面向卓越計劃的測控專業(yè)實踐教學(xué)體系研究

王軍

摘? 要 “卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”提出強化培養(yǎng)學(xué)生的工程能力，而實踐教學(xué)課程是提高學(xué)生動手能力、將理論知識轉(zhuǎn)化為工程應(yīng)用的主要教學(xué)環(huán)節(jié)。結(jié)合測控專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和專業(yè)特點，優(yōu)化測控專業(yè)實踐教學(xué)培養(yǎng)方案，構(gòu)建校內(nèi)特色課程實驗室及校內(nèi)實踐創(chuàng)新平臺，結(jié)合本地優(yōu)勢資源與優(yōu)勢行業(yè)，優(yōu)選校外實踐教學(xué)基地，加強校內(nèi)校外導(dǎo)師隊伍建設(shè)，鼓勵學(xué)生參與各種科技競賽，進而提升測控專業(yè)學(xué)生的工程實踐能力。

關(guān)鍵詞 新工科;卓越工程師;測控專業(yè);實踐教學(xué)體系;課程設(shè)計

中圖分類號：G642.0? ? 文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）20-0129-04

Research on Practical Teaching System of Measurement & Con-

trol Technology and Instrumentation Specialty for Excellence Plan//WANG Jun

Abstract “Excellent engineer education and training plan” proposes?to strengthen the cultivation of students’ engineering ability. The practical teaching course is the main teaching procedure to improve students’ practical ability and transform theory knowledge into engi-neering application. Combined with the training objectives and cha-racteristics of measurement & control technology and instrumenta-tion specialty， we optimize the training scheme of practical teaching?and build characteristic curriculum laboratory and practice innova-tion platform in school. Combined with the local advantages of re-sources and industries， we optimize the practice teaching base out-side school， strengthen the construction of tutor team， and encourage?students to participate in various science and technology competi-tions. Through the above measures， the engineering practice ability of students is improved.

Key words new engineering; excellent engineer; measurement & control technology and instrumentation specialty; practical teaching system; curriculum design

0? 前言

我國高等教育已從精英教育進入大眾化教育階段，在高等教育日益普及的今天，如何緩解理論與實踐的矛盾，優(yōu)化培養(yǎng)體系、提高培養(yǎng)質(zhì)量，是擺在每一個教育工作者面前的問題[1-2]。

為應(yīng)對知識經(jīng)濟時代的到來，國際高等工程教育走上改革與創(chuàng)新之路。美國“2020工程師”計劃制定組提出工程師應(yīng)具備的特質(zhì)[3]：分析能力、實踐能力、創(chuàng)造力、交流能力、商務(wù)與管理能力、領(lǐng)導(dǎo)力、倫理道德和終身學(xué)習(xí)能力;歐洲在“推進歐洲高等工程教育”研究中，從“回歸工程”的角度，對高等工程教育提出四點方案[4]：增加兼容性、增強流動性、促進實踐性、加強互動性。

為促進高等教育面向社會需求培養(yǎng)人才，全面提高工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量，2010年6月，教育部聯(lián)合有關(guān)部門和行業(yè)協(xié)（學(xué)）會啟動“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，2018年10月又啟動“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃2.0”。“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”是貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》的重大改革項目，也是促進我國由工程教育大國轉(zhuǎn)變?yōu)楣こ探逃龔妵闹卮蟾母锎胧康氖桥囵B(yǎng)一批具有工程實踐能力與創(chuàng)新能力的各類型工程技術(shù)人才[5-6]。

江西理工大學(xué)測控技術(shù)與儀器專業(yè)（以下簡稱測控專業(yè)）于2002年創(chuàng)辦并招生，2005年獲批測試計量技術(shù)及儀器碩士學(xué)位授予權(quán)，2011年獲批儀器科學(xué)與技術(shù)一級學(xué)科，目前已有14屆共800多名畢業(yè)生。經(jīng)過多年的教學(xué)研究工作，針對測控專業(yè)的特點，在面向卓越工程師培養(yǎng)的實踐教學(xué)內(nèi)容、實踐課程體系建設(shè)等方面進行優(yōu)化設(shè)計，并取得一定的經(jīng)驗和成效。

