測(cè)控專業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式改革與探索

張婉妹，薛亞茹，錢步仁，閆景富

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測(cè)控專業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式改革與探索

張婉妹[1]，薛亞茹，錢步仁，閆景富

（中國石油大學(xué) 地球物理與信息工程學(xué)院，北京 102249）

測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)作為中國石油大學(xué)（北京）的非主干專業(yè)，存在著競(jìng)爭(zhēng)力相對(duì)偏弱，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高，部分優(yōu)秀學(xué)生流失等問題．為了提升學(xué)生的專業(yè)興趣度和綜合素質(zhì)，從實(shí)踐角度出發(fā)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)手段和考核等方面進(jìn)行了改革與探索．實(shí)踐表明，改革后學(xué)生對(duì)測(cè)控專業(yè)的了解程度有所深入，學(xué)生的綜合能力得到提升，使越來越多的學(xué)生熱愛測(cè)控專業(yè)．

測(cè)控專業(yè)；實(shí)踐教學(xué)；小班研討

測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)（簡(jiǎn)稱測(cè)控專業(yè)）屬于電子與信息科學(xué)范疇，并形成以光、機(jī)、電、計(jì)算機(jī)為學(xué)科基礎(chǔ)的知識(shí)結(jié)構(gòu)，具有知識(shí)面寬廣、學(xué)科交叉融合等特點(diǎn)[1]．培養(yǎng)具有厚基礎(chǔ)、寬口徑、強(qiáng)實(shí)踐、高素質(zhì)等特點(diǎn)的創(chuàng)新型人才[2-4]．

中國石油大學(xué)（北京）是一所行業(yè)特色鮮明的高校．測(cè)控專業(yè)作為非石油主干專業(yè)，無論是在學(xué)生的綜合成績(jī)上還是所取得的優(yōu)秀成果上，都略遜色于石油主干專業(yè)．面對(duì)這樣的嚴(yán)峻形勢(shì)，必須采取強(qiáng)有力措施，以實(shí)踐教育環(huán)節(jié)作為重點(diǎn)和突破口，提升測(cè)控專業(yè)的學(xué)科地位，使越來越多的學(xué)生熱愛測(cè)控專業(yè)，并且能在學(xué)習(xí)過程中有所深入．

1 目前存在的問題

1.1 學(xué)生對(duì)測(cè)控專業(yè)了解程度不夠

學(xué)生在大學(xué)二年級(jí)后才能陸續(xù)接觸到專業(yè)課程．因此，在此之前，學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)知之甚少，甚至有的學(xué)生都不知道測(cè)控專業(yè)所處行業(yè)領(lǐng)域，興趣則無從談起．學(xué)習(xí)成績(jī)優(yōu)秀的學(xué)生有更多重新選擇專業(yè)的機(jī)會(huì)，在石油特色的大環(huán)境下，許多學(xué)生申請(qǐng)轉(zhuǎn)專業(yè)，導(dǎo)致測(cè)控專業(yè)優(yōu)秀學(xué)生流失．

1.2 部分課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容銜接不緊密

測(cè)控專業(yè)先后開設(shè)電路分析和電子技術(shù)基礎(chǔ)課程．在電路分析實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生本應(yīng)該熟練掌握了萬用表、信號(hào)發(fā)生器和數(shù)字示波器等儀器的使用以及常用元器件的測(cè)量方法．然而，在電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中，第一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目仍為電子儀器使用及常用元件的識(shí)別與測(cè)試，這樣安排造成了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的重復(fù)．教學(xué)效果上，出現(xiàn)了兩極分化，部分學(xué)生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容重復(fù)、簡(jiǎn)單，無法調(diào)動(dòng)上課的積極性；部分學(xué)生由于在電路分析實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)效果較差，加上相隔時(shí)間較長(zhǎng)，需要重新復(fù)習(xí)相應(yīng)的知識(shí)．學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)差異的結(jié)果無法形成“共振”，很難達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果．

針對(duì)這些問題，如何減少“高知學(xué)生”流失，提高測(cè)控專業(yè)的“魅力”，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，應(yīng)從實(shí)踐的角度對(duì)測(cè)控專業(yè)做出深入改革．

2 實(shí)踐教學(xué)體系的改革

2.1 重構(gòu)實(shí)踐教學(xué)模式，豐富實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容

