面向新工科的測控專業(yè)實踐教學研究

面向新工科的測控專業(yè)實踐教學研究

摘要：“新工科”提出要整合校內外實踐資源，激發(fā)工科學生技術創(chuàng)新潛能。針對測控專業(yè)的專業(yè)特點，開發(fā)綜合性和設計型課程實驗，完善校內特色實驗室，結合本地優(yōu)勢資源與優(yōu)勢行業(yè)建立校外實踐教學基地，通過建立項目驅動的實踐教學模塊，將校內與校外實踐有機結合，理論講授與綜合實訓結合，強化學生的工程設計能力與創(chuàng)新意識。關鍵詞：實驗課程體系;實踐教學;新工科;工程教育一、緒論為全面提高工程教育人才培養(yǎng)質量，抓住新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革機遇，從2013年開始，教育部先后發(fā)布了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃通用標準”“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”等指導性文件[1]，2020年5月12日，又發(fā)布了“未來技術學院建設指南（試行）”。在教育部的積極推進下，先后在復旦大學、天津大學和北京召開了關于高等工程教育和新工科建設的研討會，形成了“復旦共識”“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人才，著力培養(yǎng)具有前瞻性、能夠引領未來發(fā)展的科技領軍人才，促進我國從工程教育大國走向工程教育強國，推動“中國制造”到“中國創(chuàng)造”的轉型升級[3]。測控技術與儀器專業(yè)是高新技術密集型的交叉學科，融合了光學、精密機械、電子、自動控制、計算機與信息技術等學科[4]。本文針對新工科的建設要求，開展綜合性實驗教學課程體系構建和項目驅動的實踐教學項目設計，為我校測控專業(yè)的新工科建設和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)提供方案。二、測控專業(yè)課程體系設置根據(jù)測控專業(yè)的特點，建立以工程技術應用能力和素質培養(yǎng)為主線的模塊式課程教學體系，如圖1所示。學科基礎模塊包括機械制圖、模擬電子技術、數(shù)字電子技術、C語言;專業(yè)核心課程模塊包括儀器制造工藝學、測控電路、信號與系統(tǒng)、傳感器技術、自動控制原理、機電傳動控制、智能儀器設計技術;專業(yè)綜合能力模塊主要兼顧學生個性發(fā)展和凸現(xiàn)行業(yè)特色，以選修課、課外科技創(chuàng)新制作、各類學科知識競賽等形式開設，是實現(xiàn)本專業(yè)學生興趣導向與分類指導的重要舉措，以學分要求為引導，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)課程模塊化設置以課程群的方式將全部專業(yè)核心課程有機結合起來，避免相關課程之間的內容重復，減少授課學時，有利于教師以相互有機聯(lián)系的方式傳授專業(yè)知識[5]，也便于學生靈活地掌握知識，以培養(yǎng)學生掌握學習科學知識的能力為主要目標，而不是簡單地灌輸某一學科的內容。三、課內實驗體系設計課內實驗是針對每門課程的實驗，包括驗證性實驗、綜合性實驗和設計性試驗三種類型。課內驗證性實驗是基礎實驗，針對課程重點內容設置，占比50%;綜合性實驗是結合課程內的幾個相關內容的實驗，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%。以《單片機原理與接口技術》為例，設置驗證性實驗6學時，綜合性實驗4學時，設計性實驗2學時，其中設計性試驗提供兩個選題方向：數(shù)字電壓表設計和十字路口交通燈設計，學生可以根據(jù)個人興趣選擇題目，通過近兩年的課內實驗檢驗，本專業(yè)課內實驗體系對學生掌握單片機基本知識點及提高單片機系統(tǒng)設計能力有較好的促進作用。四、專業(yè)實驗室建設結合測控技術與儀器專業(yè)實驗室建設規(guī)劃，以測控專業(yè)帶頭人為組長，由企業(yè)工程技術人員和專業(yè)骨干教師組成專業(yè)實驗室建設團隊。深入企業(yè)進行調研，了解礦冶儀表需求、礦冶設備設計與制造流程、智能制造企業(yè)工業(yè)控制系統(tǒng)設計與實施流程，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、核心技術需求，確立專業(yè)課程實驗設備需求清單。通過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。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)學研綜合改革項目5項，新建虛擬儀器實驗室、單片機與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行設備更新，校內實驗室建設得到較好的提升。五、實踐教學基地建設在“新工科”實施意見中提出“推進產(chǎn)教融合、校企合作的機制創(chuàng)新，深化產(chǎn)學研合作辦學”“布局建設一批集教育、培訓及研究為一體的共享型人才培養(yǎng)實踐平臺，拓展實習實踐資源[1]”。針對測控專業(yè)特點和贛州的區(qū)域特色，進一步加強與贛州市內智能制造、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)實習基地8個，采取頂崗實習+參觀實習的方法建立了校企協(xié)作的雙贏、長效機制。同時聘請企業(yè)有豐富工程實踐經(jīng)驗的工程技術人員作為企業(yè)導師，學生在企業(yè)實習采用校內導師和企業(yè)導師指導的雙導師制，讓企業(yè)參與“新工科”人才培養(yǎng)的全過程。六、項目驅動的實踐教學設計（1）針對專業(yè)課程群中各門課程的特點，對課程內容進行深入分析與重組，將課程內容細化為多個專題，構成課程體系中的課內實驗項目，課內實驗項目著眼于單門課程的知識點教學。（2）通過多門課程共同實施開放性二級研究項目，包括綜合性課程設計、專業(yè)課程設計、學科競賽、大學生創(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容聯(lián)系起來，同時以項目為主線，使得課程內容，課內實驗項目與綜合實驗項目、課外科技活動項目有機銜接，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、測控電路、信號與系統(tǒng)、傳感器技術、自動控制原理、機電傳動控制、智能儀器設計技術）具有實踐經(jīng)驗性較強的特點，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、智能壓力傳感器設計、智能水果分揀機設計、水質檢測儀設計、礦冶設備在線檢測系統(tǒng)研究、機電設備智能故障診斷技術研究等。一級項目為學生提供主動參與實踐教學的機會，實現(xiàn)了對學生綜合能力和素質的培養(yǎng)。七、結語針對測控專業(yè)寬口徑、厚基礎、工程實踐性突出的特點，通過優(yōu)化課程體系設置，更新測控特色實驗室裝備，優(yōu)選校企合作實習基地，構建項目驅動的三級實踐教學項目，打造“新工科”測控專業(yè)實踐教學體系。近4年本專業(yè)學生獲批國家級、省級大學生創(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、虛擬儀器設計大賽中獲獎20余項，學生的工程素質和工程實踐能力得到提高。Reference：[1]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].http：///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.關于印發(fā)《未來技術學院建設指南（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與儀器專業(yè)視覺檢測方向課程體系構建[J].科教導刊，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].江西理工大學學報，