1? 測控專業(yè)卓越工程師實踐教學(xué)體系構(gòu)建

《卓越工程師教育培養(yǎng)計劃通用標(biāo)準(zhǔn)》中提出本科生需要“具有分析、提出方案并解決工程實際問題的能力”，在《關(guān)于加快建設(shè)發(fā)展新工科實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃2.0的意見》中特別強調(diào)要“推動學(xué)科交叉融合”[7]。測控專業(yè)是信息科學(xué)技術(shù)的源頭，是光學(xué)、精密機械、電子、計算機與信息技術(shù)等多學(xué)科交叉的學(xué)科，特別適合卓越計劃的培養(yǎng)要求。通過對現(xiàn)有實驗課程體系、實習(xí)課程體系、實踐教學(xué)平臺、科技實踐活動等的改革，搭建測控專業(yè)一體化實踐教學(xué)體系，如圖1所示。

2? 實施方案

2.1? 實踐培養(yǎng)方案

依托江西理工大學(xué)在礦冶方向上的特色優(yōu)勢，邀請礦山機械行業(yè)、新能源汽車企業(yè)及智能制造企業(yè)的工程技術(shù)人員和專家深度參與人才培養(yǎng)方案的制訂工作，探討測控專業(yè)的特色及專業(yè)定位，修訂完善測控專業(yè)實踐教學(xué)培養(yǎng)方案與教學(xué)計劃，兼顧連續(xù)性和系統(tǒng)性，著重強化培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力。

2.2? 課程設(shè)計體系

課程設(shè)計體系包括課內(nèi)實驗、課程設(shè)計、專業(yè)綜合設(shè)計與畢業(yè)設(shè)計，如圖2所示。

課內(nèi)實驗部分，驗證性實驗是基礎(chǔ)實驗，針對課程重點內(nèi)容設(shè)置，占比50%：綜合性實驗是結(jié)合課程幾個相關(guān)內(nèi)容的實驗，占比30%;設(shè)計性實驗由任課教師制定實驗?zāi)康呐c要求，學(xué)生自行設(shè)計實驗方案并實現(xiàn)相關(guān)的實驗操作，占比20%。本專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的課內(nèi)實驗都按照這樣的比例進行設(shè)計，對于鞏固理論知識點、優(yōu)化課程知識結(jié)構(gòu)、提升學(xué)生的自主設(shè)計能力有較好的促進作用。

測控專業(yè)開設(shè)了三門課程設(shè)計內(nèi)容，其中傳感器課程設(shè)計是針對信息的采集，單片機課程設(shè)計是針對信息的處理，PLC課程設(shè)計是針對過程控制相關(guān)理論的理解。在課程設(shè)計的選題上，要求指導(dǎo)教師綜合考慮課程的現(xiàn)行后續(xù)關(guān)系，傳感器課程設(shè)計在大三上學(xué)期開設(shè)，單片機課程設(shè)計及PLC課程設(shè)計在大三下學(xué)期開設(shè)，傳感器課程設(shè)計采集的信息可以作為后續(xù)課程設(shè)計的控制對象及數(shù)據(jù)來源加以利用，在課程設(shè)計環(huán)節(jié)上有層次遞進關(guān)系，同時減輕指導(dǎo)教師的工作壓力。課程設(shè)計3～4人一組，指導(dǎo)教師給定題目，小組自行完成設(shè)計內(nèi)容。

專業(yè)綜合設(shè)計安排在大四上學(xué)期，指導(dǎo)教師根據(jù)測控學(xué)科的研究前沿、熱點，結(jié)合自身科研項目給定設(shè)計課題，學(xué)生要運用大學(xué)四年所學(xué)知識完成設(shè)計內(nèi)容。專業(yè)綜合設(shè)計主要訓(xùn)練文獻檢索、論文寫作能力，是對所學(xué)課程的一個小結(jié)，為畢業(yè)設(shè)計做準(zhǔn)備。

