基于《華盛頓協議》的測控專業實踐教學體系優化重構

楊澤青， 肖艷軍， 劉麗冰， 彭 凱， 楊偉東， 劉偉玲， 張俊峰

(河北工業大學 機械工程學院， 天津 300130)

基于《華盛頓協議》的測控專業實踐教學體系優化重構

楊澤青， 肖艷軍， 劉麗冰， 彭 凱， 楊偉東， 劉偉玲， 張俊峰

(河北工業大學 機械工程學院， 天津 300130)

根據省部市共建特點，在分析測控專業近10年發展現狀的基礎上，以培養學生綜合實踐能力為目標，結合學科優勢和地域優勢，提出以國際工程教育《華盛頓協議》認證體系為指導思想，優化重構測控專業實踐教學體系，形成4個特色群光電信息與技術方向、測控系統設計與應用方向、精密儀器與機械方向、虛擬儀器設計與應用方向，每個特色群的實踐教學按照“基礎—提高—綜合—創新”4個層次設置實踐教學內容，進一步提升測控專業實踐教學水平，全面提高學生綜合職業素質，為企業培養優秀人才。

華盛頓協議； 測控技術與儀器； 實踐教學； 教學改革

0 引 言

我國高等教育法明確規定, 高等教育的基本任務是培養具有創新精神和實踐能力的高級專門人才[1]。2014年10月修訂的《儀器類專業本科教學質量國家標準》中要求：各高校應根據自身辦學定位，結合各自專業基礎和特色，在對區域和行業特點以及學生畢業后未來發展需求進行調研和分析的基礎上，準確定位并細化人才培養目標的內涵[2]，建立必要的定期評價制度，評價培養目標的達成度，并定期對培養目標進行修訂，確保培養目標的準確性和有效性，以適應國家和社會發展對儀器類專業人才的多樣化需求[3]。

文件要求各院校基本教學內容既要有比較統一的規范，又要辦出各自的特色。那么如何論證、研究、提出和確立我校測控專業培養方向特色和相應的課程體系是關系到學科建設與改革的成敗之關鍵。本文根據測控專業特點, 對新形勢下“實踐教學體系”的構建進行研究與探索, 重點闡述實踐教學體系構建原則、基本框架、內容結構以及考核評價方式, 期望對同類兄弟院校有借鑒作用。

1 測控專業實踐教學存在的問題

測控技術與儀器專業依托于機械工程學院，結合我校特有的省部市(河北省人民政府、教育部和天津市人民政府)共建優勢，以服務冀津及環渤海區域經濟建設為主、為京津冀一體化建設提供高級應用型測控人才為目標，分析近10年測控專業的發展現狀，發現在實踐教學環節存在如下問題：① 實踐教學模式單一，核心課程實驗與課程設計、專業綜合實踐之間關聯度不大。各類實踐環節如何自成體系、形成特色方向及優勢？各類實踐項目如何科學劃分，分層次分模塊培養學生？各類實踐內容如何承上啟下？這都將直接關系到培養學生的質量和培養目標的達成度。② 以指導教師為中心開展實踐教學限于教學大綱設定的課時和內容，要求學生在規定的時間內做規定的實踐項目，而且各個實踐項目基本相互獨立，缺乏對學生綜合能力的訓練[4]。以學生為中心，且以典型儀器或測控系統的全生命周期為載體，結合測控專業特色及辦學優勢，如何合理設計不同層次的實踐項目直接關系到學生綜合實踐能力的鍛煉與提升。③ 實踐平臺、教學資源相對分散、基礎實踐條件相對薄弱。如何對現有的教學資源、教學平臺進行優化重組，構建適合我校測控專業實踐教學的測控實踐平臺，充分利用現有資源進行有效高質量的綜合實踐教學成為我們面臨的一個難題。

綜合上述存在的問題，發現我校現有的實踐環節對于學生工程能力鍛煉和綜合素質培養與我國“卓越工程師培養計劃”[5]和國際工程師認證[6]要求還有一定差距。結合華盛頓協議要求及在其他專業實踐教學中的成功案例和應用優勢，優化重構測控專業實踐教學體系，進一步凝練測控專業實踐教學特色方向、修訂完善實踐教學內容等具有重要意義。

