《過程監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)踐》專業(yè)學(xué)位課程教學(xué)改革研究

林偉國(guó)+吳震+吳海燕

摘要：《過程監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)踐》是控制工程專業(yè)面向?qū)I(yè)碩士的核心實(shí)踐課程，具有內(nèi)容多、知識(shí)面寬、與實(shí)踐結(jié)合緊密等特點(diǎn)。但由于課程課時(shí)設(shè)置有限，課程教學(xué)難以深入。本文對(duì)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式進(jìn)行了探討，提出了以目標(biāo)為導(dǎo)向，多樣化、可選擇的教學(xué)內(nèi)容和分級(jí)考核、評(píng)價(jià)方法，增強(qiáng)了課程教學(xué)、考核的實(shí)用性和科學(xué)性，從而取得更好的專業(yè)碩士培養(yǎng)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：《過程監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)踐》；專業(yè)碩士；目標(biāo)導(dǎo)向；分級(jí)考核；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）02-0086-02

一、前言

現(xiàn)有的對(duì)專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)的研究成果主要針對(duì)在研究生培養(yǎng)過程中存在的不同培養(yǎng)模式的現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)，從教育理論角度闡述不同培養(yǎng)模式存在的必要性[1]。早期針對(duì)專業(yè)學(xué)位碩士培養(yǎng)的研究主要以“厘清專業(yè)學(xué)位培養(yǎng)模式”、“完善專業(yè)學(xué)位研究生準(zhǔn)入制度”、“建立專業(yè)學(xué)位考核和評(píng)估機(jī)制”為主要研究方向[2]，研究者對(duì)專業(yè)碩士的準(zhǔn)入制度、培養(yǎng)目標(biāo)、學(xué)位授予等環(huán)節(jié)進(jìn)行了充分討論。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)專業(yè)碩士實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革、設(shè)置和考核等問題逐漸成為研究焦點(diǎn)。

《過程監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)踐》作為控制工程專業(yè)學(xué)位研究生的必修實(shí)踐課程之一，涉及自下而上的一整套監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)建：包括嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)、基于網(wǎng)絡(luò)或總線的數(shù)據(jù)通信、監(jiān)控服務(wù)器的數(shù)據(jù)接收、存儲(chǔ)、顯示等功能，是一門具有較強(qiáng)實(shí)踐性的綜合性課程。課程涉及內(nèi)容多且廣，難度系數(shù)高，學(xué)生之間還存在較大的知識(shí)結(jié)構(gòu)和實(shí)踐經(jīng)歷差異。如果實(shí)踐類型和考核、評(píng)價(jià)方式單一，即使同學(xué)有學(xué)習(xí)興趣也會(huì)由于畏難情緒而不能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，從而影響專業(yè)碩士研究生工程能力的全面培養(yǎng)。

本文針對(duì)專業(yè)碩士培養(yǎng)過程中《過程監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)踐》課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)與評(píng)價(jià)體系不完善的問題，基于專業(yè)碩士培養(yǎng)目標(biāo)，從教學(xué)內(nèi)容、課時(shí)分配、實(shí)踐環(huán)節(jié)內(nèi)容及考核評(píng)價(jià)方法的角度進(jìn)行改革探討。