畢業(yè)設(shè)計安排在大四下學(xué)期，指導(dǎo)教師給定設(shè)計題目，學(xué)生也可以根據(jù)自己特長、興趣或工作需求自行選題。畢業(yè)設(shè)計是對大學(xué)四年學(xué)習(xí)內(nèi)容的總結(jié)，除了按照學(xué)習(xí)要求提交畢業(yè)設(shè)計論文，還鼓勵學(xué)生根據(jù)畢業(yè)設(shè)計制作實物模型，將自己的研究內(nèi)容進行總結(jié)，發(fā)表論文、申報專利或者軟件著作權(quán)，相關(guān)申報費用由指導(dǎo)教師在科研項目中給予報銷。

2.3? 實習(xí)課程體系

測控專業(yè)實習(xí)包括金工實習(xí)、電子工藝實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)：金工實習(xí)安排在大一下學(xué)期，學(xué)習(xí)機械制圖之后，目的是讓學(xué)生了解機械零件的常用加工方法及所用主要設(shè)備的工作原理和操作方法;電子工藝實習(xí)安排在大二下學(xué)期，目的是讓學(xué)生掌握電子元器件的識別與檢測方法、手工焊接技術(shù)及電子產(chǎn)品生產(chǎn)的工藝過程;生產(chǎn)實習(xí)安排在大三下學(xué)期，學(xué)生進入相關(guān)制造類企業(yè)進行三周的跟班實習(xí)，了解工業(yè)控制領(lǐng)域相關(guān)檢測及控制設(shè)備，掌握檢測儀器和測控系統(tǒng)在生產(chǎn)實際和科學(xué)研究中的使用維護方法;畢業(yè)實習(xí)安排在大四下學(xué)期，是畢業(yè)前的最后一次實習(xí)，進一步提高學(xué)生硬件設(shè)計、工程計算、軟件開發(fā)及編寫技術(shù)文件的能力。

2.4? 實踐教學(xué)平臺

實踐教學(xué)平臺分為三個模塊，分別是實驗室、校外實習(xí)基地、校內(nèi)實習(xí)工廠，如圖3所示。

結(jié)合測控專業(yè)實驗室建設(shè)規(guī)劃，選購及自行設(shè)計與企業(yè)主流生產(chǎn)設(shè)備相近的測控設(shè)備，增加實驗設(shè)備投入，積極與企業(yè)共建實驗室。2014年至今，新建單片機與Proteus

仿真實驗室、虛擬儀器實驗室、信號與系統(tǒng)實驗室，并對原有的傳感器實驗室、PLC實驗室、光電檢測實驗室、過程控制實驗室進行設(shè)備更新。2019年，制定并發(fā)布《測控技術(shù)與儀器專業(yè)實驗室開放與管理制度》，對實驗室的開放和使用進行有效管理。通過以上建設(shè)，校內(nèi)實驗室能較好滿足本專業(yè)學(xué)生課程實驗需求。

機電工程學(xué)院借助劃撥的校實習(xí)工廠，在內(nèi)部設(shè)立工程培訓(xùn)基地及實習(xí)中心，制定并發(fā)布《江西理工大學(xué)機電工程學(xué)院教師工程實訓(xùn)管理暫行辦法》，為教師和學(xué)生提供良好的校內(nèi)實踐平臺。

校外實踐教學(xué)環(huán)境建設(shè)是實現(xiàn)學(xué)生走出校門，與生產(chǎn)實際相結(jié)合，增強工程能力和解決實際問題能力的重要保障。進一步加強與贛州本地企業(yè)的校企合作，針對測控專業(yè)特點和贛州行業(yè)特色，優(yōu)選以智能制造、汽車、水電為背景的實踐基地，建立江西眾能光電科技有限公司、江西億科光電有限公司、江西綠萌科技控股有限公司、新余鋼鐵集團有限公司、東風(fēng)汽車有限公司、江西三和電力股份有限公司、華能瑞金發(fā)電有限責(zé)任公司、贛州市天力電子有限責(zé)任公司等實習(xí)基地，按照工程案例和工程項目組織實踐教學(xué)內(nèi)容，共同規(guī)劃實踐教學(xué)的目標(biāo)、任務(wù)以及實施辦法，通過課程形式、內(nèi)容和考核方式等方面的改革和建設(shè)，進一步提高校企合作教育的質(zhì)量。在增加實習(xí)基地數(shù)量，實現(xiàn)測控技術(shù)在相關(guān)企業(yè)擴展的同時，進一步深化校企合作的范疇，邀請企業(yè)工程技術(shù)人員定期給學(xué)生作學(xué)術(shù)講座，以實際工程案例為背景，講解現(xiàn)場工藝流程及測控儀器設(shè)備工作原理，著力提高學(xué)生的工程意識、工程素質(zhì)。