興趣是挖掘和發(fā)展學(xué)生潛能的動(dòng)力源泉．成功的教學(xué)需要的不是強(qiáng)制，而是要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣．如何在實(shí)踐教學(xué)中激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，一直以來都是教師關(guān)注的熱點(diǎn)問題．眾所周知，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不是與生俱來的，那么就要求教師精心設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，力求能引起學(xué)生的好奇與思考，啟發(fā)和刺激學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性[5]．由原來“以知識(shí)傳授為主要目標(biāo)”的傳統(tǒng)教學(xué)模式改為“以知識(shí)傳授為載體，以能力與素質(zhì)培養(yǎng)為主要目標(biāo)”的新模式[6-7]．根據(jù)實(shí)踐內(nèi)容由淺入深的原則，實(shí)現(xiàn)層次化的實(shí)踐教學(xué)：基礎(chǔ)實(shí)踐階段和綜合創(chuàng)新實(shí)踐階段．

2.1.1 基礎(chǔ)實(shí)踐階段 此階段主要目的是吸引更多的學(xué)生積極主動(dòng)參與到實(shí)踐中，通過在實(shí)踐中的“聽”、“看”、“動(dòng)”對(duì)本專業(yè)有初步了解．此階段主要是大一、大二學(xué)生利用課余時(shí)間開展的自選性實(shí)踐活動(dòng)．首先，通過教師的宣講使學(xué)生從“聽”上了解本專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)、開設(shè)的專業(yè)課程、今后從事的行業(yè)方向和就業(yè)領(lǐng)域，鼓勵(lì)學(xué)生積極報(bào)名參與到實(shí)踐小組中．然后，教師帶領(lǐng)學(xué)生提前進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室（一般學(xué)生直到大二才能進(jìn)入到專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室），通過“看”接觸實(shí)驗(yàn)室的各種儀器設(shè)備和各類實(shí)驗(yàn)箱，通過“動(dòng)”在實(shí)踐中體會(huì)電路的樂趣，提升完成電路的自信心和成就感，增加興趣．考慮此階段學(xué)生還未開展專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，在實(shí)踐內(nèi)容設(shè)置上還應(yīng)以基礎(chǔ)性實(shí)踐為主，重點(diǎn)掌握示波器、萬用表和信號(hào)發(fā)生器等儀器的使用方法和電子元器件的測(cè)試方法．通過查閱資料，利用電子元器件搭接一些簡(jiǎn)單的模擬電路和數(shù)字電路．具體實(shí)踐活動(dòng)安排見表1．

2.1.2 綜合創(chuàng)新實(shí)踐階段 在基礎(chǔ)實(shí)踐階段的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步向縱深方向發(fā)展，將部分專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程進(jìn)行融合式教學(xué)，使學(xué)生掌握可編程器件的使用方法，并能利用先進(jìn)的仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)一些較為復(fù)雜的實(shí)踐項(xiàng)目．在此階段，學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)和自身的興趣選擇一個(gè)或幾個(gè)實(shí)踐項(xiàng)目，實(shí)踐項(xiàng)目可由教師指定或?qū)W生自擬．每個(gè)實(shí)踐項(xiàng)目，學(xué)生首先通過查閱資料和小組討論的方式設(shè)計(jì)初步方案，然后經(jīng)歷軟件仿真、搭接電路、編寫程序和整體聯(lián)調(diào)階段，最后對(duì)實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)和結(jié)果進(jìn)行分析．分析此方案的優(yōu)點(diǎn)及改進(jìn)方向，真正做到從題目到實(shí)物，完成從電路設(shè)計(jì)到成品的整個(gè)流程，從而提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力，激發(fā)他們的主觀能動(dòng)性，為今后開設(shè)的專業(yè)課程做好充足的準(zhǔn)備．由于選題的多樣性，有利于幫助學(xué)生找到專業(yè)興趣點(diǎn)，為今后的人生定位或職業(yè)規(guī)劃提供指導(dǎo)意見．

同時(shí)，在此階段中積極鼓勵(lì)學(xué)生參與專家講座或研究生研討．

2.2 多種教學(xué)手段和方法相互融合，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

為了更好地了解每一位學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，采用“小班研討”的授課方式．

2.2.1 基礎(chǔ)實(shí)踐階段 此階段15人組成一班．教師在課前2周把本次實(shí)踐內(nèi)容和若干討論題目下發(fā)給學(xué)生，給學(xué)生充足的時(shí)間預(yù)習(xí)和思考問題．課堂中，先由學(xué)生發(fā)表自己的觀點(diǎn)，鼓勵(lì)學(xué)生自己獨(dú)立思考并能夠提出新的問題，經(jīng)過教師的簡(jiǎn)單啟發(fā)，讓學(xué)生帶著問題和心中的答案動(dòng)手實(shí)踐，通過實(shí)踐的手段驗(yàn)證答案、分析原因．面對(duì)實(shí)踐過程中出現(xiàn)的各種問題，教師給予引導(dǎo)，把以“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的教學(xué)理念貫穿于中．

