面向新工科的測控專業實踐教學研究

摘 要：“新工科”提出要整合校內外實踐資源，激發工科學生技術創新潛能。針對測控專業的專業特點，開發綜合性和設計型課程實驗，完善校內特色實驗室，結合本地優勢資源與優勢行業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質量，抓住新一輪科技革命和產業變革機遇，從2013年開始，教育部先后發布了“卓越工程師教育培養計劃通用標準”“關于加快建設發展新工科實施卓越工程師教育培養計劃2.0的意見”等指導性文件[1]，2020年5月12日，又發布了“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]”。其目的是培養一批具有工程實踐能力與創新能力的各類型工程技術人才，著力培養具有前瞻性、能夠引領未來發展的科技領軍人才，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“中國創造”的轉型升級[3]。

測控技術與儀器專業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，為我校測控專業的新工科建設和創新型人才培養提供方案。

二、測控專業課程體系設置

根據測控專業的特點，建立以工程技術應用能力和素質培養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、數字電子技術、C語言;

專業核心課程模塊包括儀器制造工藝學、測控電路、信號與系統、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;

專業綜合能力模塊主要兼顧學生個性發展和凸現行業特色，以選修課、課外科技創新制作、各類學科知識競賽等形式開設，是實現本專業學生興趣導向與分類指導的重要舉措，以學分要求為引導，突出專業方向與專業技能培養，使本專業培養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。

將專業課程模塊化設置以課程群的方式將全部專業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系的方式傳授專業知識[5]，也便于學生靈活地掌握知識，以培養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：數字電壓表設計和十字路口交通燈設計，學生可以根據個人興趣選擇題目，通過近兩年的課內實驗檢驗，本專業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設計能力有較好的促進作用。

四、專業實驗室建設

結合測控技術與儀器專業實驗室建設規劃，以測控專業帶頭人為組長，由企業工程技術人員和專業骨干教師組成專業實驗室建設團隊。深入企業進行調研，了解礦冶儀表需求、礦冶設備設計與制造流程、智能制造企業工業控制系統設計與實施流程，通過分析、整合和提煉，確定礦冶企業、智能制造企業的典型生產流程;分析工作流程所需的知識、技能、核心技術需求，確立專業課程實驗設備需求清單。通過選購及自行設計與企業主流生產設備相近的測控設備，增加實驗設備投入，積極與企業共建實驗室。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支持的教育部產學研綜合改革項目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“推進產教融合、校企合作的機制創新，深化產學研合作辦學”“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實踐平臺，拓展實習實踐資源[1]”。針對測控專業特點和贛州的區域特色，進一步加強與贛州市內智能制造、水電等企業的校企合作，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）傳動系統有限公司贛州分公司等測控專業實習基地8個，采取頂崗實習+參觀實習的方法建立了校企協作的雙贏、長效機制。同時聘請企業有豐富工程實踐經驗的工程技術人員作為企業導師，學生在企業實習采用校內導師和企業導師指導的雙導師制，讓企業參與“新工科”人才培養的全過程。

六、項目驅動的實踐教學設計

（1）針對專業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、專業課程設計、學科競賽、大學生創新創業項目、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）針對專業核心課程模塊（儀器制造工藝學、測控電路、信號與系統、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）具有實踐經驗性較強的特點，依托企業實際需求課題建立測控專業一級研究項目，如圖2所示，主要包括：礦井環境監測系統研究、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，實現了對學生綜合能力和素質的培養。

七、結語

針對測控專業寬口徑、厚基礎、工程實踐性突出的特點，通過優化課程體系設置，更新測控特色實驗室裝備，優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”測控專業實踐教學體系。近4年本專業學生獲批國家級、省級大學生創新創業項目13項，校級創新創業項目14項，在機械創新設計大賽、互聯網+大學生創新創業大賽、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。

參考文獻：

[1]教育部，工業和信息化部，中國工程院.關于加快建設發展新工科實施卓越工程師教育培養計劃2.0的意見[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/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《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，翁發祿.“新工科”背景下地方本科院校改革發展路徑探析[J].江西理工大學學報，2017（6）：60-64.

基金項目：2016年江西省高等學校教學改革研究課題“面向卓越計劃的測控專業實踐教學體系構建研究”（編號：JXJG-16-7-16）;2017年江西理工大學教改課題“全日制專業學位碩士研究生實踐能力培養模式研究”;2017年江西理工大學教學質量工程項目（編號：XZG-16-01-03）

作者簡介：王軍（1979— ），男，滿族，遼寧本溪人，副教授，碩士研究生導師，研究方向：物聯網技術、測控技術教學研究。