2 基于《華盛頓協議》的測控專業實踐教學體系重構

2.1 測控專業實踐教學體系基本架構

面向社會對測控人才的多樣化需求，依據測控技術與儀器學科特點及發展要求，以培養綜合素質高、實踐創新能力強的復合型人才為目標，滿足國際工程教育認證標準及《華盛頓協議》國際實質等效要求，為提高測控專業工程教育質量，構建的測控專業實踐教學體系基本架構如圖1所示，主要包括實踐教學目標體系、實踐教學內容體系、考核評價體系三大部分。該實踐教學體系框架是以國際工程教育認證體系——《華盛頓協議》為指導思想[7]，進一步明確華盛頓協議對畢業生的12個標準素質要求與能力、知識的對應關系下構建的，形成以學生為中心、以模塊化、層次化、開放化、專業方向特色化的實踐教學內容體系和集主體多元、維度多元、形式多元為一體的實踐教學多元化考核評價體系。該實踐教學內容體系是在充分利用現有教學資源優化整合而成的測控實踐平臺和測控實驗教學中心的支撐下構建的，并在數字化開放管理體系和開放質量保障與監控體系運行下建立實踐教學多元化考核評價體系。

圖1 基于《華盛頓協議》的測控專業實踐教學體系框架

2.2 重構測控專業實踐教學目標體系

結合國際工程教育質量標準和我國工程教育認證標準對測控專業教學改革的需要，根據《華盛頓協議》所要求的國際標準，確定河北工業大學測控技術與儀器專業人才培養目標和服務對象為面向測控科學研究培養創新型人才、面向生產一線培養高素質的實踐型測控人才、面向社會服務需求培養應用型人才。在明確測控專業人才培養目標和服務對象基礎上，形成了“引導學生主動積極地參與到實踐教學過程中為目標，以激發學生學習積極性為出發點，以夯實學生的專業基礎、培養學生綜合素質與創新能力為目的，促進學生的實驗技能、工程應用水平和科研能力的全面提高”的實踐教學理念。依據測控技術與儀器學科特點及發展要求，并遵循實踐教學的循序漸進、全面提升的規律，構建了“兩原則、三層次、四模塊”的實踐教學目標體系，如圖2所示。“兩原則”是指堅持“以能力培養為目標”“以服務學生為宗旨”的基本實踐教學原則；“三層次”是指遵循人才培養規律，按“課內基礎操作性實驗”“課程設計與綜合實訓”和“研究創新性實驗”三個層次設計實踐和實驗項目；“四模塊”是指按社會對測控人才的需求并結合測控技術與儀器的學科特點，將所有實踐教學內容整合為“公共基礎課程實驗模塊”“學科基礎課程實驗模塊”“專業核心課程實驗模塊”“專業方向課程實驗模塊”，最終形成4個特色群“光電信息與技術方向”“測控系統設計與應用方向”“精密儀器與機械方向”“虛擬儀器設計與應用方向”，按照特色群的思路培養學生的專業基礎能力和實踐能力以滿足社會對測控人才多樣化需求。

圖2 測控專業實踐教學目標體系框圖

2.3 凝練測控專業實踐教學特色方向內容體系

在充分調研社會對測控專業需求的基礎上，再結合我校測控專業特點和辦學優勢，滿足國際工程教育認證對測控專業實踐教學改革要求的質量標準，根據《華盛頓協議》對畢業生的12個標準素質要求所構建的測控專業實踐教學目標體系，進而形成四個特色群，每個特色群的實踐教學按照“基礎—提高—綜合—創新”四個層次設置各自的實踐教學內容體系，分別如圖3～6所示。