2.2.2 綜合創(chuàng)新實(shí)踐 此階段重新分組，3~5人為一小組，把選題類似的小組放在一起研討．學(xué)生在課前準(zhǔn)備好討論的問題及可行解決的方案，以小組為單位互相探討，教師給以指導(dǎo)性的意見，同時(shí)采取以小組為單元定期匯報(bào)的形式檢查、督促進(jìn)度，增加小組之間、教師與學(xué)生之間的互動(dòng)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和成就感．

鼓勵(lì)學(xué)生積極參加各類型的講座．定期邀請(qǐng)本專業(yè)教授開展專題講座，有利于學(xué)生了解本專業(yè)的發(fā)展前景和就業(yè)領(lǐng)域．同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生旁聽研究生定期組織的課題研討，為找到自己的興趣點(diǎn)和職業(yè)規(guī)劃開拓思路[8]．采用研究生帶領(lǐng)高年級(jí)、高年級(jí)帶領(lǐng)低年級(jí)的傳幫帶方式，使學(xué)生更容易接受和相互交流．

專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室、專業(yè)實(shí)驗(yàn)室和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室均采用全天開放式的模式，為學(xué)生營造一個(gè)相對(duì)寬松、自由的工程實(shí)踐環(huán)境，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，使其自覺自愿地來到實(shí)驗(yàn)室．其中，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室提供較完備的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，可作為綜合型實(shí)驗(yàn)、大學(xué)生科技創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃及機(jī)器人大賽備戰(zhàn)的實(shí)踐平臺(tái)．

通過校園網(wǎng)，教師上傳實(shí)踐項(xiàng)目相關(guān)資料，方便學(xué)生隨時(shí)隨地查閱．同時(shí)，利用現(xiàn)有的在線交流平臺(tái)，教師能與學(xué)生建立良好的互動(dòng)關(guān)系，營造輕松的教學(xué)氛圍，及時(shí)解決學(xué)生所面臨的問題．

將計(jì)算機(jī)軟件仿真技術(shù)融入各階段實(shí)踐教學(xué)[9-10]．基礎(chǔ)實(shí)踐階段，學(xué)習(xí)Multisim和Tina仿真軟件，其具有豐富的元器件庫、測(cè)試儀器及快速精準(zhǔn)的仿真能力．虛擬儀器可以測(cè)量出電路中各節(jié)點(diǎn)電壓和支路電流，并且以圖形方式顯示各種分析結(jié)果，將理論知識(shí)通過計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)再次呈現(xiàn)．同時(shí)，可以用虛擬儀器技術(shù)創(chuàng)造出真正屬于自己的儀表．綜合創(chuàng)新實(shí)踐階段，借助 Keil、Quartus II等軟件平臺(tái)開發(fā)嵌入式系統(tǒng)和FPGA程序，借助C++Builder及Visual C++等軟件平臺(tái)開發(fā)上位機(jī)軟件，使學(xué)生能較早的接觸到專業(yè)軟件，圍繞實(shí)踐項(xiàng)目動(dòng)手編程，在實(shí)踐中不斷地解決問題和提高能力．

2.3 建立合理的實(shí)踐考核評(píng)價(jià)體系，督促學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度

為了督促學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)程和掌握學(xué)生的能力水平，根據(jù)實(shí)踐教學(xué)的層次化，建立不同的實(shí)踐評(píng)價(jià)體系．

2.3.1 基礎(chǔ)實(shí)踐階段 主要考察學(xué)生的動(dòng)手能力．考核內(nèi)容包括：課前提問考查學(xué)生預(yù)習(xí)情況，課上考查學(xué)生實(shí)際操作能力，課后報(bào)告考查學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)處理、誤差分析、實(shí)驗(yàn)分析及總結(jié)的能力．

