基于工作过程的测控卓越工程师传感技术实验设计分析

摘要：针对测控行业领域对测控卓越工程师的人才需求，对传感技术实验课程进行了改革探索。传统传感技术实验多为验证性、孤立性的实验，存在与实际生产工作过程脱节的问题。根据湖南大学测控技术及仪器专业特色，从生产工作实践中提炼传感技术实验项目素材，并充分考虑其实践性和可迁移性，探索基于工作过程的测控卓越工程师传感技术实验，提高了学生的动手实践和创新能力。

关键词：测控技术与仪器；卓越工程师；工作过程；传感技术实验

作者简介：温和（1982-），男，湖南益阳人，湖南大学电气与信息工程学院，副教授；滕召胜（1963-），男，湖南辰溪人，湖南大学电气与信息工程学院，教授。（湖南 长沙 410082）

基金项目：本文系湖南省教学改革研究项目（项目编号：湘教通[2012]401号）的研究成果。

中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）31-0141-02

卓越工程师教育培养计划关注符合工程能力培养规律的教学方法。面向卓越计划的相关工科课程实验教学改革研究是提升学生实际工程能力的关键和重点。[1，2]测控技术与仪器专业注重实际系统的数据采集、信号传输、信号处理以及控制的测量与控制过程，培养从事测量与控制领域内有关技术与仪器系统的设计制造、技术开发等方面的高级工程技术人才。[3，4]

按照卓越工程师教育培养计划的培养目标，结合测控技术与仪器专业的工作行业和工程岗位特点，制定符合经济和社会发展需求的测控卓越工程师人才培养细则，切实加强测控专业核心基础课程实验教学环节的改革和建设，是目前测控专业实验教学需要加强研究的重点。[5，6]湖南大学测控技术及仪器专业以提升测控工程师技能（包括工程素质、工程实践能力和创新思维）为目标，紧密结合测控行业领域对研究型与复合应用型测控卓越工程师的人才需求，对专业理论与实践课程进行改革，于2010年成为教育部卓越工程师教育培养计划试点专业之一。本文结合湖南大学测控技术及仪器专业特色，探索基于工作过程的测控卓越工程师传感技术实验改革途径，为培养适应和掌握现代测控系统的卓越工程师提供参考。

一、基于工作过程的传感技术实验需求

卓越测控人才既要掌握一定的专业理论知识，更要具有在工业生产第一线从事测控系统分析、设计、运行、研发等方面的工作能力。基于工作过程的传感技术实验的出发点和落脚点及实施的依据都是传感技术工作过程。所谓传感技术工作过程是“在传感技术相关的行业企业里为完成一件工作任务并获得工作成果而进行的一个完整的工作程序”。要对现实的工作任务进行归纳，对其具体的工作过程进行分析，以获得应具备的职业能力，并以职业能力为基础设计传感技术实验方案。工作过程导向的传感技术实验并非脱离知识，而是要按行业企业的实际工作过程对理论和实践知识进行重新排序。

针对企业实际工序中的每一个环节来传授相关的传感技术实验课程内容，将收到事半功倍的效果。[7]鉴于每一环节和顺序都是一种经过积淀和梳理而形成的行动过程序列，而且学生认知的心理顺序也是循序渐进的过程序列，这意味着所形成的基于工作过程的行动顺序与自然形成的传感技术认知心理顺序是一致的，这也在一定程度上反映了校企融合在测控卓越工程师培养中的重要作用。

基于工作过程的传感技术实验旨在实现测控卓越人才职业教育的教学过程与工作过程融合，在专门构建的实验教学情境中进行测控工程师职业从业资格的传授，以使学生有能力从容应对那些对职业、对生计以及对社会有意义的行动情境。基于工作过程的传感技术实验教学应以行动为导向，即为了行动而学习和通过行动来学习。基于工作过程的传感技术实验教学方法，以学生为行动的主体，以基于测控工程师职业情境中的行动过程为途径，以师生及学生之间互动的合作行动为方式，培养学生具有由测控专业能力、方法能力和社会能力构成的行动能力，即综合职业能力，从而能从容面对新的社会需求。为了更好地适应经济和社会发展对高层次、实战型卓越测控人才的需求，亟待深入改革测控专业传感技术实验教学方法、更新实验教学内容。

