測控技術與儀器專業“互動型”實踐環境構建

凌啟輝，趙前程，楊書儀，戴巨川，王廣斌

(湖南科技大學 機電工程學院，湖南 湘潭 411201)

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測控技術與儀器專業“互動型”實踐環境構建

凌啟輝，趙前程，楊書儀，戴巨川，王廣斌

(湖南科技大學 機電工程學院，湖南 湘潭 411201)

摘要：針對測控技術與儀器專業涉及知識面廣、技術更新周期短等特征，結合湖南科技大學測控技術與儀器專業教學實際經驗，建構并實施了以“一器兩室”為基礎、科技競賽為牽引、各類項目為契機和專業綜合設計及畢業設計為核心的“互動型”實踐教學環境培養模式，使學生的創新意識在“互動型”實踐環境中自然產生，實踐能力在“互動型”實踐環境中主動提升。

關鍵詞：互動；實踐環境；創新意識；工程實踐能力

人才培養質量是衡量高等學校辦學水平的最重要標準[1]。在就業形勢日趨嚴峻的現實條件下，人才培養質量也是保證就業的根本措施[2]。測控專業涉及機械、電子、計算機及光學等多學科知識，技術發展日新月異、迭代更新周期不斷縮減。為了應對行業發展現狀，各高校必須不斷地探索實踐，力求持續優化人才培養模式，突出自身專業辦學特色，這也是在高等教育大眾化新形勢下高校賴以生存和發展的重要戰略。

1存在問題探討

一是傳統教育在對測控技術與儀器專業人才的創新精神和實踐能力的培養上，難以滿足社會高速發展的要求。傳統教育重在知識的傳輸，對創新精神和實踐能力強化不足，畢業生就業后難以短時間適應新知識、新技術快速涌現的行業。二是傳統的人才培養環境無法滿足測控技術與儀器專業創新型、實踐型人才的培養要求。傳統的人才培養環境以教師單向知識傳輸為主，學生被動接受，主動參與探索、實踐的環節薄弱，滿足于模仿式實踐，創新精神、實踐能力難以有效培養。

2“互動型”實踐環境培養對策及成效

實踐是鞏固理論知識和培養實踐能力的有效途徑[3-5]，是測控專業培養學生創新精神和工程實踐能力的必須環節。“互動型”實踐是老師與學生、學生與學生之間相互影響的雙向活動；“互動型”實踐環境是理論聯系實際、提高學生動手能力、增強創新意識和提升創新熱情的重要平臺。

2.1以“一器兩室”為基礎，創建互補式“互動型”實踐環境

“一器兩室”互動實踐平臺如圖1所示，以自主研發實踐教學儀器(一器)為基礎，搭建由學生自由工作室和學生開放性實驗室(兩室)構成的“一器兩室”互動型實踐環境，開展驗證性實驗、創新性實驗，為生生、師生之間提供了靈活多樣的發現問題、探討問題、解決問題的模式。

圖1　“一器兩室”互動實踐平臺

加強驗證性實驗環節互動，夯實專業基礎知識和技能。驗證性實驗環節包括專業基礎實驗和綜合實驗，是測控專業的必備實踐教學環節，專業基礎實驗主要目的是實現抽象理論知識的感性認識，專業理論知識、技術的重復性驗證，功能比較單一，一般只涉及單課程知識，如信號與系統課程實驗；綜合性實驗主要目的是工業現場技術的實驗室再現，環節較為復雜，通常涉及多學科知識，與交叉性課程配套，如測控儀器設計課程實驗。在這種實踐環境中，學生可以觀摩教師動手實踐，也需要親手實踐，操作實驗裝置，分析實驗結果，解釋實驗中出現的各種現象；教師通過觀察學生在實踐中容易出現的問題，可以掌握他們對知識理解的薄弱環節，從而改善教學方式。

突出創新性實驗環節互動，培養創新意識和工程實踐能力。創新性實驗是指借助一定的實驗設備，學生有較大的再組合、再設計自由度。例如：在創新性實驗環節中，教師給定實驗的基本目標“實現電機的正反轉控制”，要求學生自主制定實驗方案，在同一個班級中就出現了多種不同的方案，學生在教師指導下對方案進行細化后自行完成硬件和軟件設計，最后根據實驗結果，由教師引導從成本、精度、可靠性等方面進行對比、分析和討論。這種培養模式充分調動了學生的積極性，培養了學生的創新意識，同時有效鍛煉了實際動手能力。