并且在每個層次下引入模塊化教學方法[8]，每個模塊都有明確的實踐教學目標，且在基礎層次和提高層次的每個模塊中按知識點分塊設置實踐教學，模塊與模塊之間又有一定的內在邏輯聯系和銜接關系，注重理論與技能訓練的綜合以及模塊實踐知識的完整性和模塊間知識的承上啟下銜接性，每個特色方向的基礎層突出基本專業能力的認知與訓練，提高層注重專業核心能力的鍛煉和培養，最終應用模塊化教學法有效地提高學生的實踐能力。在綜合層次和創新層次，以實際工程項目為例，采用項目驅動方式，將綜合設計性實驗和科研訓練項目納入實踐教學計劃中，充分調動學生學習的自覺性和主動性，加強學生科研能力培養和科學精神熏陶[9]，突出因材施教和自主研學，以及對學生專業核心能力和專業特色能力的培養，使每個學生的實踐能力和創造能力得到有效提高。并以校級、省級、國家級競賽平臺為依托，鼓勵學生利用課余時間積極參與相關的創新訓練計劃和各類學科競賽，切實提高學生分析問題解決問題的綜合能力以及自主創新能力、團隊協作溝通能力等。

圖3 測控專業光電信息與技術特色方向實踐教學內容體系

圖4 測控專業測控系統設計及應用特色方向實踐教學內容體系

圖5 測控專業精密儀器及機械特色方向實踐教學內容體系

圖6 測控專業虛擬儀器設計及應用特色方向實踐教學內容體系

2.4 完善測控專業實踐教學考核評價體系

以往對學生實踐教學考核和評價主要以考試結果為依據，很少關注和考慮學生的實踐過程、解決問題的方法、學習態度等，這將導致不能有效激勵學生素質的全面發展以及對學生實踐能力的全方位考核。為切實提高測控專業各特色方向實踐教學質量，提高學生專業實踐技能和創新能力，調動學生參加實踐訓練的自主性和積極性，培養學生良好的學習能力和職業素養，根據《華盛頓協議》對畢業生的12個標準素質要求，建立了集主體多元、維度多元、形式多元的多元化考核評價體系[10]，其中主體多元指的是評價主體在教師對學生的終結性考試評價基礎上，增加了學生之間的互評、學生自身的自評以及社會用人單位對學生實踐能力的滿意度評價[10]，通過該部分信息的反饋有助于進一步優化改進測控專業特色方向實踐模塊的設置；維度多元指的是從“知識-能力-素質-創新”多角度、多方位對學生的專業知識、實踐能力、綜合素質和創新意識進行評價，更重視實踐過程考核，突出專業核心技能、實踐過程表現及在實踐過程中所展現的創新意識、人文素養、發展潛能和個性特長等[11]，有助于發揮學生的創造思維和可持續發展、調動學生開展技能訓練、科技創新、科學研究等活動的積極性；形式多元指的是考核評價的形式多樣，采用實踐操作、答辯、實踐報告、團隊協作、探究創新等多種考核形式。具體評價指標見表1，采用了等級評分制，共設5個等級：A級(優秀)、B級(良好)、C級(中等)、D級(及格)、E級(不及格)，從多角度、多方位不同的層面上評價學生實踐過程、實踐能力的鍛煉和掌握程度，以及對學生的交流合作、潛力發展等綜合素質進行評價。

3 實踐教學改革效果分析

在凝練確定的四個特色方向群基礎上，為提高實踐教學質量，采用如下具體的實踐教學方法：① 采取統一、開放、導師模式等多種模式開展實踐教學。統一模式即傳統教學模式[12]，適用于基礎實驗和綜合型實驗。分班分組，統一安排。開放模式適用于設計型實驗和畢業論文(設計)。學生根據自己的興趣，自主設計，自主實驗。導師模式適用于研究創新型實驗項目和畢業論文(設計)，是在老師指導下以學生課外科研活動的方式完成實驗教學。激發學生求知欲望，發掘學生創新潛能[13]。② 采取啟發式、討論式、探究式實驗教學方法，教學效果顯著。如實驗指導老師通過改變命題，讓學生在實際工程測量中從信息采集、變換、處理、分析測試的探索，改變傳統實驗項目的測試，使測試過程更加貼近實際。在完成實驗報告的同時，學生通過PPT展示，對整個實踐過程進行評價，提出自己的看法和建議。實現由純方法的訓練向研究思維和過程訓練轉變[14]。③ 將項目任務驅動教學方法引入實驗教學中[15]，提高學生分析問題解決問題能力。如測控系統設計實踐指導老師充分發揮同學們在實踐過程中的主觀能動性，通過首先設置問題和任務，引導學生自己設計實驗方案，通過分組討論，讓學生參與從實驗方案的選擇到實驗結果的分析討論，學生學習積極性得到極大激發，既掌握了基本知識，又聯系實踐和創新，加強了學生的專業素質培養。