二、基于工作过程的传感技术实验改革思路

1.传统传感技术实验的局限性

目前很多高校开设的传感技术实验课程多为验证性、孤立性的实验，所购置的传感技术实验装置功能单一且封闭。[8，9]在课程学习过程中，因高校资源有限，测控技术及仪器专业的学生无法接触实际测控系统工业过程，传统的传感技术实验课程设置存在以下不足。[10-12]

（1）传感技术实验模式单一，与测控行业工况有较大差异。由于传统的传感技术实验模型已经相对固定，实验内容一般比较单调枯燥。传统的传感技术实验课程较少涉及实际生产过程中的问题，内容上存在一定的局限性。因此，学生通过传统的传感技术实验最终掌握的仅是传感器实验台的相关操作，与测控系统工程实践严重脱节。

（2）传感器更新较慢，无法跟上日新月异的传感器发展速度。一方面考虑到与教材内容相匹配，传统的传感技术实验较少涉及新兴的传感技术及装置。另一方面受经费的制约，高校无法对传感器进行快速更新换代，因此传统的传感技术实验不涉及或者较少涉及智能传感器或新型传感器，不利于测控技术及仪器专业学生捕捉科技前沿动态。

（3）实验内容以验证为主，与工作过程的关联性不强。传统的传感技术实验讲义一般采用厂家提供的实验资料，以传感器的选择、安装，传感器的连接方式等为主。由于传统的传感技术实验以课堂教学中的理论或定律的验证和求证为主，往往与企业生产实践和工程实际应用严重脱节，与测控系统实际工作过程的关联性不强，导致课程实验内容相对分散、孤立，关联性和系统性较差，无法充分发挥传感技术实验培养学生创新能力和实践能力方面的作用。

2.基于工作过程的传感技术实验设计

湖南大学测控技术及仪器专业的培养目标是掌握宽广的测控系统理论基础，掌握“准工程师”所应具备的测控专业工程技能，为将来成长为真正的测控卓越工程师打下坚实的基础。在面向测控卓越工程师的培养中，湖南大学测控技术及仪器专业以校企深度融合为基础，通过技能需求调研和梳理，设置了基于实际工程背景平台的传感技术实验项目，对培养学生的工程综合实践能力和创新能力起到了积极的促进作用。图1为所制定的基于工作过程的传感技术实验教学基本思路。

3.基于工作过程的传感技术实验项目

实际测控系统工况、需求不同，所采用的传感器的类型也不同，则传感器的输出信号要求的放大调理电路也不同。为了培养和训练学生的综合应用能力与动手能力，湖南大学测控技术及仪器专业制定了基于工作过程的传感技术实验项目。在实验项目素材的选择上，力求选择的素材来自于生产实际，并充分考虑其实践性和可迁移性，以保证学生在完成任务时态度认真，有效地促进学生职业兴趣发展和能力拓展以及就业后能很快适应工作的需要。本文给出了三个传感技术技能提高和综合实验实例，参见表1。

三、结语

工业生产第一线对从事测控系统分析、设计、运行、研发等方面的人才需求旺盛，面向企业实际生产过程的测控卓越工程师实验教学改革具有重要的意义。鉴于传统的传感技术实验项目设置已经无法满足现代测控行业实际生产的要求，本文根据湖南大学测控卓越工程师课程体系中的传感技术实验相关情况，设计基于工作过程的传感技术实验项目，在专门构建的传感技术实验教学情境中进行测控工程师职业从业资格的传授，探索测控卓越工程师传感技术实验改革途径，为培养适应和掌握现代测控系统的卓越工程师提供重要借鉴。

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