測控專業(yè)實踐教學(xué)模式改革與探索

張婉妹，薛亞茹，錢步仁，閆景富

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測控專業(yè)實踐教學(xué)模式改革與探索

張婉妹[1]，薛亞茹，錢步仁，閆景富

（中國石油大學(xué) 地球物理與信息工程學(xué)院，北京 102249）

測控技術(shù)與儀器專業(yè)作為中國石油大學(xué)（北京）的非主干專業(yè)，存在著競爭力相對偏弱，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高，部分優(yōu)秀學(xué)生流失等問題．為了提升學(xué)生的專業(yè)興趣度和綜合素質(zhì)，從實踐角度出發(fā)，對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)手段和考核等方面進行了改革與探索．實踐表明，改革后學(xué)生對測控專業(yè)的了解程度有所深入，學(xué)生的綜合能力得到提升，使越來越多的學(xué)生熱愛測控專業(yè)．

測控專業(yè)；實踐教學(xué)；小班研討

測控技術(shù)與儀器專業(yè)（簡稱測控專業(yè)）屬于電子與信息科學(xué)范疇，并形成以光、機、電、計算機為學(xué)科基礎(chǔ)的知識結(jié)構(gòu)，具有知識面寬廣、學(xué)科交叉融合等特點[1]．培養(yǎng)具有厚基礎(chǔ)、寬口徑、強實踐、高素質(zhì)等特點的創(chuàng)新型人才[2-4]．

中國石油大學(xué)（北京）是一所行業(yè)特色鮮明的高校．測控專業(yè)作為非石油主干專業(yè)，無論是在學(xué)生的綜合成績上還是所取得的優(yōu)秀成果上，都略遜色于石油主干專業(yè)．面對這樣的嚴峻形勢，必須采取強有力措施，以實踐教育環(huán)節(jié)作為重點和突破口，提升測控專業(yè)的學(xué)科地位，使越來越多的學(xué)生熱愛測控專業(yè)，并且能在學(xué)習(xí)過程中有所深入．

1 目前存在的問題

1.1 學(xué)生對測控專業(yè)了解程度不夠

學(xué)生在大學(xué)二年級后才能陸續(xù)接觸到專業(yè)課程．因此，在此之前，學(xué)生對專業(yè)知識知之甚少，甚至有的學(xué)生都不知道測控專業(yè)所處行業(yè)領(lǐng)域，興趣則無從談起．學(xué)習(xí)成績優(yōu)秀的學(xué)生有更多重新選擇專業(yè)的機會，在石油特色的大環(huán)境下，許多學(xué)生申請轉(zhuǎn)專業(yè)，導(dǎo)致測控專業(yè)優(yōu)秀學(xué)生流失．

1.2 部分課程的實驗內(nèi)容銜接不緊密

測控專業(yè)先后開設(shè)電路分析和電子技術(shù)基礎(chǔ)課程．在電路分析實驗中，學(xué)生本應(yīng)該熟練掌握了萬用表、信號發(fā)生器和數(shù)字示波器等儀器的使用以及常用元器件的測量方法．然而，在電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗中，第一個實驗項目仍為電子儀器使用及常用元件的識別與測試，這樣安排造成了實驗內(nèi)容的重復(fù)．教學(xué)效果上，出現(xiàn)了兩極分化，部分學(xué)生認為實驗內(nèi)容重復(fù)、簡單，無法調(diào)動上課的積極性；部分學(xué)生由于在電路分析實驗中學(xué)習(xí)效果較差，加上相隔時間較長，需要重新復(fù)習(xí)相應(yīng)的知識．學(xué)生學(xué)習(xí)知識差異的結(jié)果無法形成“共振”，很難達到預(yù)期的教學(xué)效果．

針對這些問題，如何減少“高知學(xué)生”流失，提高測控專業(yè)的“魅力”，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，應(yīng)從實踐的角度對測控專業(yè)做出深入改革．

