“测控技术与仪器”专业综合实践模式的探索与研究

【摘 要】针对“测控技术与仪器”专业宽口径应用型人才培养的需求,阐述了建立与学校人才培养层次相适应的专业综合实践模式的必要性。在分析了原有专业综合实践内容、方式、效果的基础上,探讨了如何通过该实践环节而提高学生的专业素养和解决工程问题的能力,并介绍了新的组织实施方式和实践内容。

【关键词】测控专业综合实践 应用型人才培养 综合实践模式 工程能力

【中图分类号】G642【文献标识码】A【文章编号】1006-9682(2009)07-0029-02

一、测控技术与仪器专业的背景与现状

随着国内经济的高速发展,我国高等教育模式正在从精英教育向大众教育发展、过渡,教育活动的目的也由过去的专才教育转变为通才教育或者通才教育与专才教育相结合。高等教育模式的转变要求教育形式、内容及教学活动的各环节都要进行相应的变革。在这样的背景下,国家教委对我国高校本科专业设置进行了调整,并于1998年颁布了新的本科专业目录。专业调整后,本着以一级学科办专业的精神,仪器仪表类的十几个相关专业,如检测技术、自动化仪表、精密仪器、光电信息等,被归并为一个大专业――测控技术及仪器专业(简称测控专业)。该专业的诞生标志着仪器仪表人才宽口径通识教育的开始。

我国现有180多所高等学校设有“测控技术与仪器”专业。由于各学校原来的相关专业情况和发展历史不同,所以现有办学条件、专业规模、教学水平也各不相同。从专业方向来看,由于各学校原来的服务对象不同,现在的测控技术与仪器专业在专业方向、课程设置、实践内容等方面存在着较大差异。从招生情况来看,近几年测控专业的学生构成并不理想,究其原因,除了高校扩招带来的影响外,很重要的原因是行业市场低靡和该专业的社会认知度不高造成的。

我校测控技术与仪器专业的前身为精密仪器专业,设立于1986年。多年以来,专业教学团队在专业建设、人才培养模式、课程体系改革以及教学内容和教学方法等方面做了大量的探索与研究、实践工作,积累了丰富的经验,完成了多版教学计划的修订。经过不懈努力,目前本专业已逐步形成了以光、机、电、计算机为学科基础,偏重于光机电一体化结合,强调理论教学与实践教学相结合,注重学生综合能力以及工程实践能力的专业培养特色。近几年来,在专业内涵改变、大学理念更新、建设创新型国家和实施首都城市创新战略一系列背景下,我校测控专业教学团队又针对“测控技术与仪器”专业宽口径应用型人才培养模式进行了深入研究与探索实践,完成了多项教育教学改革项目,在测控专业宽口径应用型人才培养方面取得了明显成效。

二、测控专业综合实践模式与应用型人才培养

为适应宽口径应用型人才培养的需求,在最新版的测控专业培养计划中强调理论教学与实践教学相结合。实践教学环节包括课程实验以及独立设置的专业教育、课程设计以及毕业设计等环节,其中测控专业综合实践是测控技术与仪器专业开设的特色课程设计之一,它是在学生完成所有专业基础课和专业课的学习之后、在毕业设计之前进行的一个综合性实践环节,其目的是使学生整合自己所学的专业知识,了解专业的最新技术进展,培养并锻炼工程能力和应用创新能力。在当前学生就业压力比较大的形势下,通常安排在第八学期进行的毕业设计环节受到了一定影响,工科专业的学生往往有到就业单位进行实习的实际需求。在这种情况下,如果通过毕业设计之前的测控综合实践环节对学生进行符合专业培养目标的综合训练,对提高毕业设计质量、提升学生就业优势具有重要作用。

测控技术与仪器专业由多学科交叉形成,其主干学科是仪器科学与技术。仪器科学与技术是以机械工程、光学工程、电子科学与技术以及计算机科学等学科为基础而形成的综合学科。随着科学技术尤其是信息技术的飞速发展,传统意义上的仪器仪表已发展成为以计算机技术为核心,具有信息获取、存储、处理、传输等综合功能的测控系统。

根据测控技术与仪器专业多学科交叉的特点,结合市属市管高校的人才培养层次定位服务面,为使本专业培养的人才知识结构不断调整更新、覆盖的知识面越来越广、复合程度越来越大、社会适应性越来越强,探讨建立一种

适当的专业综合实践模式显得尤为重要。这就需要对专业综合实践模式进行深入的探索和研究。

三、历届测控综合实践实施总结

从1998年开始,我校测控技术与仪器专业就开始了对测控综合实践实施方案的探索,取得了一定成绩,但也出现了很多问题。

以下对历届综合实践实施方式和效果进行总结:

开出时间:整个测控综合实践持续时间为三周,安排在第七学期末最后三周或第八学期初最早三周集中进行。

实践内容:以教师的科研成果为基础,选取典型的测控系统或测控仪器,安排学生在了解整体构成和设计思路的前提下进行系统或仪器中某个具体模块的设计、调试。曾多次采用的题目包括:51单片机恒温控制系统;PLC物料分选系统;步进电机速度测控系统;伺服电机闭环速度调节;语音信号光电调制;激光测距;激光三角法测量三维面形等等。这些系统或仪器都是光、机、电、计算机技术相结合的典型应用实例,学生在教师指导下首先了解系统整体性能和模块组成,然后根据安排自己动手设计其中的光路、机械部件、电路、程序模块等,模块调试完成后嵌入原有系统并进行整体调试。

组织形式:测控综合实践采用分组方式进行,参加指导的教师每人负责一个小组。每个小组人数3～9名不等,根据教师所指导题目可用设备情况确定。每个小组中的同学分工合作,各人负责不同模块的设计调试。学生确定分组以后,指导教师向学生讲解系统原理、组成及模块划分等情况;之后由学生查阅资料进行2～3天的设计;教师对学生的设计方案进行审阅后学生进实验室进行实际调试;最后一周,学生在调试的同时撰写正规设计报告;最后1～2天安排验收和答辩。

成绩评定方式:成绩由四部分组成,即设计调试过程;调试结果;设计总结报告;答辩。

取得的经验:测控综合实践所采用的题目都来自于工程实践,学生通过该环节较好地锻炼了工程设计和调试能力,并培养了团队合作精神。部分学生在毕业设计环节对测控综合实践所涉及的内容进行了深入研究与创新探索,取得了较好的成绩。另外,每个题目都是多门课程的知识综合,学生通过动手实践,不仅起到了理论联系实际的效果,还将相关的专业课程“串”在一起,巩固和掌握了相关的专业基础知识和各种设计工具。

实施过程中遇到的问题:①学生要在短短三周之内深入理解系统的工作原理并进行具体模块的设计、调试往往比较困难,尤其是扩招之后。如果降低难度则等同于一个大型实验,起不到专业综合锻炼的作用。工程能力的培养贯穿于分析、设计、调试、总结、报告书写等各个环节,缺一不可,这些环节分摊到三周之内过于紧凑。②教师工作效率较低,每人只能指导几名学生,且需独立向学生讲解光、机、电、计算机等各方面的知识。

多届学生完成测控综合实践环节后,虽然教师和学生都认识到该环节对学生专业能力的培养起到了重要作用,是不可缺少的实践环节,但因为上述问题的客观存在,测控综合实践的继续实施遇到了较大困难。

四、新的测控综合实践模式

在测控技术与仪器2008级专业培养方案和教学计划的制订过程中,根据应用型人才的培养需求,强调了对学生专业工程能力的训练,也更加明确了测控专业综合实践的地位和作用。经过广泛调研,借鉴国内其他院校专业综合实践的成功经验和国外面向工程师的应用型人才培养方式,对我校测控技术与仪器专业综合实践模式进行了修改和完善。经过修改的测控综合实践实施方式概括如下:

1.时间安排:测控综合实践第七学期进行。第七学期初向学生布置设计任务,安排指导教师;整个学期学生在教师指导下进行分散设计和调试;学期末安排两周专用时间进行联调、验收、总结、答辩。

2.课程设计内容及基本要求(见附表)。

3.组织方式:集中开展和分散开展相结合。测控综合实践按80个学时计算(折合每天8学时,一周40学时)。按照设计内容及基本要求中的规定,其中的第(1)、(2)、(3)、(4)项在第七学期的第3～15周分散进行,第(5)、(6)、(7)项在学期末安排两周集中进行,即学生在学期初确定自己所做题目(每人一题,或多人组成一个设计小组,不同题目由不同教师负责指导),之后根据课程安排和实验室可利用情况在专业实验室进行分散设计、调试,最后两周进行集中调试和总结。

4.教学方式:学期初由教师集中讲解课程设计任务、设计要求等,学生根据题目要求查阅资料制订设计、调试方案;学期中学生在实验室进行系统分模块设计和调试,教师负责答疑等指导工作;最后两周学生在实验室进行系统联合调试,根据调试结果和中间的实验数据撰写课程设计总结报告,并参加课程设计答辩。

5.考核方式:根据学生查阅资料情况、方案设计、调试过程、最终调试结果、设计报告、答辩情况等进行综合考核。其中方案设计、调试过程、最终调试结果、设计报告、答辩各占20%。

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