測量技術及儀表類課程改革初探

于紅霞，楊利，宋孚紅，尹常永

(沈陽工程學院 國際教育學院，遼寧 沈陽 110136)

測量技術及儀表類課程改革初探

于紅霞，楊利，宋孚紅，尹常永

(沈陽工程學院 國際教育學院，遼寧 沈陽 110136)

“熱工測量及儀表”是生產自動化、熱能與動力工程等專業(yè)的必修課。由于其培養(yǎng)方案多年未修訂，課程內容及實施過程已遠遠落后于市場的需求。針對這一現狀，有必要對原有課程體系進行重新修訂。教學改革中，首先應以培養(yǎng)學生的職業(yè)崗位能力為目標，確定整個課程的教學目標，再根據教學目標確定課程具體內容，然后以具體的崗位職責任務設計學習情境，最后按照認知規(guī)律合理有序安排教學內容，保證課程內容有效的落實。

測量技術及儀表;職業(yè)能力;試題庫管理

“熱工測量及儀表”又稱測量技術及儀表，是一門應用性與實踐性很強的專業(yè)課，是生產自動化、熱能與動力工程等專業(yè)的必修課。在自動化及相關學科領域，測量技術對整個學科的連續(xù)性和完整性起著重要的作用。隨著過程工業(yè)向大規(guī)模、高效率、智能化方向發(fā)展，大量新型儀表和先進的測量技術不斷涌現，對現場工作人員提出了更高的要求。但經過現場調研分析后發(fā)現，現行的測量技術及儀表課程的培養(yǎng)方案已經遠遠不能滿足行業(yè)的需求，亟需改進。

一、現狀分析與解決思路

“測量技術及儀表”課程具有學時少、涉及知識面廣、內容抽象且更新速度快的特點。目前很多高等學校的“測量技術及儀表”課程的培養(yǎng)方案多年未修訂，課程內容及實施過程已遠遠落后于市場的需求，這主要體現在智能儀表部分的缺失、儀表校驗方法落后等方面。在實施過程中還存在著理論與實際脫節(jié)嚴重、實踐環(huán)節(jié)嚴重不足等問題。為了實現應用型人才的培養(yǎng)目標，有必要根據市場的需求和行業(yè)的發(fā)展現狀，對原有課程體系進行重新修訂。在教學改革中，如何利用先進的技術手段和科學的教育理念加強課程的內涵建設、提升學生對該門課程的興趣、提高教學質量，是該門課程任課教師需要認真研究的問題。在教學改革中，首先應以培養(yǎng)學生的職業(yè)崗位能力為目標，確定整個課程的教學目標，再根據教學目標確定課程具體內容，然后以具體的崗位職責設計學習情境，最后按照認知規(guī)律合理有序安排教學內容，保證課程內容有效的落實。具體的課程改革思路如圖1所示。

圖1 測量技術及儀表課程改革思路

二、課程內容開發(fā)

為了解行業(yè)的最新發(fā)展狀況和需求，首先應進行有效的調研，通過電話、郵件或網絡方式進行問卷調查，收集行業(yè)的典型工作任務描述，經過歸納整理后得到典型崗位和典型崗位任務描述。工作任務描述為該領域課程開發(fā)和設計提供簡潔、基本而又重要的信息。崗位任務描述中隱藏著該職業(yè)重要的知識要求和技能要求，與課程目標有著直接的聯(lián)系。只有在充分了解典型工作任務的內涵及其過程后，才能科學地確定課程目標與課程內容。根據調研得到自動化及儀表行業(yè)典型工作任務和任務描述。典型崗位可分為與測量技術及儀表有關的研發(fā)、應用、銷售和維護。然后進行能力分解，整理出課程內容，最后再對內容進行整體優(yōu)化和局部調整。下面以火電廠熱工檢修崗位為例，詳細說明測量儀表課程內容的確定過程。

該崗位責任包括對本班組所轄所有自動控制儀器、儀表進行日常巡回檢查和維護，以及定期檢修，并作好巡檢記錄;做好備品、備件計劃，以保證機組正常運行所需;修舊利廢;定期校驗溫度、壓力、軸位移、振動儀表，并出據檢定記錄等。工作內容包括:①檢測元件(溫度、壓力、流量、轉速、振動、物位、火焰等物理量及其他的一次傳感器)的檢修和定期校驗。②脈沖管路(一次閥門后的管路及閥門等)的檢修。③二次線路(補償導線、補償盒、熱工儀表及控制裝置的電纜、電纜槽架、支架、二次接線盒及端子排等)的檢修。④二次儀表及控制設備(指示、記錄、累計儀表、數據采集裝置、調節(jié)器、操作器、調節(jié)執(zhí)行器、運算單元及輔助單元等)的檢修。⑤保護聯(lián)鎖及工藝信號設備(保護或聯(lián)鎖設備、信號燈及音響裝置等)的檢修。⑥所有風門的電動執(zhí)行機構的檢修。⑦電動閥門電動機構的檢修。⑧所有調節(jié)型電動門電動機構的檢修。⑨氣動門控制電磁閥和反饋裝置的檢修。⑩爐膛火焰和汽包水位監(jiān)視系統(tǒng)的檢修。（11）給煤機控制柜的檢修。（12）汽水分析系統(tǒng)熱工儀表的維護。（13）化水車間熱工儀表的維護。（14）燃運車間熱工儀表的維護。根據以上分析確定工作內容中的工作對象、工具、方法和組織形式，再進行能力分解，最后確定課程內容包括溫度、壓力、流量和液位等測量儀表的安裝、使用和檢修等。

