基于創新實踐能力培養的檢測與儀表課程群實踐教學體系

馮梅琳， 古瑩奎， 羅小燕， 樊寬剛， 周賢娟

(江西理工大學 機電工程學院，江西 贛州 341000)

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基于創新實踐能力培養的檢測與儀表課程群實踐教學體系

馮梅琳， 古瑩奎， 羅小燕， 樊寬剛， 周賢娟

(江西理工大學 機電工程學院，江西 贛州 341000)

針對企事業單位對檢測儀表類人才的需求和該類課程實踐教學的特點，以創新實踐能力培養為目標，對檢測與儀表課程群實踐教學體系進行了深入的研究，詳細描述了“四層面四能力四結合”的一體化實踐教學體系構建思路與實施過程，并介紹了課程群實踐教學網絡資源平臺、實踐教學評價方法及實施效果。實踐表明：該體系在學生綜合素質、實踐動手能力、創新精神和工程意識的培養方面取得了明顯成效，有利于培養創新型的高素質人才，對實踐教學質量的提高有一定的促進作用，為類似課程群的實踐教學改革提供了新的思路。

實踐教學體系； 課程群； 創新實踐能力

0 引 言

儀器儀表是工業生產的“倍增器”、科學研究的“先行官”、軍事保障的“戰斗力”、國民活動中的“物化法官”[1]，在科學研究和工業生產過程控制領域起著至關重要的作用。尚普咨詢在《2013—2016年中國電工儀器儀表制造行業市場調查研究報告》中指出我國已步入儀器儀表生產大國行業，已具備了相當的產業規模[2]。隨著世界經濟形勢逐漸好轉，中國將有越來越多的儀器儀表設備走上國際市場的舞臺，加入國際化競爭的行列，需要大量具有科技創新精神和實踐創新能力的專業技術人才，也對人才的能力和素質提出了更高的標準和要求。《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010—2020年)》和《國家中長期人才發展規劃綱要(2010—2020年)》中明確強調培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才[3]。但目前測控技術與儀器專業的實踐教學環節存在諸多問題[4]，如實踐教學體系的設計與社會需求之間存在差距；課程教學實驗單一孤立難以實現各知識模塊的有機銜接；沒有完全實現課程實驗、課程設計、生產實習、畢業設計、科技活動等有機結合；實驗設備開放擴展性有限，不利于學生綜合實踐能力、工程能力和創新能力的培養；學生積極主動性缺乏等，這些問題導致了畢業生不能滿足行業快速發展的要求且工作后的適應期較長。鑒于此，筆者構建了檢測與儀表課程群并將實踐教學環節有效地串起來，將培養實踐創新能力與工程能力融入課程群實踐教學全過程，取得了一定的經驗和成效。

1 課程群實踐教學體系構建思路

在對檢測儀表行業需求、學生就業情況、畢業生就業反饋以及課程群知識模塊和實踐教學特點深入分析的基礎上，結合我校有色、冶金、礦山等行業背景和特色專業建設，根據專業人才培養方案和目標定位，以創新實踐能力培養為目標，構建了檢測與儀表課程群“四層面四能力四結合”的一體化實踐教學新體系，構建思路如圖1所示。

圖1 檢測與儀表課程群實踐教學體系

2 課程群實踐教學體系構建過程

2.1 課程群實踐教學內容體系的構建

該課程群主要包括“傳感器技術”“光電檢測技術”“無損檢測技術”“檢測儀表與過程控制”“單片機原理與應用”和“智能儀表與虛擬儀器技術”六門主干課程，六門課程的教學內容在理論與實踐中有著密切的內在聯系，因此利用此聯系可以科學地構建檢測與儀表課程群這一新的課程體系，達到以傳感器技術為基礎，光電檢測技術和無損檢測技術為手段、檢測儀表與過程控制、單片機原理與應用、智能儀表與虛擬儀器技術為控制核心的“一傳感、二檢測、三控制”的檢測與儀表課程群實踐教學內容體系。同時，課題組成員刪減并整合了檢測類課程之間重復和交叉的內容，合理調整了各門課程的理論教學和實驗教學學時數，制定了新的教學計劃，整合并優化了實踐教學內容，重新修訂了實踐教學大綱和實驗指導書，力求理論教學和實踐教學的緊密結合，著重學生實踐能力的培養，達到適應社會人才需求，突出行業背景和專業特色的目的[5-7]。