2.3.2 綜合創(chuàng)新實(shí)踐階段 主要考察學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力和團(tuán)隊(duì)水平．考核結(jié)果由小組成績(jī)和個(gè)人成績(jī)組成．小組成績(jī)代表實(shí)踐項(xiàng)目綜合水平，個(gè)人成績(jī)代表個(gè)人在項(xiàng)目組中的貢獻(xiàn)．考核內(nèi)容包括：查閱文獻(xiàn)資料的能力、設(shè)計(jì)方案的合理性、項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)與調(diào)試過程、討論及匯報(bào)的表達(dá)能力、項(xiàng)目總結(jié)和分析能力．

通過全面細(xì)化考核，盡可能全方位的了解學(xué)生知識(shí)水平，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的興趣、優(yōu)勢(shì)和差距．此實(shí)踐成績(jī)作為各類競(jìng)賽隊(duì)員選拔的重要參考依據(jù)，為各類競(jìng)賽儲(chǔ)備人才．

3 結(jié)語

本次教學(xué)改革，在實(shí)踐教學(xué)過程中以激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣為出發(fā)點(diǎn)，讓學(xué)生在愉悅的氛圍中獲取知識(shí)，學(xué)到技能，養(yǎng)成主動(dòng)學(xué)習(xí)的習(xí)慣．同時(shí)通過相互交流、傳幫帶的方式使更多的學(xué)生參與其中，營造良好的競(jìng)爭(zhēng)氛圍，增強(qiáng)學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)結(jié)協(xié)作能力，并且為學(xué)生今后的職場(chǎng)和人生定位提供參考．通過幾個(gè)學(xué)期的教學(xué)實(shí)踐，取得了良好的教學(xué)效果，積累了豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生的專業(yè)興趣得到了明顯提升.

[1] 曹健安，楊爽．測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)教學(xué)改革思考[J]．電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2011，33（增刊）：4-5

[2] 董愛華，余瓊芳，王福忠，等．測(cè)控技術(shù)與儀器本科專業(yè)培養(yǎng)方案的研究與實(shí)踐[J]．中國大學(xué)教學(xué)，2013（11）：50-52

[3] 楊俊，王光明，葉湘濱．測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)探索與實(shí)踐[J]．高等教育研究學(xué)報(bào)，2010，33（2）：14-16

[4] 李文濤，李忠虎，左鴻飛．測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式改革[J]．中國冶金教育，2014（2）：8-10

[5] 苗紅宇．淺談如何在電子技能實(shí)訓(xùn)教學(xué)中激發(fā)學(xué)生興趣[J]．實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2014，17（3）：147-149

[6] 王莉，劉楠嶓，牛群峰，等．測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)實(shí)踐教學(xué)方法探索與應(yīng)用[J]．中國電力教育，2014（2）：170-171

[7] 陳立軍，馮玉昌，韓曉菊，等．測(cè)控專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的探索與實(shí)踐[J]．科教文匯，2013，259：82-83

[8] 羅瑞瓊，羅桂娥，朱利香．案例教學(xué)在電工技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用[J]．中國電力教育，2014（9）：68-70

[9] 馮梅琳，何學(xué)文，羅小燕，等．基于CDIO理念的測(cè)控專業(yè)實(shí)踐教學(xué)創(chuàng)新體系[J]．實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2014，33（3）：180-182

[10] 宋建輝，于洋，高宏偉．依托產(chǎn)業(yè)基地分類培養(yǎng)測(cè)控專業(yè)工程科技人才的途徑探討[J]．大學(xué)教育，2014（4）：89-90

Practical teaching reform and exploration for measurement control and instrument specialty

ZHANG Wan-mei，XUE Ya-ru，QIAN Bu-ren，YAN Jing-fu

（School of Geophysics and Information Engineering，China University of Petroleum-Beijing，Beijing 102249，China）

Measurement control and instrument specialty being not major specialty of China University of Petroleum-Beijing has been faced with many problems，for example，the weakness in competitiveness，low learning initiative of students and the loss of some excellent students. The practical teaching content，mode，method and assessment are reformed and explored to enhance interesting and comprehensive quality in the major for students. Practice indicates that students understand the specialty deeply，and comprehensive capacity of the students has been raised after the reform．It makes more and more students love measurement control and instrument specialty.

measurement control and instrument specialty；practice teaching；small class teaching

TM93∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2016.03.021

2016-01-10

張婉妹（1980-），女，北京人，工程師，碩士，從事電工學(xué)理論、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和單片機(jī)實(shí)驗(yàn)研究．E-mail：zhangwanmeimei@163.com