面向新工科的測控專業(yè)實踐教學(xué)研究

摘 要：“新工科”提出要整合校內(nèi)外實踐資源，激發(fā)工科學(xué)生技術(shù)創(chuàng)新潛能。針對測控專業(yè)的專業(yè)特點(diǎn)，開發(fā)綜合性和設(shè)計型課程實驗，完善校內(nèi)特色實驗室，結(jié)合本地優(yōu)勢資源與優(yōu)勢行業(yè)建立校外實踐教學(xué)基地，通過建立項目驅(qū)動的實踐教學(xué)模塊，將校內(nèi)與校外實踐有機(jī)結(jié)合，理論講授與綜合實訓(xùn)結(jié)合，強(qiáng)化學(xué)生的工程設(shè)計能力與創(chuàng)新意識。

關(guān)鍵詞：實驗課程體系;實踐教學(xué);新工科;工程教育

一、緒論

為全面提高工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量，抓住新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革機(jī)遇，從2013年開始，教育部先后發(fā)布了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃通用標(biāo)準(zhǔn)”“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”等指導(dǎo)性文件[1]，2020年5月12日，又發(fā)布了“未來技術(shù)學(xué)院建設(shè)指南（試行）”。在教育部的積極推進(jìn)下，先后在復(fù)旦大學(xué)、天津大學(xué)和北京召開了關(guān)于高等工程教育和新工科建設(shè)的研討會，形成了“復(fù)旦共識”“天大行動”和“北京指南[2]”。其目的是培養(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，著力培養(yǎng)具有前瞻性、能夠引領(lǐng)未來發(fā)展的科技領(lǐng)軍人才，促進(jìn)我國從工程教育大國走向工程教育強(qiáng)國，推動“中國制造”到“中國創(chuàng)造”的轉(zhuǎn)型升級[3]。

測控技術(shù)與儀器專業(yè)是高新技術(shù)密集型的交叉學(xué)科，融合了光學(xué)、精密機(jī)械、電子、自動控制、計算機(jī)與信息技術(shù)等學(xué)科[4]。本文針對新工科的建設(shè)要求，開展綜合性實驗教學(xué)課程體系構(gòu)建和項目驅(qū)動的實踐教學(xué)項目設(shè)計，為我校測控專業(yè)的新工科建設(shè)和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)提供方案。

二、測控專業(yè)課程體系設(shè)置

根據(jù)測控專業(yè)的特點(diǎn)，建立以工程技術(shù)應(yīng)用能力和素質(zhì)培養(yǎng)為主線的模塊式課程教學(xué)體系，如圖1所示。

學(xué)科基礎(chǔ)模塊包括機(jī)械制圖、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、C語言;

專業(yè)核心課程模塊包括儀器制造工藝學(xué)、測控電路、信號與系統(tǒng)、傳感器技術(shù)、自動控制原理、機(jī)電傳動控制、智能儀器設(shè)計技術(shù);

專業(yè)綜合能力模塊主要兼顧學(xué)生個性發(fā)展和凸現(xiàn)行業(yè)特色，以選修課、課外科技創(chuàng)新制作、各類學(xué)科知識競賽等形式開設(shè)，是實現(xiàn)本專業(yè)學(xué)生興趣導(dǎo)向與分類指導(dǎo)的重要舉措，以學(xué)分要求為引導(dǎo)，突出專業(yè)方向與專業(yè)技能培養(yǎng)，使本專業(yè)培養(yǎng)的人才更適應(yīng)社會需求。主要包括光電檢測方向、智能儀器方向、精密儀器與機(jī)械方向、虛擬測試方向、過程控制方向等。

將專業(yè)課程模塊化設(shè)置以課程群的方式將全部專業(yè)核心課程有機(jī)結(jié)合起來，避免相關(guān)課程之間的內(nèi)容重復(fù)，減少授課學(xué)時，有利于教師以相互有機(jī)聯(lián)系的方式傳授專業(yè)知識[5]，也便于學(xué)生靈活地掌握知識，以培養(yǎng)學(xué)生掌握學(xué)習(xí)科學(xué)知識的能力為主要目標(biāo)，而不是簡單地灌輸某一學(xué)科的內(nèi)容。