2.2 課程群一體化實踐教學體系的實施

課程群一體化實踐教學由“點”串成“線”，鋪成“面”，構成“體”，并在“四個結合”的基礎上著重培養學生的基礎實踐、綜合實踐、社會實踐和創新創業能力[8-10]。

(1) 課程實驗層。課程實驗層為“點”，是為課程群相關課程理論教學而設置的基本實驗單元，要求加強學生基礎知識的理解和鞏固，同時掌握基本的實驗方法和技能。課程實驗包含必做實驗和課外選做實驗，其中必做實驗主要在實驗課堂上完成。傳統實驗教學過程中學生完全依賴實驗教師的講解與示范被動接受實驗，照著老師講解的實驗方法和原理，照葫蘆畫瓢的做一遍，或按實驗指導書和教師規定的實驗操作步驟一步一步地進行，實驗過程枯燥乏味，遏止了學生的邏輯思維和創造性思維，不利于培養學生的實驗能力和科研能力。

經過實驗教學改革，采取硬件實驗箱和計算機軟件仿真相結合的模式，堅持以學生為主體，著重培養學生的自主學習能力，對在實驗過程中出現的問題，老師提示學生根據理論知識分析造成問題的幾種原因，引導學生自己解決，積極培養學生主動動手，主動動腦，主動學習的能力。選做實驗主要根據學生的興趣、時間等由學生主動向相關實驗室提出申請，經實驗教師及實驗中心主任審批后自主完成預定實驗方案并提交實驗報告。

(2) 綜合實驗層。綜合實驗層為“線”，主要將課程群的六門主干課程內容打破界限，按“獲取信息”、“信息處理”“信息傳輸”等知識模塊有效串起來構成設計型、綜合型和創新性實驗項目，為知識點向工程實踐能力的轉變提供了可能。項目主要來源于教師的省級、校級教學改革研究課題、質量工程項目和縱橫向科研課題等，學生根據自己的興趣靈活申請并在老師的引導下完成設計和開發，在此過程中將圖形化編程軟件LabVIEW、單片機及嵌入式系統仿真神器PROTEUS、強大的數據和圖像分析處理軟件MATLAB、工業生產過程監控二次開發平臺MCGS、WINCC等融入到各個實驗項目中，鍛煉了學生的軟硬件設計能力、編程能力和解決實際問題的能力，增強了成就感，培養了學生的學習興趣和創新意識，也為教師項目成果的培育奠定了一定的基礎。

(3) 創新實踐層。創新實踐層為“面”，旨在通過各知識模塊在傳感器課程設計、綜合課程設計、大學生創新訓練項目、學科競賽和科技活動中的綜合應用，培養學生的研究和創新能力。傳統的課程設計中，教師給定課程設計題目后要求學生自行設計方案并仿真調試，最后提交一篇報告就草草了事，整個過程無法提高學生的動手能力和創新能力。經改革后將CDIO工程教育理念完全融入到創新實踐過程，讓學生采取“方案設計-硬件仿真-軟件調試-實物制作”的方式在“做中學、學中做”，學生經過親身體驗產品的設計和開發過程，增強了動手能力、軟硬件聯合調試技巧和團隊協作精神，樹立了嚴謹的科學態度。同時可以參加各類科技競賽或自主申請省級、國家級大學生創新創業訓練項目，激發了學生的自主創新能力，培養了學生的創造性思維、創新意識和創新精神。

(4) 社會實踐層。社會實踐層為“體”，主要體現在生產實習、畢業實習、頂崗實踐和畢業設計等環節，在這些實踐過程中有效利用學校、企業聯合建立的實習基地，既解決了高校資源有限的問題，又加強了卓越工程師的培養力度，讓學生接觸生產實際，緊跟市場和時代的發展，實現實踐教學的現場化和工程化；同時將教師的縱橫向科研項目根據研究方案劃分成若干個工程實踐項目，使畢業設計與教師的科研、企業的生產實際相結合，使實踐面向工程實際，促進學生主動參與、主動實踐、主動創造和主動探索，充分發揮創新潛能，全面提升工程實踐能力和創新能力，從而提高學生的就業競爭力，也為以后的工作奠定堅實的基礎。

