí)際功能的測控系統(tǒng)。

圖3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系與測控系統(tǒng)之間的關(guān)系圖

加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)。通過課程實(shí)驗(yàn)、專業(yè)課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、科技作品設(shè)計(jì)以及各種電子設(shè)計(jì)比賽豐富學(xué)生的實(shí)踐內(nèi)容，提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，組建測控系統(tǒng)并解決實(shí)際問題的能力，從而提高學(xué)生就業(yè)的競爭能力以及對(duì)科技發(fā)展的適應(yīng)能力。

3 關(guān)鍵問題的解決

為適應(yīng)“組建面向應(yīng)用的的測控系統(tǒng)”的主線，完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，提升實(shí)驗(yàn)室的裝備水平是本次改革需要解決的關(guān)鍵問題。因?yàn)橹挥袑?shí)驗(yàn)室建設(shè)好才能保證各個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)的順利完成，才能加深學(xué)生對(duì)整個(gè)測控系統(tǒng)的了解，才能提高組建測控系統(tǒng)的能力。

解決此問題的途徑有兩個(gè)：自主開發(fā)以及和與知名企業(yè)合作。對(duì)于成熟的具有簡單功能的模塊，老師可自主開發(fā)，既能達(dá)到目標(biāo)，又能降低成本。對(duì)于復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)，可以和企業(yè)合作，通過聯(lián)合參加電子類比賽獲得資助，或者直接購買的方式提升實(shí)驗(yàn)室設(shè)備。

4 結(jié)論

1）凝練并形成本專業(yè)的培養(yǎng)特色。緊緊圍繞“組建面向應(yīng)用的測控系統(tǒng)”主線來調(diào)整課程體系，完善實(shí)踐環(huán)節(jié)，優(yōu)化畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。逐步形成兩大系統(tǒng)，即以傳感器、測控電路和信號(hào)與系統(tǒng)為支撐的“測量系統(tǒng)”和以單片機(jī)與接口技術(shù)、可編程控制器（PLC）和虛擬儀器（LabVIEW）為支撐的“控制系統(tǒng)”，加之以光學(xué)檢測、工業(yè)測量與控制為支撐的實(shí)際應(yīng)用，從而組建面向應(yīng)用的測控系統(tǒng)。

2）優(yōu)化了專業(yè)課題體系；通過此次教學(xué)改革可以解決測控專業(yè)的一些專業(yè)課的內(nèi)容重復(fù)，學(xué)期設(shè)置不和合理，以及課程之間知識(shí)的銜接不連貫等問題，最終能夠使得專業(yè)課程體系更加科學(xué)、合理和完善。

3）完善了科學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系；通過此次改革優(yōu)化本專業(yè)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，使得課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)、專業(yè)課程實(shí)踐環(huán)節(jié)、畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更加豐富、合理、更加面向?qū)嶋H應(yīng)用。同時(shí)能捋順各個(gè)環(huán)節(jié)之間的關(guān)系，使之能夠相互銜接、彼此支撐于服務(wù)。

4）加強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，提升實(shí)驗(yàn)室的裝備水平。通過自主開發(fā)以及和知名企業(yè)合作整體提升實(shí)驗(yàn)室的裝備水平，使之能夠很好的滿足本專業(yè)學(xué)生的課程實(shí)驗(yàn)、專業(yè)課程實(shí)踐、畢業(yè)設(shè)計(jì)、科技比賽和自主實(shí)驗(yàn)等環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)。

5）提升了本專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量。通過專業(yè)課程體系的優(yōu)化和實(shí)踐環(huán)節(jié)的豐富與完善，整體提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力、組建測控系統(tǒng)并解決實(shí)際問題的能力，從而提高學(xué)生就業(yè)的競爭能力以及對(duì)科技發(fā)展的適應(yīng)能力。

通過此次改革，凝練了自己專業(yè)的特色，優(yōu)化了課程安排，加強(qiáng)了實(shí)踐環(huán)節(jié)，從而總體上提高了學(xué)生在實(shí)際應(yīng)用中設(shè)計(jì)測控系統(tǒng)的能力。

［1］黃新,等.測控專業(yè)“卓越計(jì)劃”課程體系改革與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2015（13）1：83-87.

［2］鐘秉翔.測控技術(shù)與儀器專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革實(shí)踐[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2015（15）2：97-100.

［3］李文濤.測控技術(shù)與儀器專業(yè)工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式改革[J].中國冶金教育，2014（2）：8-11.

［4］王莉,等.測控技術(shù)與儀器專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究與實(shí)踐[J].大學(xué)教育，2014（6）：97-99.

［5］陳如清,等.測控技術(shù)與儀器專業(yè)課程體系改革實(shí)踐與整體優(yōu)化研究[J].嘉興學(xué)院學(xué)報(bào)，2013（25）3：137-142.

［6］戴蓉,等.測控技術(shù)與儀器專業(yè)卓越工程師課程體系整體優(yōu)化研究[J].中國電力教育，2013（28）38：82-85.

［7］凌振寶,等.測控技術(shù)與儀器專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)[J]，實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2012（35）5：119-122.

［8］張文娜,等.測控技術(shù)與儀器專業(yè)課程體系整體優(yōu)化研究[J].高等教育研究學(xué)報(bào)，2008（31）2：33-37.

［9］馮璐.測控技術(shù)與儀器專業(yè)課程體系研究[J].吉林工程技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2012（28）1：26-30.