三、課內(nèi)實驗體系設(shè)計

課內(nèi)實驗是針對每門課程的實驗，包括驗證性實驗、綜合性實驗和設(shè)計性試驗三種類型。課內(nèi)驗證性實驗是基礎(chǔ)實驗，針對課程重點(diǎn)內(nèi)容設(shè)置，占比50%;綜合性實驗是結(jié)合課程內(nèi)的幾個相關(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%。以《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》為例，設(shè)置驗證性實驗6學(xué)時，綜合性實驗4學(xué)時，設(shè)計性實驗2學(xué)時，其中設(shè)計性試驗提供兩個選題方向：數(shù)字電壓表設(shè)計和十字路口交通燈設(shè)計，學(xué)生可以根據(jù)個人興趣選擇題目，通過近兩年的課內(nèi)實驗檢驗，本專業(yè)課內(nèi)實驗體系對學(xué)生掌握單片機(jī)基本知識點(diǎn)及提高單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計能力有較好的促進(jìn)作用。

四、專業(yè)實驗室建設(shè)

結(jié)合測控技術(shù)與儀器專業(yè)實驗室建設(shè)規(guī)劃，以測控專業(yè)帶頭人為組長，由企業(yè)工程技術(shù)人員和專業(yè)骨干教師組成專業(yè)實驗室建設(shè)團(tuán)隊。深入企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，了解礦冶儀表需求、礦冶設(shè)備設(shè)計與制造流程、智能制造企業(yè)工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計與實施流程，通過分析、整合和提煉，確定礦冶企業(yè)、智能制造企業(yè)的典型生產(chǎn)流程;分析工作流程所需的知識、技能、核心技術(shù)需求，確立專業(yè)課程實驗設(shè)備需求清單。通過選購及自行設(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。近四年獲批美國國家儀器（NI）公司、廣州粵嵌通信科技股份有限公司等企業(yè)支持的教育部產(chǎn)學(xué)研綜合改革項目5項，新建虛擬儀器實驗室、單片機(jī)與Proteus仿真實驗室等，并對原有的傳感器實驗室、光電檢測實驗室等進(jìn)行設(shè)備更新，校內(nèi)實驗室建設(shè)得到較好的提升。

五、實踐教學(xué)基地建設(shè)

在“新工科”實施意見中提出“推進(jìn)產(chǎn)教融合、校企合作的機(jī)制創(chuàng)新，深化產(chǎn)學(xué)研合作辦學(xué)”“布局建設(shè)一批集教育、培訓(xùn)及研究為一體的共享型人才培養(yǎng)實踐平臺，拓展實習(xí)實踐資源[1]”。針對測控專業(yè)特點(diǎn)和贛州的區(qū)域特色，進(jìn)一步加強(qiáng)與贛州市內(nèi)智能制造、水電等企業(yè)的校企合作，建立了江西眾能光電科技有限公司、江西綠萌科技控股有限公司、寧波柯力傳感科技股份有限公司、格特拉克（江西）傳動系統(tǒng)有限公司贛州分公司等測控專業(yè)實習(xí)基地8個，采取頂崗實習(xí)+參觀實習(xí)的方法建立了校企協(xié)作的雙贏、長效機(jī)制。同時聘請企業(yè)有豐富工程實踐經(jīng)驗的工程技術(shù)人員作為企業(yè)導(dǎo)師，學(xué)生在企業(yè)實習(xí)采用校內(nèi)導(dǎo)師和企業(yè)導(dǎo)師指導(dǎo)的雙導(dǎo)師制，讓企業(yè)參與“新工科”人才培養(yǎng)的全過程。