2.2以科技競賽為牽引，營造引領式“互動型”實踐環境

“互動型”科技競賽環境是以組織或參加各類型的科技競賽為牽引，采用多導師指導模式，讓參與競賽的學生有機會與多位老師深層次交流，師生產生創新共鳴。少數學生參與科技競賽，營造出實踐氛圍，能夠引領更多學生參與到實踐中來。科技競賽鼓勵學生自主選題，要求在有限時間內完成作品，迫使學生團隊協作、發散思維、集中攻關、親手實踐，這樣有效鍛煉了學生面對新問題、新情景時的應變能力，提升了他們的創新意識和實踐能力。教師在指導過程中能夠感受到年輕學子的創新活力，激發教師的創新靈感，有助于突破自身的定向思維，改善教學科研模式。表1為近年來測控專業學生獲得的各類學科競賽獎項。近5年的獲獎學生中，相當部分考取了北京航天航空大學、中南大學和湖南大學等學校研究生，或者到富士康、三一重工、中聯重科和江麓集團等知名企業就業并迅速成為其所在單位的技術骨干，顯示了這種“互動型”實踐環境對人才培養的有效性和必要性。

2.3以各類教師項目為契機，樹立啟發式“互動型”實踐環境

以老師科研項目為依托，鼓勵學生參加到老師的科研創新項目中，是培養學生創新能力的一個有效途徑。如“基于聲發射信號特征的高速焊凝固熱裂紋在線檢測方法研究”和“礦山裝備智能診斷、健康維護方法與技術”等多項國家級、省部級及企業自主創新相關項目。這些項目的實施過程中，由測控系多位骨干教師參與組建技術研發團隊，開展技術攻關，選拔部分測控專業優秀學生跟進參與到項目研發中，學生通過參與可以了解學科的最新知識，刺激自己產生新想法，充分釋放創新活力。

表1　測控技術與儀器專業學生獲得的主要科技競賽獎項

以學生創新項目為依托，鼓勵學生自主創新。創新項目是根據學生興趣自主選題，自由組成團隊，老師加以指導完成，是一個完全“開放”“自由”的學習過程。在創新項目實施中，項目主持人是學生，項目的實施者是學生，一切由學生自己運行，充分發揮了學生的主體作用，學生在學習過程中不斷積累專業知識。而教師重在根據學生的特點加以指導和啟發，輔導制訂項目計劃，指導學生查閱文獻資料，幫助學生正確對待繼承與創新的關系，充分發揮了教師的指導作用。如“基于ARM和μCOS-II的礦井提升機數字化監控系統的研制”和“基于虛擬儀器的三容水箱液位控制系統實驗設計”等創新項目緊扣工程實踐，項目一般以5人左右的學生為科研團隊，使學生們在實踐過程中學會組織協調、分工合作，鍛煉了學生的團隊協作精神，極大地激發了大學生參與科研的興趣，使學生在參與解決工程實際問題的過程中得到真槍實彈的訓練，提升了大學生的創新熱情和創新能力。

2.4以專業綜合設計和畢業設計為核心，構造遞進式“互動型”實踐環境

測控技術與儀器專業在第七學期末設置了專業綜合課程設計，第八學期設置了畢業設計環節。在開展專業綜合課程設計時，學生已完成了所有理論課程的學習。具體實施方式是，5～6人為一組，教師給定或學生自主選題，要求做出產品實物，突出團隊協作精神和創新意識，將整個設計過程劃分為整體方案設計、結構設計、硬件設計、軟件設計和軟硬件聯合調試等幾個階段。基于模塊化設計思想，團隊成員共同參與整體方案制定后，每位學生獨立負責一個模塊，最后要求所有模塊能夠有機融合，形成一個整體。專業綜合課程設計要求所有學生全部參與，經過這一實踐環節后，全體學生的實踐動手能力和自主設計能力都能得到明顯提高，以此為基礎，開展畢業設計，由教師給每位學生布置不同的題目，或者學生自主選擇有特色的題目，并要求每位學生獨立完成，且有實物展示。在歷屆的畢業設計題目中都以教師科研項目或工程實際項目為主，與行業發展接軌。經過這一環節，學生不但能夠全面復習、運用四年所學課程，也為盡快適應工作需求打下扎實的基礎。

參考文獻：

[1] 李玩幽,肖友洪,率志君.基于項目經理式專業課教學與學生科研指導方法探索[J].黑龍江教育(高教研究與評估)，2011(10)：23-24.

[2] 李德海,徐穎,郭敏,等.高校實驗室開放教學模式在學生創新能力培養中的應用[J].高師理科學刊，2015(7)：103-106.

[3] 劉英楠,衣淑娟,宮龍江.如何發揮高校科研實驗室在本科生創新能力培養中的作用[J].教育教學論壇，2014(15)：51-52.

[4] 劉卉,張付英,汪宇,等.基于“學科競賽、創新項目”培養學生創新能力的思考[J].價值工程，2014(29)：238-239.

[5] 李國鋒,張世英,李彬.論基于學科競賽的大學生創新能力培養模式[J].實驗技術與管理，2013(3)：24-26.

(責任校對王小飛)

doi:10.13582/j.cnki.1674-5884.2016.03.031

收稿日期：20151028

基金項目：湖南省教育廳教研項目(湘教通[2009]321號)；湖南科技大學重點教研項目(G31013)

作者簡介：凌啟輝(1986-)，男，湖南雙峰人，講師，博士，主要從事測試技術和信號處理教學研究。

中圖分類號：G642

文獻標志碼：A

文章編號：1674-5884(2016)03-0093-03