面向新工科的测控专业实践教学研究

面向新工科的测控专业实践教学研究

摘要：“新工科”提出要整合校内外实践资源，激发工科学生技术创新潜能。针对测控专业的专业特点，开发综合性和设计型课程实验，完善校内特色实验室，结合本地优势资源与优势行业建立校外实践教学基地，通过建立项目驱动的实践教学模块，将校内与校外实践有机结合，理论讲授与综合实训结合，强化学生的工程设计能力与创新意识。關键词：实验课程体系;实践教学;新工科;工程教育一、绪论为全面提高工程教育人才培养质量，抓住新一轮科技革命和产业变革机遇，从2013年开始，教育部先后发布了“卓越工程师教育培养计划通用标准”“关于加快建设发展新工科实施卓越工程师教育培养计划2.0的意见”等指导性文件[1]，2020年5月12日，又发布了“未来技术学院建设指南（试行）”。在教育部的积极推进下，先后在复旦大学、天津大学和北京召开了关于高等工程教育和新工科建设的研讨会，形成了“复旦共识”“天大行动”和“北京指南[2]”。其目的是培养一批具有工程实践能力与创新能力的各类型工程技术人才，着力培养具有前瞻性、能够引领未来发展的科技领军人才，促进我国从工程教育大国走向工程教育强国，推动“中国制造”到“中国创造”的转型升级[3]。测控技术与仪器专业是高新技术密集型的交叉学科，融合了光学、精密机械、电子、自动控制、计算机与信息技术等学科[4]。本文针对新工科的建设要求，开展综合性实验教学课程体系构建和项目驱动的实践教学项目设计，为我校测控专业的新工科建设和创新型人才培养提供方案。二、测控专业课程体系设置根据测控专业的特点，建立以工程技术应用能力和素质培养为主线的模块式课程教学体系，如图1所示。学科基础模块包括机械制图、模拟电子技术、数字电子技术、C语言;专业核心课程模块包括仪器制造工艺学、测控电路、信号与系统、传感器技术、自动控制原理、机电传动控制、智能仪器设计技术;专业综合能力模块主要兼顾学生个性发展和凸现行业特色，以选修课、课外科技创新制作、各类学科知识竞赛等形式开设，是实现本专业学生兴趣导向与分类指导的重要举措，以学分要求为引导，突出专业方向与专业技能培养，使本专业培养的人才更适应社会需求。主要包括光电检测方向、智能仪器方向、精密仪器与机械方向、虚拟测试方向、过程控制方向等。将专业课程模块化设置以课程群的方式将全部专业核心课程有机结合起来，避免相关课程之间的内容重复，减少授课学时，有利于教师以相互有机联系的方式传授专业知识[5]，也便于学生灵活地掌握知识，以培养学生掌握学习科学知识的能力为主要目标，而不是简单地灌输某一学科的内容。三、课内实验体系设计课内实验是针对每门课程的实验，包括验证性实验、综合性实验和设计性试验三种类型。课内验证性实验是基础实验，针对课程重点内容设置，占比50%;综合性实验是结合课程内的几个相关内容的实验，占比30%;设计性实验由任课教师制定实验目的与要求，学生自行设计实验方案并实现相关的实验操作，占比20%。以《单片机原理与接口技术》为例，设置验证性实验6学时，综合性实验4学时，设计性实验2学时，其中设计性试验提供两个选题方向：数字电压表设计和十字路口交通灯设计，学生可以根据个人兴趣选择题目，通过近两年的课内实验检验，本专业课内实验体系对学生掌握单片机基本知识点及提高单片机系统设计能力有较好的促进作用。四、专业实验室建设结合测控技术与仪器专业实验室建设规划，以测控专业带头人为组长，由企业工程技术人员和专业骨干教师组成专业实验室建设团队。深入企业进行调研，了解矿冶仪表需求、矿冶设备设计与制造流程、智能制造企业工业控制系统设计与实施流程，通过分析、整合和提炼，确定矿冶企业、智能制造企业的典型生产流程;分析工作流程所需的知识、技能、核心技术需求，确立专业课程实验设备需求清单。