2.3 課程群實踐教學網絡資源平臺的構建

《教育信息化十年發展規劃(2011—2020年)》指出要著重推動信息技術與高等教育深度融合，促進教育內容、教學手段和方法現代化，開發整合各類優質教育教學資源，如教學實驗平臺的信息化建設，創新信息化教學與學習方式，促進高等教育質量全面提高[11-12]。因此，為了提高檢測與儀表課程群實踐教學效果和質量，拓展學生實踐學習的時間和空間，運用網絡技術和多媒體技術豐富實踐教學手段，構建了檢測與儀表課程群實踐教學網絡資源平臺[13-15]，該平臺采用B/S(Browser/Server)架構，以Windows 2007 Server作為服務器操作系統、SQL Server2008作為數據庫、JSP作為編程語言，并在J2EE和MyEclipse環境下進行集成開發和調試。該平臺提供了全面的實踐教學資源，主要包括各門課程的教學日歷、授課課件、例題精講、習題解答、在線測試、實踐教學大綱、實驗指導書、課程設計指導書、虛擬仿真實驗、實驗課件、實驗動畫、實驗視頻、課程設計、創新實踐、生產實習、畢業實習、畢業設計、實踐作品展示、課外拓展、學習論壇等，學生只需要一臺能聯網的計算機、手機或平板電腦即可使用瀏覽器登錄到該平臺隨時隨地在線學習或下載資源離線學習，也可以通過留言的方式與老師溝通交流，有助于學生更好的預習、復習理論知識和實驗內容，增強了學生學習的主動性、趣味性和自覺性。課外拓展模塊可追蹤學科前沿并將相關教學科研項目成果進行展示，對拓寬學生的學術視野和提升學生的工程應用能力有一定的促進作用。另外，該平臺設計了維護更新模塊，可及時更新實踐教學資源，增強了系統的可操作性和可維護性。

2.4 課程群實踐教學評價構建方法

為了保證課程群實踐教學的良好運行，構建了分層多元化的實踐教學考核評價機制[16-17]，旨在培養學生的實踐創新能力、激發學生的學習潛能、促進學生綜合素質的全面發展。同時，對各類實踐環節加強過程管控和規范化管理，由學院、學校教學督導人員進行隨機聽課檢查，并對實踐環節存在的問題進行反饋，確保評價的合理性和有效性。

(1) 課程實驗層。對課程群各門課程的實驗環節加強過程管理，要求任課教師必須承擔課程的實驗教學任務，一定程度上增強了理論課教師的實踐能力，對提高實驗教學質量有一定的促進作用。同時要求教師在實驗課上根據學生的到課情況、學習態度、動手能力、實驗結果、實驗報告等方面綜合評定實驗成績，并以一定比例計入課程總成績，達到端正學生實驗態度，培養學生實驗方法的目的。

(2) 綜合實驗層。對設計型、綜合型和創新性實驗項目主要根據實驗項目軟硬件設計能力、調試結果、分析報告、發表論文、申報專利等情況進行綜合評定，并給予一定的經費支持，以激發學生成才的信心和動手實踐的熱情、強化學生的學習能力，同時挖掘學生的創新潛力，培養學生的工程意識。

(3) 創新實踐層。各類課程設計成績根據設計方案、設計過程、作品展示、設計報告和答辯情況綜合評定，并計一定的實踐學分，同時將成績納入畢業積點分的計算；大學生創新訓練項目、學科競賽和科技活動主要根據級別(如國家級、省級、校級)、成果(如學術論文、發明專利、實用新型專利、軟件著作權)、獲獎等級、結題情況等指標來認定綜合素質學分，并頒發獎勵證書和獎金給予鼓勵，同時作為學生獎學金評定、研究生推免的重要依據，激發學生的創新思維和創新意識。

