新工科背景下測控專業(yè)課程體系優(yōu)化與改革

淮陰工學(xué)院自動化學(xué)院 張青春 付麗輝 李洪海 段衛(wèi)平

基于“新工科”的內(nèi)涵特征以及“新工科”工程教育改革建設(shè)行動路線，以提高學(xué)生適應(yīng)新形勢的能力為目標(biāo)，采用多元化教學(xué)思路，面向傳感器與智能化儀器儀表開發(fā)與應(yīng)用、測量與控制技術(shù)應(yīng)用研究和無線傳感網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)等方向進(jìn)行人才培養(yǎng)。對測控專業(yè)課程體系進(jìn)行整體優(yōu)化改革，增強(qiáng)學(xué)生研究、分析和解決復(fù)雜工程問題的能力，提升設(shè)計(jì)方案的創(chuàng)新能力；讓學(xué)生能夠使用現(xiàn)代工具對復(fù)雜工程問題進(jìn)行預(yù)測和模擬，能夠基于工程相關(guān)背景知識評價復(fù)雜工程解決方案對社會、健康、安全、法律及文化的影響，履行相應(yīng)義務(wù)；通過社會實(shí)踐活動和國內(nèi)外交流，使學(xué)生具備一定的國際視野，培養(yǎng)大批適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需求的測控方面的卓越人才。

一、課程體系優(yōu)化的必要性

測控專業(yè)的工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)主要是評估學(xué)生專業(yè)能力是否達(dá)到培養(yǎng)要求，“課程體系”要對測控專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)的工程技術(shù)教育和基本技能訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識、創(chuàng)新思維和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神；在“專業(yè)知識”標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，根據(jù)測控專業(yè)自身特點(diǎn)，圍繞測量控制技術(shù)與測控系統(tǒng)集成、儀器設(shè)計(jì)、開發(fā)、測試及工程應(yīng)用等知識領(lǐng)域自主設(shè)置專業(yè)類課程。

傳統(tǒng)測控專業(yè)以“光、機(jī)、電、算相融合”為主線構(gòu)建核心課程體系，其特點(diǎn)是根據(jù)被測對象和儀器分類設(shè)置課程，雖然課程模塊清晰，但課程間的關(guān)聯(lián)度較小，知識體系缺乏連續(xù)性和系統(tǒng)性。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中課程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范性差，難以支撐學(xué)生畢業(yè)要求能力的達(dá)成，不能達(dá)到經(jīng)濟(jì)社會對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才的要求；課程教學(xué)內(nèi)容與工程、社會、行業(yè)需求脫節(jié)，知識更新不及時，難以滿足新時代測控專業(yè)人才的技術(shù)需要。因此，必須構(gòu)建新的知識體系和核心課程體系，完善實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，適應(yīng)新工科背景下測控專業(yè)工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的要求。

隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，構(gòu)建以“信息獲取及應(yīng)用”為主線的測控專業(yè)課程體系，全面優(yōu)化與改革專業(yè)課程體系，將推動專業(yè)發(fā)展和創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

二、課程體系的優(yōu)化方案

（一）修改完善專業(yè)培養(yǎng)方案

按照“新工科”的內(nèi)涵特征、工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)和儀器類專業(yè)教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)，適應(yīng)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對測控專業(yè)人才培養(yǎng)的多樣化需求，需全面修訂測控專業(yè)人才培養(yǎng)方案。

強(qiáng)化科學(xué)、工程和人文素養(yǎng)“三位一體”的人才培養(yǎng)目標(biāo)，明確學(xué)生畢業(yè)后經(jīng)過5 年左右的工程實(shí)踐，能在智能化儀器儀表、電子信息、智能制造等行業(yè)或領(lǐng)域從事與本專業(yè)相關(guān)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、技術(shù)開發(fā)、工程應(yīng)用、產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)、生產(chǎn)組織管理等方面的工作；勝任工程師崗位，成為生產(chǎn)技術(shù)管理骨干；具備應(yīng)用專業(yè)知識和現(xiàn)代工具解決本領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的能力；富有創(chuàng)新意識、創(chuàng)業(yè)精神和終身學(xué)習(xí)能力；能在工程實(shí)踐中遵守職業(yè)道德規(guī)范，履行責(zé)任。

畢業(yè)要求體現(xiàn)了工程知識、應(yīng)用能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，將畢業(yè)要求12 項(xiàng)指標(biāo)細(xì)分成30 個指標(biāo)點(diǎn)，每個指標(biāo)點(diǎn)由課程和實(shí)踐環(huán)節(jié)支撐，確保畢業(yè)要求的達(dá)成。根據(jù)專業(yè)發(fā)展，將“主干學(xué)科”在原來“儀器科學(xué)與技術(shù)”學(xué)科基礎(chǔ)上新增“控制科學(xué)與工程”和“信息與通信工程”2 個學(xué)科。依據(jù)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合地方院校的特色，將電路理論、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、信號與系統(tǒng)、自動控制原理、工程光學(xué)、傳感器技術(shù)、誤差理論及數(shù)據(jù)處理、單片機(jī)原理及接口技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)、虛擬儀器技術(shù)、測控系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)等12 門課程作為測控專業(yè)核心課程。增加信息技術(shù)前沿課程，淘汰陳舊的課程內(nèi)容，調(diào)整課程學(xué)分，將原幾門分散的專業(yè)選修、專業(yè)拓展課程設(shè)計(jì)整合為“專業(yè)方向綜合設(shè)計(jì)”和“創(chuàng)新實(shí)踐綜合設(shè)計(jì)”，確保課程和實(shí)踐環(huán)節(jié)能支撐畢業(yè)要求的達(dá)成。

