面向卓越計劃的測控專業(yè)實踐教學體系研究

王軍

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

關鍵詞 新工科;卓越工程師;測控專業(yè);實踐教學體系;課程設計

中圖分類號：G642.0? ? 文獻標識碼：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、商務與管理能力、領導力、倫理道德和終身學習能力;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)合有關部門和行業(yè)協(xié)（學）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人才[5-6]。

江西理工大學測控技術與儀器專業(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及儀器碩士學位授予權，2011年獲批儀器科學與技術一級學科，目前已有14屆共800多名畢業(yè)生。經(jīng)過多年的教學研究工作，針對測控專業(yè)的特點，在面向卓越工程師培養(yǎng)的實踐教學內(nèi)容、實踐課程體系建設等方面進行優(yōu)化設計，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體系構建

《卓越工程師教育培養(yǎng)計劃通用標準》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《關于加快建設發(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“推動學科交叉融合”[7]。測控專業(yè)是信息科學技術的源頭，是光學、精密機械、電子、計算機與信息技術等多學科交叉的學科，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、實習課程體系、實踐教學平臺、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)實踐教學培養(yǎng)方案與教學計劃，兼顧連續(xù)性和系統(tǒng)性，著重強化培養(yǎng)學生的工程能力和創(chuàng)新能力。

2.2? 課程設計體系

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

課內(nèi)實驗部分，驗證性實驗是基礎實驗，針對課程重點內(nèi)容設置，占比50%：綜合性實驗是結合課程幾個相關內(nèi)容的實驗，占比30%;設計性實驗由任課教師制定實驗目的與要求，學生自行設計實驗方案并實現(xiàn)相關的實驗操作，占比20%。本專業(yè)的專業(yè)基礎課和專業(yè)課的課內(nèi)實驗都按照這樣的比例進行設計，對于鞏固理論知識點、優(yōu)化課程知識結構、提升學生的自主設計能力有較好的促進作用。

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

專業(yè)綜合設計安排在大四上學期，指導教師根據(jù)測控學科的研究前沿、熱點，結合自身科研項目給定設計課題，學生要運用大學四年所學知識完成設計內(nèi)容。專業(yè)綜合設計主要訓練文獻檢索、論文寫作能力，是對所學課程的一個小結，為畢業(yè)設計做準備。

畢業(yè)設計安排在大四下學期，指導教師給定設計題目，學生也可以根據(jù)自己特長、興趣或工作需求自行選題。畢業(yè)設計是對大學四年學習內(nèi)容的總結，除了按照學習要求提交畢業(yè)設計論文，還鼓勵學生根據(jù)畢業(yè)設計制作實物模型，將自己的研究內(nèi)容進行總結，發(fā)表論文、申報專利或者軟件著作權，相關申報費用由指導教師在科研項目中給予報銷。

2.3? 實習課程體系

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

2.4? 實踐教學平臺

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

結合測控專業(yè)實驗室建設規(guī)劃，選購及自行設計與企業(yè)主流生產(chǎn)設備相近的測控設備，增加實驗設備投入，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備更新。2019年，制定并發(fā)布《測控技術與儀器專業(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，校內(nèi)實驗室能較好滿足本專業(yè)學生課程實驗需求。

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

校外實踐教學環(huán)境建設是實現(xiàn)學生走出校門，與生產(chǎn)實際相結合，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)電有限責任公司、贛州市天力電子有限責任公司等實習基地，按照工程案例和工程項目組織實踐教學內(nèi)容，共同規(guī)劃實踐教學的目標、任務以及實施辦法，通過課程形式、內(nèi)容和考核方式等方面的改革和建設，進一步提高校企合作教育的質(zhì)量。在增加實習基地數(shù)量，實現(xiàn)測控技術在相關企業(yè)擴展的同時，進一步深化校企合作的范疇，邀請企業(yè)工程技術人員定期給學生作學術講座，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備工作原理，著力提高學生的工程意識、工程素質(zhì)。

2.5? 科技實踐活動

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

本專業(yè)積極開展科技活動建設，建立智能儀器與虛擬儀器設計、機電設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。興趣小組也會根據(jù)學生興趣積極引導學生參加與測控專業(yè)相關的職業(yè)技術認證考試，如LabVIEW助理開發(fā)員認證、PAEE認證。學生通過參加職業(yè)技術認證考試，以考促練，不僅培養(yǎng)了實踐能力，而且培養(yǎng)了主動學習能力。

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

大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動主要是依托學校的大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)園，與測控專業(yè)相關的有3D打印協(xié)會、機器人協(xié)會、電子設計協(xié)會，指導教師通常將大學生競賽項目與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動緊密結合，積極推進比賽成果向?qū)嶋H應用轉化。近四年，測控專業(yè)學生獲批國家級大學生創(chuàng)新項目四項、省級大學生創(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合的工程教育師資隊伍，加強專職教師師資培訓，編制并發(fā)布《測控技術與儀器教研室?guī)熧Y培訓計劃》。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)工程技術人員來校教學或指導學生進行實踐;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與高級研修活動，增強同行交流，開闊視野。

3? 結束語

測控技術與儀器專業(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”及學校實施質(zhì)量工程建設為切入點和突破口，通過校內(nèi)外實踐教學平臺、課程設計體系、實習課程體系、師資隊伍、科技實踐活動等項目建設，構成全方位測控專業(yè)實踐教學體系，使本科生的實驗、課程設計、實習、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、科技競賽活動能夠緊密結合，不斷提高學生的工程意識、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)化實踐教學體系，總結多年來實踐教學體系建設經(jīng)驗，探索培養(yǎng)模式、實踐教學體系的創(chuàng)新發(fā)展?！?/p>

參考文獻

[1]魏志明，夏立平.論職業(yè)院校校企合作新型產(chǎn)業(yè)學院的理解維度[J].高教學刊，2020（29）：189-191，196.

[2]張堯軫，陳耿，錢曄.高校應用型人才稟賦結構與培養(yǎng)模式探索[J].大學教育，2017（2）：9-11.

[3]馮興杰，韓雁，梁志星，等.卓越工程人才關鍵特征研究：基于國際比較視角[J].中國高?？萍?，2014（5）：48-51.

[4]李正，林鳳.歐洲高等工程教育發(fā)展現(xiàn)狀及改革趨勢[J].高等工程教育研究，2009（4）：37-43.

[5]李戩，金培鵬，時博，等.校企聯(lián)合培養(yǎng)卓越工程師的探索[J].中國冶金教育，2020（3）：116-120.

[6]教育部 中國工程院關于印發(fā)《卓越工程師教育培養(yǎng)計劃通用標準》的通知[EB/OL].（2013-12-05）[2021-06-15].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/moe_742/s3860/201312/t20131205_160923.html.

[7]教育部 工業(yè)和信息化部 中國工程院關于加快建設發(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].（2018-10-08）[2021-06-15].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/moe_742/s3860/201810/t20181017_351890.html.