2 實踐教學(xué)體系的改革

2.1 重構(gòu)實踐教學(xué)模式，豐富實踐教學(xué)內(nèi)容

興趣是挖掘和發(fā)展學(xué)生潛能的動力源泉．成功的教學(xué)需要的不是強制，而是要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣．如何在實踐教學(xué)中激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，一直以來都是教師關(guān)注的熱點問題．眾所周知，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不是與生俱來的，那么就要求教師精心設(shè)計實踐教學(xué)內(nèi)容，力求能引起學(xué)生的好奇與思考，啟發(fā)和刺激學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，最大限度地調(diào)動學(xué)習(xí)積極性[5]．由原來“以知識傳授為主要目標(biāo)”的傳統(tǒng)教學(xué)模式改為“以知識傳授為載體，以能力與素質(zhì)培養(yǎng)為主要目標(biāo)”的新模式[6-7]．根據(jù)實踐內(nèi)容由淺入深的原則，實現(xiàn)層次化的實踐教學(xué)：基礎(chǔ)實踐階段和綜合創(chuàng)新實踐階段．

2.1.1 基礎(chǔ)實踐階段 此階段主要目的是吸引更多的學(xué)生積極主動參與到實踐中，通過在實踐中的“聽”、“看”、“動”對本專業(yè)有初步了解．此階段主要是大一、大二學(xué)生利用課余時間開展的自選性實踐活動．首先，通過教師的宣講使學(xué)生從“聽”上了解本專業(yè)的基礎(chǔ)知識、開設(shè)的專業(yè)課程、今后從事的行業(yè)方向和就業(yè)領(lǐng)域，鼓勵學(xué)生積極報名參與到實踐小組中．然后，教師帶領(lǐng)學(xué)生提前進入實驗室（一般學(xué)生直到大二才能進入到專業(yè)基礎(chǔ)實驗室），通過“看”接觸實驗室的各種儀器設(shè)備和各類實驗箱，通過“動”在實踐中體會電路的樂趣，提升完成電路的自信心和成就感，增加興趣．考慮此階段學(xué)生還未開展專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，在實踐內(nèi)容設(shè)置上還應(yīng)以基礎(chǔ)性實踐為主，重點掌握示波器、萬用表和信號發(fā)生器等儀器的使用方法和電子元器件的測試方法．通過查閱資料，利用電子元器件搭接一些簡單的模擬電路和數(shù)字電路．具體實踐活動安排見表1．

2.1.2 綜合創(chuàng)新實踐階段 在基礎(chǔ)實踐階段的基礎(chǔ)上，進一步向縱深方向發(fā)展，將部分專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程進行融合式教學(xué)，使學(xué)生掌握可編程器件的使用方法，并能利用先進的仿真技術(shù)實現(xiàn)一些較為復(fù)雜的實踐項目．在此階段，學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識和自身的興趣選擇一個或幾個實踐項目，實踐項目可由教師指定或?qū)W生自擬．每個實踐項目，學(xué)生首先通過查閱資料和小組討論的方式設(shè)計初步方案，然后經(jīng)歷軟件仿真、搭接電路、編寫程序和整體聯(lián)調(diào)階段，最后對實際測量數(shù)據(jù)和結(jié)果進行分析．分析此方案的優(yōu)點及改進方向，真正做到從題目到實物，完成從電路設(shè)計到成品的整個流程，從而提高學(xué)生對知識的綜合運用能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和團隊協(xié)作的能力，激發(fā)他們的主觀能動性，為今后開設(shè)的專業(yè)課程做好充足的準備．由于選題的多樣性，有利于幫助學(xué)生找到專業(yè)興趣點，為今后的人生定位或職業(yè)規(guī)劃提供指導(dǎo)意見．

同時，在此階段中積極鼓勵學(xué)生參與專家講座或研究生研討．

2.2 多種教學(xué)手段和方法相互融合，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

為了更好地了解每一位學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)，采用“小班研討”的授課方式．

2.2.1 基礎(chǔ)實踐階段 此階段15人組成一班．教師在課前2周把本次實踐內(nèi)容和若干討論題目下發(fā)給學(xué)生，給學(xué)生充足的時間預(yù)習(xí)和思考問題．課堂中，先由學(xué)生發(fā)表自己的觀點，鼓勵學(xué)生自己獨立思考并能夠提出新的問題，經(jīng)過教師的簡單啟發(fā)，讓學(xué)生帶著問題和心中的答案動手實踐，通過實踐的手段驗證答案、分析原因．面對實踐過程中出現(xiàn)的各種問題，教師給予引導(dǎo)，把以“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的教學(xué)理念貫穿于中．

