以創(chuàng)新性實驗計劃引領(lǐng)測控專業(yè)的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)

隋修武　焦曉光　葛輝　劉楠　喬通

摘要 本文結(jié)合測控技術(shù)與儀器專業(yè)的學科體系和人才培養(yǎng)目標，提出了以創(chuàng)新性實驗計劃引領(lǐng)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)體系的建設(shè)思路，介紹了創(chuàng)新性實驗計劃的具體內(nèi)容及實施方式，分析了其在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中的重要作用。本專業(yè)的學生科技競賽獲獎、高就業(yè)率和考研成功率充分表明，我們的人才培養(yǎng)效果好、質(zhì)量高。

關(guān)鍵詞 創(chuàng)新性實驗計劃 測控技術(shù)與儀器 人才培養(yǎng)模式

中圖分類號：G642文獻標識碼：A

1 創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的重要意義

胡錦濤曾在全國科學技術(shù)大會上指出：“把增強自主創(chuàng)新能力作為國家戰(zhàn)略，貫穿到現(xiàn)代化建設(shè)各個方面，激發(fā)全民族創(chuàng)新精神，培養(yǎng)高水平創(chuàng)新人才，形成有利于自主創(chuàng)新的體制機制，大力推進理論創(chuàng)新、制度創(chuàng)新、科技創(chuàng)新，不斷鞏固和發(fā)展中國特色社會主義偉大事業(yè)?！眹鴥?nèi)各高校也都將創(chuàng)新型人才培養(yǎng)作為己任，不斷推進教學改革，采取一系列的措施改進創(chuàng)新型人才培養(yǎng)體系，提高創(chuàng)新型人才培養(yǎng)質(zhì)量。很多高校借鑒了一些國外高校的做法，在教學活動設(shè)計上進行改革，逐漸從側(cè)重書本知識和理論教育，實驗教學較少，在實驗過程中學生的參與和師生間、學生間的互動不多的模式向強調(diào)對學生獨立思考、自主設(shè)計及實踐能力的培養(yǎng)，特別是和測控技術(shù)相關(guān)的一些課程，更是如此。

2 創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式

創(chuàng)新型人才培養(yǎng)不局限在培養(yǎng)學生的理論基礎(chǔ)，更重要的是培養(yǎng)學生的工程實踐能力，因此高度強化實踐環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學生認真完成實踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和工程素質(zhì)。實踐教學環(huán)節(jié)分成三個層次：課內(nèi)實驗、獨立實踐、開放性實踐。

我們建立的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式貫穿人才培養(yǎng)的全過程，通過采取開展暑期夏令營，建立課外興趣小組，在本科生中開展測控技術(shù)與儀器學科前沿講座，開設(shè)創(chuàng)新性設(shè)計課程，開設(shè)網(wǎng)上科技論壇搭建師生交流平臺等措施，從大一開始就進行創(chuàng)新型人才培養(yǎng)與訓練，建立了大二打基礎(chǔ)，大三做實戰(zhàn)，大四帶大三參加科技競賽獲獎的基本模式，將畢業(yè)設(shè)計與競賽無縫銜接，本科生在省部級以上科技競賽的獲獎比例達全部學生人數(shù)的50%以上。最重要和最有效的一個方法是啟動了大學生創(chuàng)新性實驗計劃，通過一定的資助鼓勵同學參加教師的科研活動，系統(tǒng)地對學生進行綜合素質(zhì)教育、專業(yè)意識教育和創(chuàng)新思維教育，使得學生在創(chuàng)新思維、研究方法、創(chuàng)業(yè)能力等各個方面均取得優(yōu)異成績。

3 創(chuàng)新性實驗計劃的實施

在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式中，大學生創(chuàng)新性實驗計劃占有重要位置，發(fā)揮重要的引領(lǐng)作用。通過國家級、校級、院級大學生創(chuàng)新性實驗計劃的申報與實施，調(diào)動全體教師和同學的積極性，以適當?shù)馁Y助和提供學分的方式，激勵學生參加教師的科研活動，進行獨立的創(chuàng)新性設(shè)計，從而能快速有效地培養(yǎng)其創(chuàng)新能力。