(4) 社會實踐層。各類實習成績根據實習態度、實習成果、實習報告、企業導師考核等按一定比例評定；畢業設計著重加強過程管理，并嚴格按照《江西理工大學本科畢業設計工作管理條例》執行，達到全面檢驗畢業生綜合素質和工程實踐能力及提高畢業設計質量的目的。選題可來源于校外實習單位或指導教師的科研課題，要求學生能獨立查閱文獻，提出課題實施方案，選擇有效的軟硬件開發環境進行一定的實驗論證，指導教師要每周定期進行輔導，檢查項目的進展情況并做好記錄，對學生分析與解決實際問題的能力、工作量及工作態度、論文撰寫質量、創新點等方面進行評價，并將開題報告評分、指導教師評分、評閱人評分和答辯平均分按照一定比例綜合評定畢業設計成績。但對答辯不合格的學生要求及時修改畢業設計并進行“二次答辯”，除了現場演示開發的系統外，還要敘述系統設計的思路并回答答辯小組教師的提問。最后指導教師按照要求上交該組畢業設計成果，以備學校教務處及江西省學位辦對學士學位論文進行質量檢查。

3 實踐教學實施效果

我校測控專業檢測與儀表課程群實踐教學體系滿足行業需求，培養了學生的創新意識和團隊協作精神，提高了學生的動手實踐能力、創新能力和工程能力，拓展了學生的綜合素質。近3年來，測控專業學生積極參加由教育部、江西省組織的全國三維數字化創新設計大賽、大學生工程訓練綜合能力競賽、“天翼飛Young創業夢想計劃”互聯網創業大賽、挑戰杯大賽、機器人大賽、電子設計大賽等賽事，并取得了很好的成績。2012年以來該專業學生獲批國家級大學生創新創業訓練項目5項，省級大學生創新訓練項目1項，校級大學生創新訓練項目3項，獲批軟件著作權2項，授權實用新型專利1項，發表論文多篇；2013年12月3日中央電視臺新聞頻道《新聞直播間》兩次以《大學寢室四成員兩年拿獎五十五項》單條報道了我校測控11級“學霸”寢室事跡，受到了各級媒體的轉載和好評；1名學生獲得2014年度全國“寶鋼優秀學生獎”；學生考研率以及考取全國985、211高校的錄取率均大幅提高；畢業生也普遍受到用人單位的好評，提高了學生的就業競爭力，造就了一批創新能力強、適應社會發展需求的測控領域和檢測與儀表行業高級工程技術人才。

4 結 語

檢測與儀表課程群實踐教學體系的構建加強了各門課程之間的聯系，有助于解決實踐教學環節的諸多問題，激發了學生參加課外科技創新活動和學科競賽的興趣，增強了學生申報和完成大學生創新創業訓練項目的積極性，提高了我校測控專業學生的實踐創新能力，為學生從事測控系統設計和開發電奠定了一定的基礎，增強了學生的就業競爭力，有利于培養創新型的高素質人才，進一步提高了實踐教學質量，為類似課程群的實踐教學改革起到示范和輻射作用。

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System of Practical Teaching for Curriculum Group of Measurement and Instrument Based on the Cultivation of Innovative and Practical Ability

FENGMei-lin，GUYing-kui，LUOXiao-yan，FANKuan-gang，ZHOUXian-juan

(Jiangxi University of Science and Technology，Ganzhou 341000, China)

According to the demand of enterprises and institutions and practical teaching characteristics for the students of measurement and instrument major, the practical teaching system of measurement and instrument curriculum group was thoroughly researched. The investigation aimed at the cultivation of innovative and practical ability of students. And the constructing idea and implementation process of the “four dimensions, four abilities, four combinations” integrated practical teaching system were described in detail. At the same time, the network practical teaching resource platform, the practical teaching evaluation method and implementation effect were introduced. Actual practice demonstrates that the practical teaching system has achieved obvious results in the students' comprehensive quality, practical ability, innovation spirit and project consciousness, and is benefit to the cultivation of innovative high-quality talents. And the system not only plays a certain role in improving the practical teaching quality, but also provides a new idea of practical teaching reform for the similar curriculum group.

practical teaching system; curriculum group; innovative and practical ability

2015-05-11

江西省高等學校教學改革課題(JXJG-13-7-6)

馮梅琳 (1979-)，女，陜西合陽人，碩士，講師，主要從事傳感檢測及智能測控方面的教學與研究。

Tel.：13755805715；E-mail：piaoml666@163.com

G 642.0；G423.07

A

1006-7167(2016)04-0205-04