通过选购及自行设计与企业主流生产设备相近的测控设备，增加实验设备投入，积极与企业共建实验室。近四年获批美国国家仪器（NI）公司、广州粤嵌通信科技股份有限公司等企业支持的教育部产学研综合改革项目5项，新建虚拟仪器实验室、单片机与Proteus仿真实验室等，并对原有的传感器实验室、光电检测实验室等进行设备更新，校内实验室建设得到较好的提升。五、实践教学基地建设在“新工科”实施意见中提出“推进产教融合、校企合作的机制创新，深化产学研合作办学”“布局建设一批集教育、培训及研究为一体的共享型人才培养实践平台，拓展实习实践资源[1]”。针对测控专业特点和赣州的区域特色，进一步加强与赣州市内智能制造、水电等企业的校企合作，建立了江西众能光电科技有限公司、江西绿萌科技控股有限公司、宁波柯力传感科技股份有限公司、格特拉克（江西）传动系统有限公司赣州分公司等测控专业实习基地8个，采取顶岗实习+参观实习的方法建立了校企协作的双赢、长效机制。同时聘请企业有丰富工程实践经验的工程技术人员作为企业导师，学生在企业实习采用校内导师和企业导师指导的双导师制，让企业参与“新工科”人才培养的全过程。六、项目驱动的实践教学设计（1）针对专业课程群中各门课程的特点，对课程内容进行深入分析与重组，将课程内容细化为多个专题，构成课程体系中的课内实验项目，课内实验项目着眼于单门课程的知识点教学。（2）通过多门课程共同实施开放性二级研究项目，包括综合性课程设计、专业课程设计、学科竞赛、大学生创新创业项目、课外兴趣小组。二级项目可以有效的将多门课程内容联系起来，同时以项目为主线，使得课程内容，课内实验项目与综合实验项目、课外科技活动项目有机衔接，具有较好的延伸性和拓展性。（3）针对专业核心课程模块（仪器制造工艺学、测控电路、信号与系统、传感器技术、自动控制原理、机电传动控制、智能仪器设计技术）具有实践经验性较强的特点，依托企业实际需求课题建立测控专业一级研究项目，如图2所示，主要包括：矿井环境监测系统研究、智能压力传感器设计、智能水果分拣机设计、水质检测仪设计、矿冶设备在线检测系统研究、机电设备智能故障诊断技术研究等。一级项目为学生提供主动参与实践教学的机会，实现了对学生综合能力和素质的培养。七、结语针对测控专业宽口径、厚基础、工程实践性突出的特点，通过优化课程体系设置，更新测控特色实验室装备，优选校企合作实习基地，构建项目驱动的三级实践教学项目，打造“新工科”测控专业实践教学体系。近4年本专业学生获批国家级、省级大学生创新创业项目13项，校级创新创业项目14项，在机械创新设计大赛、互联网+大学生创新创业大赛、机器人大赛、虚拟仪器设计大赛中获奖20余项，学生的工程素质和工程实践能力得到提高。Reference：[1]教育部，工业和信息化部，中国工程院.关于加快建设发展新工科实施卓越工程师教育培养计划2.0的意见[EB/OL].http：///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”建设行动路线（“天大行动”）[J].高等工程教育研究，2017（2）：24-25.[3]教育部办公厅.关于印发《未来技术学院建设指南（试行）》的通知[S].教高厅函〔2020〕6号，2020.[4]张凯兵，张缓缓，李询，卢健.新工科背景下测控技术与仪器专业视觉检测方向课程体系构建[J].科教导刊，2019（9）：17-18，63.[5]梁礼明，林元璋，吴健，杨国亮，翁发禄.“新工科”背景下地方本科院校改革发展路径探析[J].江西理工大学学报，