二、課程教學(xué)中面臨的問題

首先，存在教學(xué)內(nèi)容多與授課課時(shí)少的矛盾。該課程至少涉及四門本科課程，作為本科課程的總結(jié)和提高，仍有許多理論知識(shí)需要講解。如何在32學(xué)時(shí)的時(shí)間內(nèi)完成授課和實(shí)踐內(nèi)容，必須規(guī)劃好授課和實(shí)踐內(nèi)容，并合理分配相應(yīng)的課時(shí)。其次，由于不能保證專業(yè)學(xué)位研究生在本科階段選修了基礎(chǔ)課程，造成學(xué)生之間的基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)踐能力參差不齊?！哆^程監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)踐》課程作為一門專業(yè)碩士走出校門去企業(yè)實(shí)踐之前的實(shí)踐課程，必須能針對(duì)不同實(shí)踐基礎(chǔ)和知識(shí)結(jié)構(gòu)的同學(xué)提供不同的實(shí)踐內(nèi)容和平臺(tái)，并有相應(yīng)的公平公正地評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度和工程實(shí)踐能力的體系和標(biāo)準(zhǔn)。最后，專業(yè)學(xué)位研究生由于需要到企業(yè)實(shí)習(xí)半年，一般要求其所有課程在一個(gè)學(xué)期內(nèi)完成，從而導(dǎo)致其學(xué)習(xí)非常緊張，課后難以保證有大量時(shí)間用于課程實(shí)踐，因而要求課程實(shí)踐內(nèi)容不僅要完整還要緊湊，否則難以保證教學(xué)質(zhì)量。

以上是在《過程監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)踐》課程教學(xué)實(shí)踐中所必須要考慮并解決的問題。

三、課程教學(xué)改革探討

1.教學(xué)內(nèi)容及實(shí)踐平臺(tái)設(shè)計(jì)。針對(duì)課程教學(xué)中的上述問題，結(jié)合過程監(jiān)測(cè)中的信號(hào)特點(diǎn)、通信方式和完成功能，采用抽象被監(jiān)測(cè)對(duì)象，突出功能實(shí)質(zhì)的方式進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容和實(shí)踐平臺(tái)設(shè)計(jì)。（1）數(shù)據(jù)采集模塊。針對(duì)選課學(xué)生的不同知識(shí)結(jié)構(gòu)，從MCS51、STM32和ARM處理器低、中、高三個(gè)層次介紹數(shù)據(jù)采集模塊（含通信接口）的設(shè)計(jì)及其基本功能的編程實(shí)現(xiàn)。提供基于51單片機(jī)、ZigBee模塊（51內(nèi)核）、STM32和ARM9處理器為核心的數(shù)據(jù)采集模塊作為多樣性實(shí)踐平臺(tái)選擇，滿足不同基礎(chǔ)學(xué)生的興趣和需求。（2）數(shù)據(jù)通信。主要介紹基于Modbus協(xié)議的RS-485通信、基于Zigbee的無線通信、基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信原理及其編程實(shí)現(xiàn)方法，這是目前在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用最為廣泛的三種通信手段。（3）監(jiān)控服務(wù)器系統(tǒng)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的接收、顯示及存儲(chǔ)是監(jiān)控服務(wù)器系統(tǒng)最基本的三種功能。本部分重點(diǎn)介紹數(shù)據(jù)庫的插入、查詢等功能的實(shí)現(xiàn)方法。通過結(jié)合TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示程序示例，完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接收、數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)等功能的編程實(shí)現(xiàn)。教學(xué)內(nèi)容和實(shí)踐平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.教學(xué)方法探討。《過程監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)踐》作為專業(yè)碩士的一門核心實(shí)踐課程，其目標(biāo)即是培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力以及理論轉(zhuǎn)化應(yīng)用的能力，因此采用“學(xué)習(xí)-實(shí)踐-再學(xué)習(xí)-再實(shí)踐”的知行合一的教學(xué)模式是合理的選擇。授課采用針對(duì)典型工程案例進(jìn)行分析討論的教學(xué)模式。通過選取典型工程項(xiàng)目，將該工程的應(yīng)用背景、工況條件以及相關(guān)要求告訴學(xué)生；然后圍繞如何搭建一個(gè)完整的過程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)這一目標(biāo)，采用引導(dǎo)式教學(xué)的模式讓學(xué)生們根據(jù)實(shí)際工況設(shè)計(jì)出一個(gè)完整的方案，然后再一起討論方案的合理性、可行性，最后給出相應(yīng)的編程實(shí)例。通過這樣的教學(xué)模式，旨在培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、自主學(xué)習(xí)和分析解決問題的能力。同時(shí)，由于選取的案例來源于實(shí)踐，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和針對(duì)性，對(duì)學(xué)生也有較強(qiáng)的說服力。

