测控技术与仪器专业综合性实训类课程教学改革论文

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　　摘要：文章以“测控系统与仪器综合设计与实训”课程为例，首先分析了测控技术与仪器专业综合性实训类课程教学现状，然后论述了测控技术与仪器专业综合性实训类课程教学改革。

　　关键词：测控技术与仪器专业；综合性实训类课程；“测控系统与仪器综合设计与实训”课程

　　随着工程教育专业认证的持续推进，“学生中心”的教育理念、“成果导向”的教学设计要求、“持续改进”的保障机制正被越来越多的教师采纳，促使工程教育更重视教育过程，更关注教育结果，也更强调创新型人才培养[1-2]。对于工科学生的专业能力培养主要是应用与创新能力的培养，学生的应用能力可以通过重复性锻炼来提高，而创新能力的培养是以应用能力培养为基础，需要学生具备独立从事创新性科研与设计的能力[3-4]。在工科专业人才培养中，综合性实训类课程是对学生所学专业知识的综合应用，是学生创新能力培养的关键环节。因此，开展综合性实训类课程改革对学生创新能力培养具有重要意义。

　　目前，对于测控技术与仪器专业的综合性实训类课程改革，国内高校主要是从优化课程结构[5]、创新教学内容[6]、调整过程考核指标[7]、融入学科竞赛[8]、参与校企合作[9]、引入行业需求[10]等方面进行，均取得了较好的教学效果，也为本课程改革提供了经验借鉴。本文拟以“测控系统与仪器综合设计与实训”课程为例，首先分析测控技术与仪器专业综合性实训课程现状，然后采用项目式开发的课程实施形式，主要从项目选择、过程管理、考核评价、项目可持续实施等方面探究测控技术与仪器专业综合性实训类课程教学改革策略。

　　一、测控技术与仪器专业综合性实训类课程教学现状

　　综合性实训类课程是各工科专业人才培养方案的重要组成部分。由于各专业综合性实训类课程在实施上呈现出差异性，因此不同专业的综合性实训类课程改革只可相互借鉴，但不能完全模仿。

　　针对测控技术与仪器专业的特点，通过调研分析，现将“测控系统与仪器综合设计与实训”课程教学实施过程中存在共性问题总结如下。

　　第一，项目驱动型实训教学方式存在不足。项目驱动教学是当前“测控系统与仪器综合设计与实训”课程教学实施的主要形式。实训项目的质量与学生课程学习效果密切相关。由于新技术的出现，测控技术与仪器专业增设了许多新的课程，不可避免地存在对原有课程学时压缩的问题，仅依靠给定的实训课时难以完成复杂性较高的实训内容。为解决这一问题，多数教师保留实训骨干的“项目实施阶段”，而与项目密切相关的应用背景、设计方案等内容被剔除，导致学生缺乏对整体项目实施的理解。此外，为了加快实训课程实施的进度，一些本应由学生自主完成的实训内容被教师提前定制的半成品替代，这在一定程度上削弱了学生的动手操作与创新能力。概言之，项目驱动实训教学是以教师为主导的实训教学，学生处于被动学习的状态，缺乏主动提出问题的机会，这对学生主动参与项目的积极性调动不足。

　　第二，课程考核与评价方式缺乏多元化。“测控系统与仪器综合设计与实训”课程的考核与评价方式延续了实验课的考核方式，局限于平时考勤成绩、实训作品、实训报告方面，对学生参与课程实施的过程性考核不足，忽视了对学生实训过程中创新性内容、团队协作能力的考核。此外，分组实施项目也存在组内成员参与程度不均衡的问题，甚至出现项目实施依赖单个学生，组内其余学生参与程度较低的问题。

　　第三，实训内容专业特色不突出。“测控系统与仪器综合设计与实训”课程是对测控技术与仪器专业知识的综合应用与提升，课程应体现出智能检测与精密计量的专业特色。然而受到实训现实条件的限制，实训内容的技术前沿性不足，实训内容仍以单一组合的模拟或数字信号的验证性测量为主，涉及工程应用的信号特征识别、智能传感、精密计量的内容偏少，对学生的专业特色能力培养有所欠缺。

　　第四，拓展课程外学习不足。“测控系统与仪器综合设计与实训”课程是以仪器类产品设计为主，实训课程是对学生从事仪器仪表开发的启蒙，不能因课程的结束而结束，而应该充分发挥开放性实验室和创新创业中心的作用，延续实训类课程对学生创新能力培养的作用。

