新工科背景下測控專業課程體系優化與改革

淮陰工學院自動化學院 張青春 付麗輝 李洪海 段衛平

基于“新工科”的內涵特征以及“新工科”工程教育改革建設行動路線，以提高學生適應新形勢的能力為目標，采用多元化教學思路，面向傳感器與智能化儀器儀表開發與應用、測量與控制技術應用研究和無線傳感網與物聯網應用技術等方向進行人才培養。對測控專業課程體系進行整體優化改革，增強學生研究、分析和解決復雜工程問題的能力，提升設計方案的創新能力；讓學生能夠使用現代工具對復雜工程問題進行預測和模擬，能夠基于工程相關背景知識評價復雜工程解決方案對社會、健康、安全、法律及文化的影響，履行相應義務；通過社會實踐活動和國內外交流，使學生具備一定的國際視野，培養大批適應經濟社會發展需求的測控方面的卓越人才。

一、課程體系優化的必要性

測控專業的工程教育認證標準主要是評估學生專業能力是否達到培養要求，“課程體系”要對測控專業的學生進行系統的工程技術教育和基本技能訓練，培養學生的工程意識、創新思維和團隊協作精神；在“專業知識”標準基礎上，根據測控專業自身特點，圍繞測量控制技術與測控系統集成、儀器設計、開發、測試及工程應用等知識領域自主設置專業類課程。

傳統測控專業以“光、機、電、算相融合”為主線構建核心課程體系，其特點是根據被測對象和儀器分類設置課程，雖然課程模塊清晰，但課程間的關聯度較小，知識體系缺乏連續性和系統性。實踐教學環節中課程設計、生產實習、畢業設計規范性差，難以支撐學生畢業要求能力的達成，不能達到經濟社會對創新創業人才的要求；課程教學內容與工程、社會、行業需求脫節，知識更新不及時，難以滿足新時代測控專業人才的技術需要。因此，必須構建新的知識體系和核心課程體系，完善實踐教學環節，適應新工科背景下測控專業工程教育認證標準的要求。

隨著信息技術的迅速發展，構建以“信息獲取及應用”為主線的測控專業課程體系，全面優化與改革專業課程體系，將推動專業發展和創新人才的培養。

二、課程體系的優化方案

（一）修改完善專業培養方案

按照“新工科”的內涵特征、工程教育認證標準和儀器類專業教學質量國家標準，適應社會經濟發展對測控專業人才培養的多樣化需求，需全面修訂測控專業人才培養方案。

強化科學、工程和人文素養“三位一體”的人才培養目標，明確學生畢業后經過5 年左右的工程實踐，能在智能化儀器儀表、電子信息、智能制造等行業或領域從事與本專業相關的系統設計、技術開發、工程應用、產品質量檢驗、生產組織管理等方面的工作；勝任工程師崗位，成為生產技術管理骨干；具備應用專業知識和現代工具解決本領域復雜工程問題的能力；富有創新意識、創業精神和終身學習能力；能在工程實踐中遵守職業道德規范，履行責任。

畢業要求體現了工程知識、應用能力和綜合素質的培養，將畢業要求12 項指標細分成30 個指標點，每個指標點由課程和實踐環節支撐，確保畢業要求的達成。根據專業發展，將“主干學科”在原來“儀器科學與技術”學科基礎上新增“控制科學與工程”和“信息與通信工程”2 個學科。依據專業標準，結合地方院校的特色，將電路理論、模擬電子技術、數字電子技術、信號與系統、自動控制原理、工程光學、傳感器技術、誤差理論及數據處理、單片機原理及接口技術、嵌入式系統、虛擬儀器技術、測控系統原理與設計等12 門課程作為測控專業核心課程。增加信息技術前沿課程，淘汰陳舊的課程內容，調整課程學分，將原幾門分散的專業選修、專業拓展課程設計整合為“專業方向綜合設計”和“創新實踐綜合設計”，確保課程和實踐環節能支撐畢業要求的達成。

建立學校、社會和學生共同參與的人才培養質量評價制度，將評價反饋意見作為修訂培養方案的主要依據，聘請企業專家參與培養方案的修訂工作，確保人才培養方案的科學性、合理性。

（二）優化課程設置

學科基礎、專業基礎、專業課、專業拓展課能充分體現測控系統與儀器設計和實踐能力的培養，反映新時代測控專業的特點。融入高新技術和前沿技術，對部分專業課程進行整合，優化教學內容，既要避免內容重復，又要體現新時代的特點和新技術、新成果的應用。

1.人文社會科學類通識教育課程。增設創新創業基礎課程、形勢與政策、經濟管理、工程師職業道德等課程，使學生在從事工程設計工作時能夠考慮經濟、環境、法律、倫理等各種制約因素。

2.數學與自然科學基礎課程。包括高等數學、大學物理、工程數學、VB 程序設計等課程，為專業課學習奠定基礎。

3.學科基礎類課程。包括工程制圖、電路理論、模擬電子技術、數字電子技術、C 語言程序設計、MATLAB 及其應用、精密機械基礎、工程光學等課程，有利于構建測控系統與儀器設計、實踐和應用的基本知識體系，能支撐專業知識的學習。