2.5? 科技實踐活動

為了培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，除做好課堂的教學(xué)工作外，還應(yīng)重視科技實踐活動建設(shè)，通過興趣小組、科技競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造熱情和學(xué)習(xí)主動性。科技實踐活動體系如圖4所示。

本專業(yè)積極開展科技活動建設(shè)，建立智能儀器與虛擬儀器設(shè)計、機電設(shè)備智能檢測與控制兩個課外興趣小組，并配備專職教師進行指導(dǎo)。興趣小組也會根據(jù)學(xué)生興趣積極引導(dǎo)學(xué)生參加與測控專業(yè)相關(guān)的職業(yè)技術(shù)認(rèn)證考試，如LabVIEW助理開發(fā)員認(rèn)證、PAEE認(rèn)證。學(xué)生通過參加職業(yè)技術(shù)認(rèn)證考試，以考促練，不僅培養(yǎng)了實踐能力，而且培養(yǎng)了主動學(xué)習(xí)能力。

在大學(xué)生科技競賽中，積極鼓勵學(xué)生參加測控專業(yè)相關(guān)的省級、校級科技競賽活動，配備指導(dǎo)教師進行指導(dǎo)。近四年，本專業(yè)學(xué)生在機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、機器人大賽、電子設(shè)計競賽、虛擬儀器設(shè)計大賽、數(shù)學(xué)建模競賽等比賽中獲獎20余次。

大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動主要是依托學(xué)校的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)園，與測控專業(yè)相關(guān)的有3D打印協(xié)會、機器人協(xié)會、電子設(shè)計協(xié)會，指導(dǎo)教師通常將大學(xué)生競賽項目與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動緊密結(jié)合，積極推進比賽成果向?qū)嶋H應(yīng)用轉(zhuǎn)化。近四年，測控專業(yè)學(xué)生獲批國家級大學(xué)生創(chuàng)新項目四項、省級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目九項、校級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目14項。

2.6? 師資隊伍

建立專任教師與非專任教師相結(jié)合的工程教育師資隊伍，加強專職教師師資培訓(xùn)，編制并發(fā)布《測控技術(shù)與儀器教研室?guī)熧Y培訓(xùn)計劃》。該計劃提出：1）建立校企合作聯(lián)盟，聘請具有工程實踐經(jīng)驗的企業(yè)工程技術(shù)人員來校教學(xué)或指導(dǎo)學(xué)生進行實踐;2）鼓勵專業(yè)教師到企業(yè)進行工程實踐，豐富教師的工程實踐經(jīng)歷，要求教師每兩年必須進入企業(yè)進行兩個月的工廠實踐活動;3）鼓勵教師參加省、國家級的各種短期培訓(xùn)與高級研修活動，增強同行交流，開闊視野。

3? 結(jié)束語

測控技術(shù)與儀器專業(yè)是工程實踐特性特別突出的專業(yè)。近年來，以教育部實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”及學(xué)校實施質(zhì)量工程建設(shè)為切入點和突破口，通過校內(nèi)外實踐教學(xué)平臺、課程設(shè)計體系、實習(xí)課程體系、師資隊伍、科技實踐活動等項目建設(shè)，構(gòu)成全方位測控專業(yè)實踐教學(xué)體系，使本科生的實驗、課程設(shè)計、實習(xí)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、科技競賽活動能夠緊密結(jié)合，不斷提高學(xué)生的工程意識、工程素質(zhì)和工程實踐能力。卓越工程師培養(yǎng)涉及學(xué)校、企業(yè)、社會多方面的因素，需要在實踐中繼續(xù)完善。未來，將按照新工科及卓越工程師教育培養(yǎng)計劃2.0的要求繼續(xù)優(yōu)化實踐教學(xué)體系，總結(jié)多年來實踐教學(xué)體系建設(shè)經(jīng)驗，探索培養(yǎng)模式、實踐教學(xué)體系的創(chuàng)新發(fā)展。■

參考文獻

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