4 結 語

結合我校測控技術與儀器專業人才培養目標和辦學特色，構建的基于《華盛頓協議》的測控專業實踐教學體系、實踐教學內容、實踐教學考核及評價等一系列改革措施具有重要意義。按照四個特色方向有針對性、有目標性的進行實踐訓練，廣泛收集學生、教師、社會的反饋意見，逐步改進實踐模式，進一步提升測控專業實踐教學水平，不僅培養了學生分析問題解決實際工程問題的綜合應用能力和工程創新能力，真正全面提高學生綜合職業素質，為企業培養優秀人才；而且在綜合各個層次和模塊實踐內容的基礎上，形成了內容融匯貫通、滲透聯系的實踐教學課程新體系，進一步完善符合學科發展趨勢和人才培養要求的新的實踐教學體系，明確了我校儀器學科培養特色和優勢，為儀器學科和測控專業的發展奠定了基礎。

表1 測控專業實踐教學考核評價指標設計列表

[1] 聶 麗，趙江東，祝家貴，等. 高等學校實踐教學體系的構建與探索[J].實驗室研究與探索，2007,26(4)：126-128.

[2] 郭德紅，林光彬.對制定本科專業教學質量國家標準若干關鍵問題的探討[J].教育與職業，2015(27)：41-43.

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[10] 祝鳳榮，張德明，張向陽，等.實踐教學多元化考核與評價的研究實踐[J]. 實驗室研究與探索，2009,28(6): 237-242,287.

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[14] 王桂梅，王慶東，劉杰輝.基于行業特色背景的測控技術與儀器專業CDIO教學模式研究[J].河北工程大學學報(社會科學版)，2010,27(2)：55-56.

[15] 谷 巖.高校開放式綜合實踐教學管理信息平臺的應用研究[J].中國現代教育裝備，2014(5)：24-26.

辦好期刊，用好期刊，提升理念，

推進實驗室的創新與發展。

Optimizing and Constructing the Practice Teaching System of Measurement and Control Technology and Instrument Specialty Based on Washington Accord

YANGZeqing,XIAOYanjun,LIULibing,PENGKai,YANGWeidong,LIUWeiling,ZHANGJunfeng

(School of Mechanical Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin 300130, China)

According to the characteristics of Hebei University of Technology which is co-constructed by Hebei Province, Education Ministry and Tianjin City, the development situation of measurement & control technology and instrument specialty in the past decade was analyzed, in the view of the instrument subject and geographical advantage and the goal of cultivating students’ comprehensive practice ability. The international engineering education “Washington Accord” certification system was taken as the guiding concept, the practice teaching system of measurement & control technology and instrument specialty was optimized and reconstructed. Four groups, i.e., “optoelectronic information and technology”, “measurement and control system design and application”, “precision machine and instrument” and “virtual instrument design and application” were formed, the practical teaching contents of each group were set in accordance with “Base-Improvement- Comprehensive-Innovation” four levels. These measures further enhanced the level of practice teaching and improved students’ comprehensive professional quality, and could cultivate excellent talents for enterprise.

Washington Accord; measurement & control technology and instrument; practice teaching; teaching reform

2016-07-20

國家自然科學基金資助項目(51305124);河北省自然科學基金資助項目(E2014202068);天津市自然科學基金資助項目(16JCYBJC19100);河北工業大學教育教學改革研究培育項目(201403010，201403008);河北工業大學教育教學改革研究重點項目(201502013)

楊澤青(1982-)，女，內蒙古豐鎮人，博士，副教授，研究方向：數控機床性能測試。

Tel.：022-60404553； E-mail：yzq82@163.com

劉麗冰(1961-)，女，北京人，博士，教授，研究方向：數控技術。Tel.：022-60404553; E-maill:liulibing@hebut.edu.cn

G 642.0

A

1006-7167(2017)03-0176-05