　　二、测控技术与仪器专业综合性实训类课程教学改革

　　(一)剖析课程特点

　　“测控系统与仪器综合设计与实训”课程是测控技术与仪器专业人才培养的重要组成部分，是对所有专业课程知识的综合性应用与实践。该课程主要是让学生学习仪器设计方法，掌握测控仪器开发基本流程，培养学生理论联系实际、解决测控系统具体应用问题的实践动手能力，为开展测控系统相关科研开发奠定良好的基础。课程要求学生能够根据测控系统实验方案进行分析评价，探究其性价比、能耗及材料的回收等问题。在设计过程中，要求学生能够根据小组成员的特点对他们进行分工，协调小组成员之间的工作；要求学生在实验过程中能够对自己的实验方法进行汇报，并能与不同小组的同学进行沟通交流，强调运用所学的专业综合知识对实验方案进行确定，有效开展项目，以及对实验数据进行分析等。

　　综合性实训类课程为学生提供了一个相对独立的自主学习环境，学生是课程实施的主导者，有开展项目的选择权，最终形成“以学生团队为中心”的项目实施方式。在项目实施过程中，任课教师应给予学生更大的项目发挥空间，不再是项目实施的示范者，而是技术顾问、引导者和验收者，通过探寻新的综合性实训类课程实施方案，调动学生主动参与课程学习的积极性，促进学生创新能力提升。

　　(二)重构教学方案

　　“测控系统与仪器综合设计与实训”课程改革是通过项目实施的方式开展，课程实施方案将课程分为课准备阶段、教学实施阶段、考核与评价阶段和持续改进阶段，使参与实训的学生能够全面了解项目应用背景、项目技术现状、市场产品的主要技术参数，并以此为基础设计技术方案、开展项目与成果评价，通过课程改革以期达到提升学生创新设计能力的目的。

　　1.课前准备阶段。由于综合性实训类课程具有实践应用特点，因此课程实施不局限在课堂中。在课前准备阶段，课程组教师团队通过课前交流会与学生见面，向学生介绍课程大纲及要求，解释自选项目申报要求，并回答关于自选项目的学生提问。同时，要求学生通过自由组合的方式组建学生项目实施团队，并提出自选项目题目及方案，开展竞品市场调研。课程组教师团队应对学生自选项目的可行性、创新性、应用价值进行讨论评判，如果评价认定学生自选项目不可行，要及时反馈给学生不可行的原因，提出整改建议，直至学生选题能够达到设计要求；如果学生自选项目技术方案可行，教师与学生一起根据项目难易程度设定功能及技术指标，对项目的难度进行适当调整，确保学生在课时内能完成相应的项目任务。如果学生没有自选项目，则从往年的项目库内选择相应的项目，并根据现有项目提出创新性设计要求。开课前，课程组教师团队还会对往年成熟项目资料进行整理，制作相关知识点的微课，构建待选项目库，完善学习通网络资源。经过多轮项目研讨后，课程组教师团队发布课程项目任务书。学生根据所提的设计方案，提供所需的元器件清单，通过项目交流群交给购买耗材的教师，完成开课前的准备工作。学生团队需课前完成项目分工，分头利用课余时间提前开始准备项目相关的硬件设计、软件编程等工作。在课前准备阶段如果遇到问题，学生可以与课程组教师沟通交流。课前准备阶段的实施过程如图1所示。

　　2.教学实施阶段。教学实施阶段是综合性实训类课程改革的关键，学生通过使用学校提供的实验室、实验器材及耗材开展项目设计和测试工作。本课程改革通过强化课程过程管控，在有限的时间内让教师与学生一起推动项目的实施。同时，采取多名教师共同上课的形式，及时解决学生遇见的问题。课程项目的实施坚持“学生中心”理念，由学生项目团队完成任务细化与协同作业，遇到问题集体攻关，按照项目任务书计划实施项目。在学生开展实训项目的过程中，课程组教师会主动观察学生的实施过程，采用项目过程交流的形式对学生进行启发式引导，扮演好“技术顾问+甲方监理”的角色，将成本控制、创新理念、工程理念与学生分享。通过对项目进行阶段性检查，确保学生项目实施的进度，避免设计方案实施出现较大偏差。教学实施阶段的实施过程如图2所示。

　　3.考核与评价阶段。课程考核与评价是对学生项目成果的检验，可以改变传统的以结果为唯一指标的考核方式，根据学生自选项目的难度、项目实施过程中的考勤、过程评价、实训报告、汇报答辩等内容进行综合考评。在汇报答辩过程中，将学生互评与教师评价相结合，通过“头脑风暴”式讨论和提问，可以为项目找到更多的创新方向。

　　另外，采取逐一答辩的方式，由学生与教师共同选出优秀项目作品，并对于评选出来的优秀课程作品组织学习成果分享会，让更多的学生从中得到启发。课程组教师对课程目标的达成情况进行分析，总结存在的问题及以后改进的思路，完成对课程大纲的调整，将优秀学生作品选入课程项目资源库，并制定针对性的教学环节改进策略。最后教师通过课程总结与反思，对融入创新创业教育的效果进行分析。课程考核与评价的过程如图3所示。