建立學(xué)校、社會和學(xué)生共同參與的人才培養(yǎng)質(zhì)量評價制度，將評價反饋意見作為修訂培養(yǎng)方案的主要依據(jù)，聘請企業(yè)專家參與培養(yǎng)方案的修訂工作，確保人才培養(yǎng)方案的科學(xué)性、合理性。

（二）優(yōu)化課程設(shè)置

學(xué)科基礎(chǔ)、專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)課、專業(yè)拓展課能充分體現(xiàn)測控系統(tǒng)與儀器設(shè)計(jì)和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，反映新時代測控專業(yè)的特點(diǎn)。融入高新技術(shù)和前沿技術(shù)，對部分專業(yè)課程進(jìn)行整合，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，既要避免內(nèi)容重復(fù)，又要體現(xiàn)新時代的特點(diǎn)和新技術(shù)、新成果的應(yīng)用。

1.人文社會科學(xué)類通識教育課程。增設(shè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基礎(chǔ)課程、形勢與政策、經(jīng)濟(jì)管理、工程師職業(yè)道德等課程，使學(xué)生在從事工程設(shè)計(jì)工作時能夠考慮經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、法律、倫理等各種制約因素。

2.數(shù)學(xué)與自然科學(xué)基礎(chǔ)課程。包括高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、工程數(shù)學(xué)、VB 程序設(shè)計(jì)等課程，為專業(yè)課學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

3.學(xué)科基礎(chǔ)類課程。包括工程制圖、電路理論、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、C 語言程序設(shè)計(jì)、MATLAB 及其應(yīng)用、精密機(jī)械基礎(chǔ)、工程光學(xué)等課程，有利于構(gòu)建測控系統(tǒng)與儀器設(shè)計(jì)、實(shí)踐和應(yīng)用的基本知識體系，能支撐專業(yè)知識的學(xué)習(xí)。

4.專業(yè)基礎(chǔ)類課程。包括自動控制原理、信號與系統(tǒng)、虛擬儀器技術(shù)、誤差理論與數(shù)據(jù)處理、傳感器技術(shù)、單片機(jī)原理與接口技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)、測控原理與設(shè)計(jì)等課程。

5.專業(yè)類課程。設(shè)置現(xiàn)代測控技術(shù)和智能儀器儀表兩個模塊，主要課程包括數(shù)字圖像處理、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無損檢測技術(shù)、智能控制技術(shù)、人工智能、DSP、智能儀器等課程。

6.專業(yè)擴(kuò)展類課程。設(shè)置移動機(jī)器人技術(shù)、移動平臺應(yīng)用開發(fā)、云計(jì)算等課程。

（三）優(yōu)化實(shí)踐教學(xué)體系

為進(jìn)行系統(tǒng)的工程技術(shù)教育與基本技能訓(xùn)練，建立與畢業(yè)設(shè)計(jì)要求相適應(yīng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和保證機(jī)制。

1.建立四級專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系。基礎(chǔ)層主要在實(shí)驗(yàn)室集中開設(shè)課程驗(yàn)證性和綜合性實(shí)驗(yàn)；應(yīng)用層主要面向應(yīng)用對象開展實(shí)踐教學(xué)，包括單門專業(yè)核心課程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、工程實(shí)訓(xùn)等環(huán)節(jié)；提高層主要面向應(yīng)用對象開展測控系統(tǒng)與儀器設(shè)計(jì)，包括創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目訓(xùn)練、課程群綜合設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)；創(chuàng)新層主要面向應(yīng)用對象開展多學(xué)科融合的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括物聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器人、智能汽車、虛擬儀器等學(xué)科競賽和參與教師科研活動。通過四級專業(yè)實(shí)踐，實(shí)施“全程化、工程化、多樣化、多元化”實(shí)踐教學(xué)模式，培養(yǎng)認(rèn)知、理解、應(yīng)用、分析、綜合和評判能力。

2.重視示范實(shí)習(xí)基地建設(shè)。建立測控專業(yè)實(shí)習(xí)基地8個，其中優(yōu)質(zhì)示范實(shí)習(xí)基地3 個，采取頂崗實(shí)習(xí)+參觀實(shí)習(xí)的方法，將生產(chǎn)實(shí)習(xí)時間由2 周調(diào)整為3 周，增強(qiáng)生產(chǎn)實(shí)習(xí)的實(shí)效性，使學(xué)生充分了解儀器設(shè)計(jì)制造過程、生產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)特點(diǎn)、生產(chǎn)工藝流程等。