對能力分解進行歸納總結，可以得到新的課程體系，如圖2所示。對比新舊課程體系可以發(fā)現，原有的體系中存在的學時分配不合理，知識陳舊等問題，在新的課程體系中已被克服。例如原有課程體系中模擬式顯示儀表部分占用6學時，而對智能測量儀表部分只要求做簡單了解，這顯然不能滿足現實需求;在流量檢測儀表部分，對體積流量的測量方法介紹得比較全面，對直接式的質量流量計卻沒有要求。目前環(huán)保行業(yè)對質量流量的直接測量要求較高，相應的測量技術和儀表也比較成熟，所以新的體系中加入了質量流量的直接測量部分內容?？偟膩碚f新的課程體系對原有課程體系的內容進行了優(yōu)化、整理和補充，利用腦圖系統(tǒng)建立了課程的內容體系，并根據反饋情況不斷地優(yōu)化授課內容。

圖2 “熱工測量及儀表”課程體系

職業(yè)能力分解中的專業(yè)能力需要專業(yè)知識和實踐能力作為支撐。一方面要滿足職業(yè)能力的要求，同時又要保證學科的完整性和連續(xù)性，因此，應把教學任務分解為測量基礎知識、溫度測量及儀表、壓力測量及儀表、流量測量及儀表、料位測量及儀表、成分分析儀表等單元。每一單元的教學可根據崗位需求不同，將授課內容分為基礎知識、儀表組成和安裝、原理介紹和分析、故障原因和故障排除四部分。不同的崗位能力需求對四方面的要求也有所不同，如基礎知識在四種崗位中都需要掌握，而對于故障排除的內容顯然是想從事儀表應用和維護方面的學生應該重點關注的內容。

三、基于實踐的學習情境開發(fā)

實踐操作是重要的學習情境?？茖W合理地設計實踐環(huán)節(jié)對課程改革起到關鍵的作用，而且部分專業(yè)能力和個人能力的培養(yǎng)可以通過實踐環(huán)節(jié)得到鍛煉和加強。所以根據培養(yǎng)方案和授課大綱對實踐環(huán)節(jié)進行改革應是工作的另一個重點。該門課程的應用性與實踐性很強，所以設計科學、執(zhí)行有力的實踐環(huán)節(jié)是課程教學成功與否的關鍵。對于實踐環(huán)節(jié)的設計，可根據課程內容及特點和學校軟硬件資源情況，將實踐內容分為演示性實驗和動手操作性實驗。

儀表課程具有學時少、內容多的特點，很多教學內容如果沒有實驗作支撐會很枯燥，學習效果也很難保證，而部分內容又不宜單獨開設實驗課并占用大量學時。為了解決這一矛盾，開設大量的演示性實驗，并融于理論教學之中，就能充分體現理論與實踐相結合的原則。演示性實驗分為理論教師課堂演示、實驗室演示和多媒體視頻演示。采用何種演示形式取決于實驗內容和資源情況。以熱式流量計演示實驗為例，由于體積較大，不適合教師課堂演示，實驗室也沒有相應的資源。為了加強授課效果和學生對知識的掌握，多媒體視頻演示成為一個有效的方法和手段。熱式流量計演示實驗動態(tài)地展示了流量計的工作原理、結構和安裝等內容。多媒體演示實驗可全方位、多層面、形象生動地向學生展示儀表的相關內容，課堂效果明顯。原則上任何一個演示實驗都可以用多媒體視頻完成。但是，多年的教學經驗和學生反饋顯示，對于部分演示性實驗，教師的直接演示效果要優(yōu)于多媒體演示。所以在教學實踐中可根據學生的評價和課堂效果，動態(tài)地對演示實驗進行優(yōu)化和重新整合分類。例如在壓力儀表的結構實驗中，教材中的圖片呆板，語言描述枯燥;多媒體演示形象，但學生很難在腦海中形成立體思維。而老師在講臺上一步一步地拆解，緩慢地講解，學生很容易接受新的知識點，形成印象，即使不完全明白，課下也可以靠近仔細觀察，直至掌握該部分內容。總的來說，對這類知識點的演示實驗，多媒體演示要稍遜教師演示。當然在學時充足的情況下，二者結合使用效果會更好。