2.2.2 綜合創(chuàng)新實踐 此階段重新分組，3~5人為一小組，把選題類似的小組放在一起研討．學(xué)生在課前準備好討論的問題及可行解決的方案，以小組為單位互相探討，教師給以指導(dǎo)性的意見，同時采取以小組為單元定期匯報的形式檢查、督促進度，增加小組之間、教師與學(xué)生之間的互動，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和成就感．

鼓勵學(xué)生積極參加各類型的講座．定期邀請本專業(yè)教授開展專題講座，有利于學(xué)生了解本專業(yè)的發(fā)展前景和就業(yè)領(lǐng)域．同時，鼓勵學(xué)生旁聽研究生定期組織的課題研討，為找到自己的興趣點和職業(yè)規(guī)劃開拓思路[8]．采用研究生帶領(lǐng)高年級、高年級帶領(lǐng)低年級的傳幫帶方式，使學(xué)生更容易接受和相互交流．

專業(yè)基礎(chǔ)實驗室、專業(yè)實驗室和創(chuàng)新實驗室均采用全天開放式的模式，為學(xué)生營造一個相對寬松、自由的工程實踐環(huán)境，充分調(diào)動學(xué)生的積極性，使其自覺自愿地來到實驗室．其中，創(chuàng)新實驗室提供較完備的實驗設(shè)備，可作為綜合型實驗、大學(xué)生科技創(chuàng)新訓(xùn)練計劃及機器人大賽備戰(zhàn)的實踐平臺．

通過校園網(wǎng)，教師上傳實踐項目相關(guān)資料，方便學(xué)生隨時隨地查閱．同時，利用現(xiàn)有的在線交流平臺，教師能與學(xué)生建立良好的互動關(guān)系，營造輕松的教學(xué)氛圍，及時解決學(xué)生所面臨的問題．

將計算機軟件仿真技術(shù)融入各階段實踐教學(xué)[9-10]．基礎(chǔ)實踐階段，學(xué)習(xí)Multisim和Tina仿真軟件，其具有豐富的元器件庫、測試儀器及快速精準的仿真能力．虛擬儀器可以測量出電路中各節(jié)點電壓和支路電流，并且以圖形方式顯示各種分析結(jié)果，將理論知識通過計算機仿真技術(shù)再次呈現(xiàn)．同時，可以用虛擬儀器技術(shù)創(chuàng)造出真正屬于自己的儀表．綜合創(chuàng)新實踐階段，借助 Keil、Quartus II等軟件平臺開發(fā)嵌入式系統(tǒng)和FPGA程序，借助C++Builder及Visual C++等軟件平臺開發(fā)上位機軟件，使學(xué)生能較早的接觸到專業(yè)軟件，圍繞實踐項目動手編程，在實踐中不斷地解決問題和提高能力．

2.3 建立合理的實踐考核評價體系，督促學(xué)生的學(xué)習(xí)進度

為了督促學(xué)生的學(xué)習(xí)進程和掌握學(xué)生的能力水平，根據(jù)實踐教學(xué)的層次化，建立不同的實踐評價體系．

2.3.1 基礎(chǔ)實踐階段 主要考察學(xué)生的動手能力．考核內(nèi)容包括：課前提問考查學(xué)生預(yù)習(xí)情況，課上考查學(xué)生實際操作能力，課后報告考查學(xué)生對數(shù)據(jù)處理、誤差分析、實驗分析及總結(jié)的能力．

2.3.2 綜合創(chuàng)新實踐階段 主要考察學(xué)生綜合運用知識的能力和團隊水平．考核結(jié)果由小組成績和個人成績組成．小組成績代表實踐項目綜合水平，個人成績代表個人在項目組中的貢獻．考核內(nèi)容包括：查閱文獻資料的能力、設(shè)計方案的合理性、項目的實現(xiàn)與調(diào)試過程、討論及匯報的表達能力、項目總結(jié)和分析能力．