3.制定畢業(yè)設(shè)計(jì)工作細(xì)則。明確畢業(yè)設(shè)計(jì)選題范圍、畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量過程監(jiān)控、畢業(yè)設(shè)計(jì)論文撰寫要點(diǎn)等內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識、協(xié)作精神以及綜合應(yīng)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力，聘請企業(yè)或行業(yè)專家參與畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的指導(dǎo)和考核。

4.改革課程設(shè)計(jì)。本專業(yè)除保留單片機(jī)課程設(shè)計(jì)外，其他專業(yè)課程設(shè)計(jì)整合專業(yè)模塊綜合設(shè)計(jì)、創(chuàng)新實(shí)踐綜合設(shè)計(jì)，分別在第6、7 學(xué)期開設(shè)，課時分別為3 周和5 周，增強(qiáng)學(xué)生研究、分析和解決復(fù)雜工程問題的能力，提升設(shè)計(jì)方案的創(chuàng)新意識。

（四）重視科技創(chuàng)新活動

將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐作為人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，設(shè)置成4 個必修學(xué)分，包括創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目、學(xué)科競賽、發(fā)表論文及申請專利在課外完成。

將科研訓(xùn)練和實(shí)踐教學(xué)、課堂教學(xué)相結(jié)合，并貫穿于整個本科人才培養(yǎng)的過程中，制定相關(guān)管理?xiàng)l例，規(guī)范學(xué)生開展課外工程訓(xùn)練的途徑、過程管理、成績評定、經(jīng)費(fèi)管理等，形成從研究性理論教學(xué)到創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，再到開放性課外研學(xué)、校外工程訓(xùn)練和工程型畢業(yè)設(shè)計(jì)的上升式工程意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)體系。鼓勵學(xué)生申報國家級、省級和校級的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，鼓勵學(xué)生參與教師的各類科研項(xiàng)目，將學(xué)生的創(chuàng)新成果和教師的成果作為教學(xué)案例，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識，訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)及科研能力。

開設(shè)各類競賽培訓(xùn)班，組織學(xué)生參加各級大學(xué)生虛擬儀器設(shè)計(jì)大賽、電子設(shè)計(jì)大賽、機(jī)器人設(shè)計(jì)大賽、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)大賽、創(chuàng)業(yè)設(shè)計(jì)大賽等項(xiàng)目，加強(qiáng)對學(xué)生應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（五）強(qiáng)化核心課程建設(shè)和引領(lǐng)作用

本專業(yè)將傳感器技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測控系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)等課程列入專業(yè)核心課程，有計(jì)劃地進(jìn)行優(yōu)秀課程和精品課程建設(shè)。從教學(xué)理念、內(nèi)容、方法的革新，探索地方本科院校測控專業(yè)的新工科人才培養(yǎng)理念及發(fā)展規(guī)律，進(jìn)行測控專業(yè)課程建設(shè)優(yōu)化研究。在工程實(shí)踐性強(qiáng)的課程建設(shè)中，強(qiáng)化工程需求，轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，以專業(yè)為基礎(chǔ)，拓展工程教學(xué)內(nèi)容；向多專業(yè)、多學(xué)科交叉轉(zhuǎn)變；以案例為基礎(chǔ)，改革教學(xué)方法。

傳感器與自動檢測技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)課程已分別完成校級精品課程和優(yōu)秀課程建設(shè)，已建成網(wǎng)絡(luò)課堂，所有教學(xué)資源全部上網(wǎng)，作業(yè)、階段性考試、答疑全部在網(wǎng)上進(jìn)行，取得了較好的教學(xué)效果，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。目前正在與企業(yè)合作建設(shè)的課程有：虛擬儀器技術(shù)、測控系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)等。

（六）“新工科”背景下測控專業(yè)教材建設(shè)

教材是教學(xué)資源主要來源之一，加強(qiáng)教材建設(shè)將進(jìn)一步完善課程建設(shè)與規(guī)劃，以測控專業(yè)能力培養(yǎng)為目標(biāo)，緊緊圍繞課程建設(shè)的核心，探索編寫與各個主干課程相配套的教材，包括各種教學(xué)資源，強(qiáng)調(diào)教材編寫的適用性、科學(xué)性、前沿性，將科技發(fā)展的新成果和社會發(fā)展的新動態(tài)引入教材。以本校課程改革為先導(dǎo)，結(jié)合本校學(xué)生的基礎(chǔ)知識水平層次，注重本校學(xué)生的個性化需求和不同的發(fā)展需要。

近幾年，我校測控專業(yè)已立項(xiàng)、出版《傳感器與自動檢測技術(shù)》《傳感器與檢測技術(shù)實(shí)踐訓(xùn)練教程》《單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)訓(xùn)教程》《虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用教程》等4 部教材，前2 部為“十三五”江蘇省重點(diǎn)教材。隨著專業(yè)建設(shè)，再計(jì)劃建設(shè)嵌入式系統(tǒng)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等實(shí)踐類教材。