4.專業基礎類課程。包括自動控制原理、信號與系統、虛擬儀器技術、誤差理論與數據處理、傳感器技術、單片機原理與接口技術、嵌入式系統、測控原理與設計等課程。

5.專業類課程。設置現代測控技術和智能儀器儀表兩個模塊，主要課程包括數字圖像處理、無線傳感器網絡技術、無損檢測技術、智能控制技術、人工智能、DSP、智能儀器等課程。

6.專業擴展類課程。設置移動機器人技術、移動平臺應用開發、云計算等課程。

（三）優化實踐教學體系

為進行系統的工程技術教育與基本技能訓練，建立與畢業設計要求相適應的質量標準和保證機制。

1.建立四級專業實踐教學體系。基礎層主要在實驗室集中開設課程驗證性和綜合性實驗；應用層主要面向應用對象開展實踐教學，包括單門專業核心課程設計、生產實習、工程實訓等環節；提高層主要面向應用對象開展測控系統與儀器設計，包括創新創業項目訓練、課程群綜合設計、畢業設計等環節；創新層主要面向應用對象開展多學科融合的系統設計，包括物聯網、機器人、智能汽車、虛擬儀器等學科競賽和參與教師科研活動。通過四級專業實踐，實施“全程化、工程化、多樣化、多元化”實踐教學模式，培養認知、理解、應用、分析、綜合和評判能力。

2.重視示范實習基地建設。建立測控專業實習基地8個，其中優質示范實習基地3 個，采取頂崗實習+參觀實習的方法，將生產實習時間由2 周調整為3 周，增強生產實習的實效性，使學生充分了解儀器設計制造過程、生產設備的技術特點、生產工藝流程等。

3.制定畢業設計工作細則。明確畢業設計選題范圍、畢業設計質量過程監控、畢業設計論文撰寫要點等內容，培養學生的工程意識、協作精神以及綜合應用所學知識解決實際問題的能力，聘請企業或行業專家參與畢業設計（論文）的指導和考核。

4.改革課程設計。本專業除保留單片機課程設計外，其他專業課程設計整合專業模塊綜合設計、創新實踐綜合設計，分別在第6、7 學期開設，課時分別為3 周和5 周，增強學生研究、分析和解決復雜工程問題的能力，提升設計方案的創新意識。

（四）重視科技創新活動

將創新創業實踐作為人才培養的重要環節，設置成4 個必修學分，包括創新創業訓練項目、學科競賽、發表論文及申請專利在課外完成。

將科研訓練和實踐教學、課堂教學相結合，并貫穿于整個本科人才培養的過程中，制定相關管理條例，規范學生開展課外工程訓練的途徑、過程管理、成績評定、經費管理等，形成從研究性理論教學到創新性實驗教學，再到開放性課外研學、校外工程訓練和工程型畢業設計的上升式工程意識和創新能力的培養體系。鼓勵學生申報國家級、省級和校級的大學生創新創業項目，鼓勵學生參與教師的各類科研項目，將學生的創新成果和教師的成果作為教學案例，培養學生的工程意識，訓練學生的創新創業及科研能力。

開設各類競賽培訓班，組織學生參加各級大學生虛擬儀器設計大賽、電子設計大賽、機器人設計大賽、物聯網設計大賽、創業設計大賽等項目，加強對學生應用能力和創新能力的培養。

（五）強化核心課程建設和引領作用

本專業將傳感器技術、單片機技術、虛擬儀器技術、嵌入式系統設計、測控系統原理與設計等課程列入專業核心課程，有計劃地進行優秀課程和精品課程建設。從教學理念、內容、方法的革新，探索地方本科院校測控專業的新工科人才培養理念及發展規律，進行測控專業課程建設優化研究。在工程實踐性強的課程建設中，強化工程需求，轉變教學理念，以專業為基礎，拓展工程教學內容；向多專業、多學科交叉轉變；以案例為基礎，改革教學方法。

傳感器與自動檢測技術、單片機技術課程已分別完成校級精品課程和優秀課程建設，已建成網絡課堂，所有教學資源全部上網，作業、階段性考試、答疑全部在網上進行，取得了較好的教學效果，增強了學生學習的積極性和主動性。目前正在與企業合作建設的課程有：虛擬儀器技術、測控系統原理與設計、嵌入式系統設計、無線傳感器網絡應用技術等。

（六）“新工科”背景下測控專業教材建設

教材是教學資源主要來源之一，加強教材建設將進一步完善課程建設與規劃，以測控專業能力培養為目標，緊緊圍繞課程建設的核心，探索編寫與各個主干課程相配套的教材，包括各種教學資源，強調教材編寫的適用性、科學性、前沿性，將科技發展的新成果和社會發展的新動態引入教材。以本校課程改革為先導，結合本校學生的基礎知識水平層次，注重本校學生的個性化需求和不同的發展需要。

近幾年，我校測控專業已立項、出版《傳感器與自動檢測技術》《傳感器與檢測技術實踐訓練教程》《單片機原理及應用實訓教程》《虛擬儀器技術應用教程》等4 部教材，前2 部為“十三五”江蘇省重點教材。隨著專業建設，再計劃建設嵌入式系統、無線傳感器網絡等實踐類教材。