下面以創(chuàng)新性實驗計劃“三維精密運動平臺運動誤差檢測與補償”為例，介紹其在測控技術(shù)與儀器專業(yè)的人才培養(yǎng)中的作用和具體實施。三維精密運動平臺在精密機床、微操作機器人、精密儀器儀表等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，而由于運動機構(gòu)的制造和裝配的不完善，不可避免地會使運動平臺的實際位移偏離它的名義值，這一誤差常稱為運動誤差，比如直線度運動誤差、角度運動誤差、垂直度誤差等，勢必會對機床、機器人等執(zhí)行機構(gòu)的運動精度帶來影響，如果執(zhí)行機構(gòu)是測量系統(tǒng)的一部分（如跟蹤式測量），則必然會對測量結(jié)果的不確定帶來影響。本項目以精密加工、精密裝配的應(yīng)用為背景，作為指導(dǎo)教師科研課題的一個子課題，通過對激光干涉測量技術(shù)、工業(yè)機器人運動學模型的學習與應(yīng)用，將測控技術(shù)與儀器的專業(yè)課，包括傳感器技術(shù)、信號處理技術(shù)、誤差理論、測控電路、運動控制技術(shù)、精密機械設(shè)計、C語言程序設(shè)計、自動控制理論等的集光學、機械、電子、計算機各方面知識于一體，進行全面的綜合運用。精密運動平臺的控制原理結(jié)構(gòu)如圖1所示，把給定位移的值分成名義值和需補償?shù)牧?，把名義值傳輸?shù)胶陝悠脚_的控制上，通過運動控制卡轉(zhuǎn)為脈沖信號，步進電機驅(qū)動器把脈沖信號轉(zhuǎn)化成角位移，控制步進電機驅(qū)動宏動平臺；將需補償?shù)牧總鬏數(shù)轿悠脚_控制上，通過壓電陶瓷控制器驅(qū)動微動平臺，宏動平臺與微動平臺配合運動，實現(xiàn)了高精度的運動控制。

由于創(chuàng)新性計劃的啟動是在大二下學期開始，很多專業(yè)課程還沒有學到，為此就選拔一部分學有余力，對科研充滿濃厚興趣的同學進行培養(yǎng)，組織申報，采取導(dǎo)師負責制，從項目申報、方案制定到具體實施，都有導(dǎo)師嚴格把關(guān)，并接受學院督導(dǎo)組的定期檢查。項目組成員在申報初期對課題的準備就比較充分，理解有一定深度。針對三維精密運動平臺的各運動誤差分量，直線度運動誤差、角度運動誤差、垂直度誤差，提出了相應(yīng)的檢測手段和補償措施。在實施過程中，借助先進的實驗條件，采用激光干涉儀進行誤差測量，搭建合理的光路系統(tǒng)，減少雜散光的影響，以及環(huán)境因素波動對激光波長的影響，測量精度可達0.01微米，精度高；通過測量得到的三維平臺的運動誤差，建立運動機構(gòu)的位置與誤差關(guān)系的數(shù)學模型，在實際運動的控制過程中，將三維微動平臺與宏動平臺有機結(jié)合起來，進行在線誤差修正與補償；在誤差補償前后，對三維運動平臺的運動精度進行標定和比對，驗證誤差補償效果，完成項目的預(yù)期研究成果。在這個過程中，學生得到了全面的鍛煉，掌握了測控技術(shù)與儀器領(lǐng)域的先進技術(shù)和進行科學研究工作的一般方法，提高了專業(yè)知識的應(yīng)用能力，培育了一定的創(chuàng)新能力，具備了科技資料檢索、科技論文撰寫的技巧，并發(fā)表多篇科技論文，完成高水平的創(chuàng)新性實驗研究報告。

4 結(jié)語

創(chuàng)新性實驗計劃在人才培養(yǎng)中占有十分重要的位置，起到引領(lǐng)作用。通過設(shè)立大學生創(chuàng)新實驗計劃，并有效地組織實施，對于提高學生進行創(chuàng)新性探索的積極性和主動性，培養(yǎng)一定的科學研究能力和創(chuàng)新能力，產(chǎn)生高水平的本科生的科學研究成果都具有重要的意義。我校近三年的學生考研率逐年遞增，就業(yè)能力顯著提升，科技競賽獲獎能力與水平不斷增強，都證明了我們的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的教學效果十分好。

參考文獻

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