通過全面細化考核，盡可能全方位的了解學(xué)生知識水平，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的興趣、優(yōu)勢和差距．此實踐成績作為各類競賽隊員選拔的重要參考依據(jù)，為各類競賽儲備人才．

3 結(jié)語

本次教學(xué)改革，在實踐教學(xué)過程中以激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣為出發(fā)點，讓學(xué)生在愉悅的氛圍中獲取知識，學(xué)到技能，養(yǎng)成主動學(xué)習(xí)的習(xí)慣．同時通過相互交流、傳幫帶的方式使更多的學(xué)生參與其中，營造良好的競爭氛圍，增強學(xué)生的競爭意識、創(chuàng)新意識和團結(jié)協(xié)作能力，并且為學(xué)生今后的職場和人生定位提供參考．通過幾個學(xué)期的教學(xué)實踐，取得了良好的教學(xué)效果，積累了豐富的教學(xué)經(jīng)驗，學(xué)生的專業(yè)興趣得到了明顯提升.

[1] 曹健安，楊爽．測控技術(shù)與儀器專業(yè)教學(xué)改革思考[J]．電氣電子教學(xué)學(xué)報，2011，33（增刊）：4-5

[2] 董愛華，余瓊芳，王福忠，等．測控技術(shù)與儀器本科專業(yè)培養(yǎng)方案的研究與實踐[J]．中國大學(xué)教學(xué)，2013（11）：50-52

[3] 楊俊，王光明，葉湘濱．測控技術(shù)與儀器專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)探索與實踐[J]．高等教育研究學(xué)報，2010，33（2）：14-16

[4] 李文濤，李忠虎，左鴻飛．測控技術(shù)與儀器專業(yè)工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式改革[J]．中國冶金教育，2014（2）：8-10

[5] 苗紅宇．淺談如何在電子技能實訓(xùn)教學(xué)中激發(fā)學(xué)生興趣[J]．實驗室科學(xué)，2014，17（3）：147-149

[6] 王莉，劉楠嶓，牛群峰，等．測控技術(shù)與儀器專業(yè)實踐教學(xué)方法探索與應(yīng)用[J]．中國電力教育，2014（2）：170-171

[7] 陳立軍，馮玉昌，韓曉菊，等．測控專業(yè)實踐教學(xué)的探索與實踐[J]．科教文匯，2013，259：82-83

[8] 羅瑞瓊，羅桂娥，朱利香．案例教學(xué)在電工技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用[J]．中國電力教育，2014（9）：68-70

[9] 馮梅琳，何學(xué)文，羅小燕，等．基于CDIO理念的測控專業(yè)實踐教學(xué)創(chuàng)新體系[J]．實驗室研究與探索，2014，33（3）：180-182

[10] 宋建輝，于洋，高宏偉．依托產(chǎn)業(yè)基地分類培養(yǎng)測控專業(yè)工程科技人才的途徑探討[J]．大學(xué)教育，2014（4）：89-90

Practical teaching reform and exploration for measurement control and instrument specialty

ZHANG Wan-mei，XUE Ya-ru，QIAN Bu-ren，YAN Jing-fu

（School of Geophysics and Information Engineering，China University of Petroleum-Beijing，Beijing 102249，China）

Measurement control and instrument specialty being not major specialty of China University of Petroleum-Beijing has been faced with many problems，for example，the weakness in competitiveness，low learning initiative of students and the loss of some excellent students. The practical teaching content，mode，method and assessment are reformed and explored to enhance interesting and comprehensive quality in the major for students. Practice indicates that students understand the specialty deeply，and comprehensive capacity of the students has been raised after the reform．It makes more and more students love measurement control and instrument specialty.

measurement control and instrument specialty；practice teaching；small class teaching

TM93∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2016.03.021

2016-01-10

張婉妹（1980-），女，北京人，工程師，碩士，從事電工學(xué)理論、實驗教學(xué)和單片機實驗研究．E-mail：zhangwanmeimei@163.com