　　4.持续改进阶段。课程结束并不是项目结束，对于有创新创业意愿的团队，可以通过学校提供的开放实验室或创新创业中心继续完善项目，课程组教师也会对项目的后续实施情况进行指导，学生创新创业活动提供支持，为其打开一扇创新创业之门，充分发挥综合性实训类课程对学生创新能力培养的作用，以综合性实训类课程为项目起点，以课程实施促进项目优化，调动学生学习与创新的积极性，激发学生创新创业的热情。

　　(三)开展实训项目

　　在此以学生自选项目“纸张数量测量仪器设计”为例进行分析，本设计涉及“传感器与检测技术”“测控电路”“误差理论与数据分析”“虚拟仪器开发与实践”“嵌入式系统原理与应用”“精密机械基础”等课程知识，是对所学专业课程的综合应用，能够体现测控技术与仪器专业的特色。纸张数量测量题目来源于2019年全国电子设计大赛，虽然该题目网络上已有大量参考方案可以借鉴，但是课程组教师经过讨论，认为在课时有限的条件下完成该仪器设计，对学生相关能力培养具有重要的意义，且适用于多种类薄层材料的测量，具有较广的应用价值。系统总体方案设计如图4所示。

　　该测量装置主要由系统稳压电源、Arduino单片机控制器、极板式电容传感器、施密特振荡电路、蜂鸣器电路、按键控制电路、OLED显示电路、推杆执行机构、测量机架等组成，实物作品如图5所示。通过设计含有两块铜制极板的电容传感器，利用推杆电机带动电容金属极板，实现对待测薄层材料的夹持。由于金属极板间薄层材料厚度的不同会引起电容传感器的电容值变化，通过施密特振荡电路将极板间电容值转化为频率信号，利用Arduino单片机控制器的定时中断捕获实现对频率信号的测量。借助实验测量，建立不同薄层材料厚度与对应捕获频率的对应数据关系，以适应不同材质的薄层材料所需的自校准要求。实验结果表明，以80 g纸张为实验材料，在70页测量范围内，该装置的测量精度可以达到99%。该装置具有结构简单、操作灵活、测量准确的优点。

　　三、结语

　　“测控系统与仪器综合设计与实训”课程教学改革是在保证课程目标实现的前提下，改变以传统教师预设项目为主的实践实训课程教学方式，探索以学生自选项目为主的实践实训课程，以此激发学生学习兴趣，引导学生通过技术产品创新促进创业就业。教师要改变传统的示范式教学模式，突出以学生创新实践为中心的教学特色。教师要改变自己在实践实训课程中的“师傅”角色，扮演“技术顾问+甲方监理”的角色，通过课堂项目实施过程中的启发式提问或要求，秉持创新教育理念，并根据企业产品技术实际需求，引导学生注重项目方案优化与选择，促进项目团队分工与协作。教师要改变传统的实践实训类课程成绩考核评价方式，采用以学生作品为依据，“学生互评+教师点评”相结合的新型成绩考核方式。课程实施效果表明，该方案不仅激发了学生的创新创造思维，增强了学生的团队合作精神，还能够锻炼学生的实践能力，更好地达到课程培养目标。

　　参考文献：

　　[1]陈平.专业认证理念推进工科专业建设内涵式发展[J].中国大学教学,2014(1):42-47.

　　[2]何南.遵循工程认证理念实现课程教学改革[J].大学教育,2020(10):59-63.

　　[3]祝磊,薛凌云,陈庆光,等.工程教育背景下基于项目驱动的测控技术与仪器人才培养模式的改革与探索[J].教育教学论坛,2018(34):169-170.

　　[4]白洁,曹建安,汤晓君,等.工程教育认证背景下测控专业课程实验教学方法探索与改革[J].高教学刊,2021,7(30):113-116.

　　[5]刘俊杰,谢春利,张涛.测控技术与仪器综合实验课程改革与实践[J].西部素质教育,2017,3(19):186-187.

　　[6]郑凯,姜毅,赵永生.基于STM32单片机实验平台的测控综合实践教学探索[J].教育现代化,2020,7(53):12-14,18.

　　[7]张琳,贺繇.《智能测控仪器》实验教学改革探索[J].教育教学论坛,2019(3):114-115.

　　[8]杨春来,裴九芳,王海,等.学科竞赛与测控专业实验教学改革有机融合[J].教育教学论坛,2018(28):273-274.

　　[9]祝雪芬,宋爱国,张力,等.测控人才培养校企深度合作的探索与实践[J].电气电子教学学报,2019,41(5):7-9.

　　[10]陈敏.基于行业的测控技术与仪器专业CDIO教学模式实践[J].设备管理与维修,2020(4):46-47.

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