在實(shí)踐環(huán)節(jié)，要求學(xué)生在各自所選硬件平臺(tái)和編程實(shí)例程序的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能擴(kuò)展和完善。在源數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)采集模塊獲?。┖徒Y(jié)果顯示平臺(tái)（監(jiān)控服務(wù)程序）都不具備的情況下，充分利用串口/網(wǎng)絡(luò)通信調(diào)試助手等免費(fèi)軟件作為調(diào)試平臺(tái)和人機(jī)界面，完成系統(tǒng)功能的編程、調(diào)試，為加深知識(shí)的理解和工程轉(zhuǎn)化搭建橋梁。

四、課程考核體系的建立

課程的考核成績(jī)是對(duì)學(xué)生所付出努力的認(rèn)可程度。一個(gè)科學(xué)合理的考核成績(jī)，能夠進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生正確認(rèn)識(shí)自己對(duì)知識(shí)的掌握程度，督促學(xué)生進(jìn)行再學(xué)習(xí)。因此，走好改革“最后一里路”也至關(guān)重要。

本課程以實(shí)踐環(huán)節(jié)為主要考核目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)個(gè)體能力的考評(píng)?？己藘?nèi)容分為三部分：第一部分為構(gòu)建并實(shí)現(xiàn)過程參量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，根據(jù)前述不同的硬件平臺(tái)，按照難易程度劃分四個(gè)不同評(píng)分等級(jí)的實(shí)踐項(xiàng)目。每個(gè)學(xué)生作為一個(gè)被考核對(duì)象，可以根據(jù)自身能力選擇相應(yīng)等級(jí)的實(shí)踐平臺(tái)。該實(shí)踐項(xiàng)目占總成績(jī)的80%，并設(shè)定1.0、0.9、0.8、0.7作為相應(yīng)的難度系數(shù)；第二部分是平時(shí)成績(jī)的考核，包括課堂討論、展示及發(fā)言等綜合評(píng)定，該部分考核學(xué)生在平時(shí)課堂的參與性和積極性，占總成績(jī)的10%；最后一部分是實(shí)踐報(bào)告，主要論述在課程實(shí)踐中的設(shè)計(jì)思路、實(shí)現(xiàn)方法及成果、不足之處，以及課程的意見建議等，該部分既能為每個(gè)學(xué)生精細(xì)打分提供依據(jù)，也能從學(xué)生那里獲取對(duì)課程的反饋，教學(xué)相長(zhǎng)，從而精益求精，使得該實(shí)踐課程更加完善。

五、總結(jié)

采用以目標(biāo)為導(dǎo)向、分級(jí)考核的教學(xué)模式，對(duì)于全面提高課程的教學(xué)質(zhì)量，提升專業(yè)碩士研究生的實(shí)踐能力有實(shí)質(zhì)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡領(lǐng)琳.學(xué)術(shù)性學(xué)位與專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)模式的特性比較[J].學(xué)位與研究生教育，2006，（4）：22-27.

[2]符建云.全日制專業(yè)碩士研究生實(shí)踐教學(xué)改革的探討[J].教育教學(xué)論壇，2011，（23）：10-11.

Study of Teaching Reform on Professional Degree Program "Practice on Monitoring Technique of Process"

LIN Wei-guo，WU Zhen，WU Hai-yan

（College of Information Science and Technology，Beijing University of Chemical Technology，

Beijing 100029，China）

Abstract：Practice on Monitoring Technique of Process is one of the core practical courses of the control engineering for master degree students，it has the characteristics of more contents，involving wide knowledge and combining with practice more closely. However，on account of the strained course time，the course teaching is difficult to in-depth. In this paper，the teaching content，teaching method and examination method are discussed，goal oriented teaching contents with multi-choice and grading examination and evaluation methods are proposed. The practicability and rationality in course teaching and evaluation are strengthened，and better cultivation quality is achieved.

Key words："Practice on Monitoring Technique of Process"；professional master；goal oriented；grading examination and evaluation；course teaching reform