以創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃引領(lǐng)測(cè)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(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)的學(xué)科體系和人才培養(yǎng)目標(biāo)，提出了以創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)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(shí)驗(yàn)計(jì)劃的具體內(nèi)容及實(shí)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(xué)生科技競(jìng)賽獲獎(jiǎng)、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(shí)驗(yàn)計(jì)劃 測(cè)控技術(shù)與儀器 人才培養(yǎng)模式

中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(xué)技術(shù)大會(huì)上指出：“把增強(qiáng)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(gè)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(jī)制，大力推進(jìn)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(huì)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(jìn)教學(xué)改革，采取一系列的措施改進(jìn)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(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)上進(jìn)行改革，逐漸從側(cè)重書本知識(shí)和理論教育，實(shí)驗(yàn)教學(xué)較少，在實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生的參與和師生間、學(xué)生間的互動(dòng)不多的模式向強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生獨(dú)立思考、自主設(shè)計(jì)及實(shí)踐能力的培養(yǎng)，特別是和測(cè)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(xué)生的理論基礎(chǔ)，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，因此高度強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真完成實(shí)踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和工程素質(zhì)。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)分成三個(gè)層次：課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、獨(dú)立實(shí)踐、開放性實(shí)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(cè)控技術(shù)與儀器學(xué)科前沿講座，開設(shè)創(chuàng)新性設(shè)計(jì)課程，開設(shè)網(wǎng)上科技論壇搭建師生交流平臺(tái)等措施，從大一開始就進(jìn)行創(chuàng)新型人才培養(yǎng)與訓(xùn)練，建立了大二打基礎(chǔ)，大三做實(shí)戰(zhàn)，大四帶大三參加科技競(jìng)賽獲獎(jiǎng)的基本模式，將畢業(yè)設(shè)計(jì)與競(jìng)賽無縫銜接，本科生在省部級(jí)以上科技競(jìng)賽的獲獎(jiǎng)比例達(dá)全部學(xué)生人數(shù)的50%以上。最重要和最有效的一個(gè)方法是啟動(dòng)了大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，通過一定的資助鼓勵(lì)同學(xué)參加教師的科研活動(dòng)，系統(tǒng)地對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合素質(zhì)教育、專業(yè)意識(shí)教育和創(chuàng)新思維教育，使得學(xué)生在創(chuàng)新思維、研究方法、創(chuàng)業(yè)能力等各個(gè)方面均取得優(yōu)異成績。

3 創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃的實(shí)施

在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式中，大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃占有重要位置，發(fā)揮重要的引領(lǐng)作用。通過國家級(jí)、校級(jí)、院級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃的申報(bào)與實(shí)施，調(diào)動(dòng)全體教師和同學(xué)的積極性，以適當(dāng)?shù)馁Y助和提供學(xué)分的方式，激勵(lì)學(xué)生參加教師的科研活動(dòng)，進(jìn)行獨(dú)立的創(chuàng)新性設(shè)計(jì)，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(shí)驗(yàn)計(jì)劃“三維精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)誤差檢測(cè)與補(bǔ)償”為例，介紹其在測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)的人才培養(yǎng)中的作用和具體實(shí)施。三維精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在精密機(jī)床、微操作機(jī)器人、精密儀器儀表等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，而由于運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的制造和裝配的不完善，不可避免地會(huì)使運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的實(shí)際位移偏離它的名義值，這一誤差常稱為運(yùn)動(dòng)誤差，比如直線度運(yùn)動(dòng)誤差、角度運(yùn)動(dòng)誤差、垂直度誤差等，勢(shì)必會(huì)對(duì)機(jī)床、機(jī)器人等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)精度帶來影響，如果執(zhí)行機(jī)構(gòu)是測(cè)量系統(tǒng)的一部分（如跟蹤式測(cè)量），則必然會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果的不確定帶來影響。本項(xiàng)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(gè)子課題，通過對(duì)激光干涉測(cè)量技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的學(xué)習(xí)與應(yīng)用，將測(cè)控技術(shù)與儀器的專業(yè)課，包括傳感器技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、誤差理論、測(cè)控電路、運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)、精密機(jī)械設(shè)計(jì)、C語言程序設(shè)計(jì)、自動(dòng)控制理論等的集光學(xué)、機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)各方面知識(shí)于一體，進(jìn)行全面的綜合運(yùn)用。精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)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(bǔ)償?shù)牧?，把名義值傳輸?shù)胶陝?dòng)平臺(tái)的控制上，通過運(yùn)動(dòng)控制卡轉(zhuǎn)為脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器把脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化成角位移，控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)宏動(dòng)平臺(tái)；將需補(bǔ)償?shù)牧總鬏數(shù)轿?dòng)平臺(tái)控制上，通過壓電陶瓷控制器驅(qū)動(dòng)微動(dòng)平臺(tái)，宏動(dòng)平臺(tái)與微動(dòng)平臺(tái)配合運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了高精度的運(yùn)動(dòng)控制。

由于創(chuàng)新性計(jì)劃的啟動(dòng)是在大二下學(xué)期開始，很多專業(yè)課程還沒有學(xué)到，為此就選拔一部分學(xué)有余力，對(duì)科研充滿濃厚興趣的同學(xué)進(jìn)行培養(yǎng)，組織申報(bào)，采取導(dǎo)師負(fù)責(zé)制，從項(xiàng)目申報(bào)、方案制定到具體實(shí)施，都有導(dǎo)師嚴(yán)格把關(guān)，并接受學(xué)院督導(dǎo)組的定期檢查。項(xiàng)目組成員在申報(bào)初期對(duì)課題的準(zhǔn)備就比較充分，理解有一定深度。針對(duì)三維精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的各運(yùn)動(dòng)誤差分量，直線度運(yùn)動(dòng)誤差、角度運(yùn)動(dòng)誤差、垂直度誤差，提出了相應(yīng)的檢測(cè)手段和補(bǔ)償措施。在實(shí)施過程中，借助先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)條件，采用激光干涉儀進(jìn)行誤差測(cè)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(dòng)對(duì)激光波長的影響，測(cè)量精度可達(dá)0.01微米，精度高；通過測(cè)量得到的三維平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)誤差，建立運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的位置與誤差關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，在實(shí)際運(yùn)動(dòng)的控制過程中，將三維微動(dòng)平臺(tái)與宏動(dòng)平臺(tái)有機(jī)結(jié)合起來，進(jìn)行在線誤差修正與補(bǔ)償；在誤差補(bǔ)償前后，對(duì)三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)精度進(jìn)行標(biāo)定和比對(duì)，驗(yàn)證誤差補(bǔ)償效果，完成項(xiàng)目的預(yù)期研究成果。在這個(gè)過程中，學(xué)生得到了全面的鍛煉，掌握了測(cè)控技術(shù)與儀器領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)和進(jìn)行科學(xué)研究工作的一般方法，提高了專業(yè)知識(shí)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(shí)驗(yàn)研究報(bào)告。

4 結(jié)語

創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)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(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，并有效地組織實(shí)施，對(duì)于提高學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性探索的積極性和主動(dòng)性，培養(yǎng)一定的科學(xué)研究能力和創(chuàng)新能力，產(chǎn)生高水平的本科生的科學(xué)研究成果都具有重要的意義。我校近三年的學(xué)生考研率逐年遞增，就業(yè)能力顯著提升，科技競(jìng)賽獲獎(jiǎng)能力與水平不斷增強(qiáng)，都證明了我們的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的教學(xué)效果十分好。

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