以實際應用為導向的測控專業電類課程優化改革研究

周 圍 王鳳嬌 許艷杰 鄧 倩 張思祥

（河北工業大學機械工程學院，中國 天津300130）

0 前言

測控技術與儀器專業是多個儀器儀表類專業合并而成的大專業，“測控技術與儀器”是指對信息進行采集、測量、存貯、傳輸、處理和控制的手段與設備。包含測量技術、控制技術和實現這些技術的儀器儀表及系統。隨著科技發展，測控技術向著集傳感技術、計算機技術、電子技術、現代光學、精密機械等多種高新技術于一身的系統發展，其功能向著集數據采集、信號傳輸、信號處理、控制等為一體的測控過程發展。

我校的測控技術與儀器專業，其前身是精密儀器專業，是在20世紀60年代興起的一個專業，在我校的發展史上也曾書寫過輝煌，但是在近些年來的發展中由于專業調整，新老教師的更替以及對自己專業定位不準確，致使我校的測控專業沒能跟上科技發展的步伐，表現在專業課程體系上暴露出以下的一些問題。1）專業定位培養與學科發展、社會對測控領域人才的要求存在一定滯后；2）專業的發展方向和專業特色不夠明顯；3）專業課程體系的系統性較差，部分教學內容不合理；4）實踐教學方式較為單一，內容不夠豐富；5）各專業課程實驗之間、課程理論教學與實踐教學之間不夠協調。如專業實驗之間各自為政、課程與實驗銜接不好、課內與課外相互獨立、教學實驗與科研實驗相互分離等問題。

所以進一步凝練專業發展方向，調整和明確專業特色，優化課程體系及課程群，提升理論與實踐教學質量，為全面提升我校測控專業教學質量探索一條新的途徑已經迫在眉睫。

1 改革目標

（1）凝練專業特色“面向實際應用的的測控系統”。

（2）優化調整專業課程體系，使之適應“面向實際應用的的測控系統”的主線。

（3）完善科學的實驗教學體系，提升實驗室的裝備水平。

2 改革方案的實施

2.1 專業特色的凝練

測控技術即“測量”和“控制”的技術，測控技術與儀器即“測量技術”、“控制技術”和實現它們的儀器與系統，一個測控系統可以表示成圖1的結構。

圖1 測控系統

根據測控專業的特點和我系的實際情況總結出“面向實際應用的測控系統”為培養特色。專業課程調整、實驗室建設和實踐環節的優化都將圍繞此主線展開。

測控專業的學生畢業生應該具備的能力是：掌握測控系統中各個模塊的專業知識，具有根據用戶的要求設計實現相應功能的測控系統的能力。

2.2 測控專業電類課程的優化和調整

我系的專業課程設置基本上圍繞上述測控系統來展開設置，但是目前存在一些問題，主要為一些課程內容的重復、不同課程之間的銜接不當、學期設置的不合理以及沒有更多的去考慮實際應用所需。我們主要想從以下幾方面對專業課程進行優化和調整。

合并《單片機原理》和《單片機接口技術》兩門課合并為《單片機原理與接口技術》一門課，重新規劃《單片機原理》和《測控系統原理與技術》的重點內容，避免《傳感器》、《測控電路》和《現代檢測技術》課程的重復內容，《傳感器》提前《測控電路》一學期開設，增設電路繪制、C語言軟件編程、光學測量和工業檢測技術等方面的選修課程，調整之后就能對“面向應用的測控系統”特色主線進行支撐如圖2所示。

圖2 以專業課程為支撐的測控系統

2.3 完善實驗教學體系，加強實踐環節

加強實驗室建設，提升實驗室的裝備水平。通過自主開發以及和知名企業合作整體提升實驗室的裝備水平，使之能夠很好的滿足本專業學生的課程實驗、專業課程實踐、畢業設計、科技比賽和自主實驗等環節的實驗。

優化各個課程實驗間的銜接。通過《傳感器》實驗完成實際應用中各種物理量信號的采集，形成信號采集模塊；通過《測控電路》實驗完成對前面環節中傳感器信號的調理，包括放大、濾波、調制解調等，形成信號調理模塊，為主控系統的采集奠定基礎；同時單片機實驗、PLC實驗以及虛擬儀器實驗可以組建主控模塊，采集調理模塊的信號以及控制執行機構。這樣信號采集模塊、信號調理模塊、主控模塊和執行模塊組成了一套完整的測控系統。在畢業設計環節，學生可以根據實際的應用情況利用此系統進行完善和擴充，從而設計出具有一定實際功能的測控系統。

圖3 實驗教學體系與測控系統之間的關系圖

加強實踐環節。通過課程實驗、專業課程設計、畢業設計、科技作品設計以及各種電子設計比賽豐富學生的實踐內容，提高學生的實際動手能力，組建測控系統并解決實際問題的能力，從而提高學生就業的競爭能力以及對科技發展的適應能力。

3 關鍵問題的解決

為適應“組建面向應用的的測控系統”的主線，完善實驗教學體系，提升實驗室的裝備水平是本次改革需要解決的關鍵問題。因為只有實驗室建設好才能保證各個實踐環節的順利完成，才能加深學生對整個測控系統的了解，才能提高組建測控系統的能力。

解決此問題的途徑有兩個：自主開發以及和與知名企業合作。對于成熟的具有簡單功能的模塊，老師可自主開發，既能達到目標，又能降低成本。對于復雜的應用系統，可以和企業合作，通過聯合參加電子類比賽獲得資助，或者直接購買的方式提升實驗室設備。

4 結論

1）凝練并形成本專業的培養特色。緊緊圍繞“組建面向應用的測控系統”主線來調整課程體系，完善實踐環節，優化畢業設計環節。逐步形成兩大系統，即以傳感器、測控電路和信號與系統為支撐的“測量系統”和以單片機與接口技術、可編程控制器（PLC）和虛擬儀器（LabVIEW）為支撐的“控制系統”，加之以光學檢測、工業測量與控制為支撐的實際應用，從而組建面向應用的測控系統。

2）優化了專業課題體系；通過此次教學改革可以解決測控專業的一些專業課的內容重復，學期設置不和合理，以及課程之間知識的銜接不連貫等問題，最終能夠使得專業課程體系更加科學、合理和完善。

3）完善了科學的實驗教學體系；通過此次改革優化本專業的實驗環節，使得課程實驗環節、專業課程實踐環節、畢業設計環節的實驗內容更加豐富、合理、更加面向實際應用。同時能捋順各個環節之間的關系，使之能夠相互銜接、彼此支撐于服務。

4）加強了實驗室建設，提升實驗室的裝備水平。通過自主開發以及和知名企業合作整體提升實驗室的裝備水平，使之能夠很好的滿足本專業學生的課程實驗、專業課程實踐、畢業設計、科技比賽和自主實驗等環節的實驗。

5）提升了本專業學生的培養質量。通過專業課程體系的優化和實踐環節的豐富與完善，整體提高學生的實際動手能力、組建測控系統并解決實際問題的能力，從而提高學生就業的競爭能力以及對科技發展的適應能力。

通過此次改革，凝練了自己專業的特色，優化了課程安排，加強了實踐環節，從而總體上提高了學生在實際應用中設計測控系統的能力。

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