動手操作性實踐根據利用的資源和內容不同，又分為綜合性實踐和單項加強型實踐。其中綜合性實踐主要根據課程大綱要求和實驗室條件開設，它將多種實踐能力和個人能力融于實驗當中。每個綜合性實踐項目有詳細的實驗指導和說明，學生在實驗室獨立或合作完成相應的工作。完成后需要提交實驗報告和分析，針對問題能夠提出改進方案或解決辦法。以熱電偶校驗的使用綜合性實踐項目為例，該項目綜合了儀表的組成、測量系統(tǒng)的構成、誤差分析等內容。該實踐項目采用2～3人一小組，組內采用分工合作的方式完成校驗任務。項目培養(yǎng)和鍛煉了學生良好的溝通、資料分析和整理、時間安排等個人能力，同時培養(yǎng)了能夠完成整個儀表的使用這一職業(yè)能力。實踐環(huán)節(jié)部分結構如圖3所示。

圖3 實踐環(huán)節(jié)設計

四、考核體系與試題庫優(yōu)化

課程的考核體系是對整個課程開發(fā)到實施的一個質量反饋。科學的考核體系不僅能夠反映學生對知識的掌握程度，同時也能反映教學實施效果。改革后的評價體系包括過程評價和結果考核。結果考核是檢驗課程的教學目標是否達到的重要依據，為此重點要對考試部分進行改進。首先，根據職業(yè)能力分解和培養(yǎng)大綱，設計和開發(fā)了試題庫，由授課教師進行管理。其次在專業(yè)委員會的監(jiān)督下，動態(tài)地優(yōu)化題庫，主要的優(yōu)化原則是體現行業(yè)需求，緊跟行業(yè)步伐和強化職業(yè)能力培養(yǎng)。該題庫有五種題型，分別是選擇、填空、判斷、簡答和計算。根據職業(yè)階段能力要求不同進行難度分級，共分四個等級。等級越高，難度越大。其中職業(yè)階段與知識難度的關聯(lián)，如表1所示。

表1 職業(yè)階段與學習難度對應表

為了提高試題庫的實用性和高效性，建立了以培養(yǎng)大綱要求的課程內容為基礎，按照題型和難度分類的試題庫管理體系，部分系統(tǒng)結構如圖4所示。

根據期末考試后的試題分析，統(tǒng)計每道試題難度。當難度偏差大約15%時，經過將報告提請專業(yè)委員會研究，討論并及時調整和更新試題庫的難度。為了使考核內容與職業(yè)認證類考試內容一致，需要關注行業(yè)的注冊類考試和儀表工程師類考試，根據實際情況補充試題庫。目前該系統(tǒng)運行三年，內容平均年更新率為1.56%。

圖4 試題庫管理系統(tǒng)

經過幾個學期實踐，從畢業(yè)生和用人的單位反饋綜合分析可以看出，測量技術及儀表的課程改革探索取得了很好的效果。大部分學生能夠使用典型儀表完成自己的工作，能夠解決實際應用中的問題，例如儀表維修和校驗等任務。有的學生學完該課程后參與了老師的科研項目，展現出了一定的職業(yè)能力，與制訂的培養(yǎng)目標完全一致。當然在有些細節(jié)部分還需要優(yōu)化，例如實施方案如何設計才能更充分地利用資源，高效地完成培養(yǎng)目標，這是下一步需重點考慮和研究的問題。

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Study on Reform of the Courses of Measurement Technology and Meter

YU Hong-xia，YANG Li，SONG Fu-hong，YIN Chang-yong
(International Education，Shenyang Institute of Engineering，Shenyang 110136，China)

“Thermal measurement and instrument，also known as”measurement technology and meter，is an applied and practical professional course，is the production automation，thermal energy and power engineering and other majors'required course．At present the scheme of“measurement technology and instrument”in most of the universities has not been revised for many years，course content and the implementation process has been far behind the demand of the market．In order to achieve the aim of the cultivation，it is necessary to revise the original curriculum system according to the demand of the market and present industry development situation．In the reform of teaching，first of all we should treat cultivating the students'professional ability as the goal，and determine the teaching goal．According to the teaching goal，we determine the specific content，and design learning situations with specific responsibility task，finally according to the cognitive law，get a reasonable and orderly arrangement of teaching content，to ensure effective implementation of curriculum content．

measurement and instrumentation;occupational competency;examination management

G642.0

A

1672－9617(2014)03－0412－04

(責任編輯 祁剛 校對 伯靈)

2014－03－15

遼寧省普通高等教育本科教學改革研究立項課題(2012－221)

于紅霞(1978－)，女，遼寧莊河人，講師，碩士。