六、項目驅(qū)動的實踐教學(xué)設(shè)計

（1）針對專業(yè)課程群中各門課程的特點(diǎn)，對課程內(nèi)容進(jìn)行深入分析與重組，將課程內(nèi)容細(xì)化為多個專題，構(gòu)成課程體系中的課內(nèi)實驗項目，課內(nèi)實驗項目著眼于單門課程的知識點(diǎn)教學(xué)。

（2）通過多門課程共同實施開放性二級研究項目，包括綜合性課程設(shè)計、專業(yè)課程設(shè)計、學(xué)科競賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、課外興趣小組。二級項目可以有效的將多門課程內(nèi)容聯(lián)系起來，同時以項目為主線，使得課程內(nèi)容，課內(nèi)實驗項目與綜合實驗項目、課外科技活動項目有機(jī)銜接，具有較好的延伸性和拓展性。

（3）針對專業(yè)核心課程模塊（儀器制造工藝學(xué)、測控電路、信號與系統(tǒng)、傳感器技術(shù)、自動控制原理、機(jī)電傳動控制、智能儀器設(shè)計技術(shù)）具有實踐經(jīng)驗性較強(qiáng)的特點(diǎn)，依托企業(yè)實際需求課題建立測控專業(yè)一級研究項目，如圖2所示，主要包括：礦井環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)研究、智能壓力傳感器設(shè)計、智能水果分揀機(jī)設(shè)計、水質(zhì)檢測儀設(shè)計、礦冶設(shè)備在線檢測系統(tǒng)研究、機(jī)電設(shè)備智能故障診斷技術(shù)研究等。一級項目為學(xué)生提供主動參與實踐教學(xué)的機(jī)會，實現(xiàn)了對學(xué)生綜合能力和素質(zhì)的培養(yǎng)。

七、結(jié)語

針對測控專業(yè)寬口徑、厚基礎(chǔ)、工程實踐性突出的特點(diǎn)，通過優(yōu)化課程體系設(shè)置，更新測控特色實驗室裝備，優(yōu)選校企合作實習(xí)基地，構(gòu)建項目驅(qū)動的三級實踐教學(xué)項目，打造“新工科”測控專業(yè)實踐教學(xué)體系。近4年本專業(yè)學(xué)生獲批國家級、省級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目13項，校級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目14項，在機(jī)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(jī)器人大賽、虛擬儀器設(shè)計大賽中獲獎20余項，學(xué)生的工程素質(zhì)和工程實踐能力得到提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]教育部，工業(yè)和信息化部，中國工程院.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[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/moe_742/s3860/201810/t20181017_351890.html.2018-9-17/2020-10-20.

[2]教育部高等教育司.“新工科”建設(shè)行動路線（“天大行動”）[J].高等工程教育研究，2017（2）：24-25.

[3]教育部辦公廳.關(guān)于印發(fā)《未來技術(shù)學(xué)院建設(shè)指南（試行）》的通知[S].教高廳函〔2020〕6號，2020.

[4]張凱兵，張緩緩，李詢，盧健.新工科背景下測控技術(shù)與儀器專業(yè)視覺檢測方向課程體系構(gòu)建[J].科教導(dǎo)刊，2019（9）：17-18，63.

[5]梁禮明，林元璋，吳健，楊國亮，翁發(fā)祿.“新工科”背景下地方本科院校改革發(fā)展路徑探析[J].江西理工大學(xué)學(xué)報，2017（6）：60-64.

基金項目：2016年江西省高等學(xué)校教學(xué)改革研究課題“面向卓越計劃的測控專業(yè)實踐教學(xué)體系構(gòu)建研究”（編號：JXJG-16-7-16）;2017年江西理工大學(xué)教改課題“全日制專業(yè)學(xué)位碩士研究生實踐能力培養(yǎng)模式研究”;2017年江西理工大學(xué)教學(xué)質(zhì)量工程項目（編號：XZG-16-01-03）

作者簡介：王軍（1979— ），男，滿族，遼寧本溪人，副教授，碩士研究生導(dǎo)師，研究方向：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、測控技術(shù)教學(xué)研究。