以實際應用為導向的測控專業(yè)電類課程優(yōu)化改革研究

周 圍 王鳳嬌 許艷杰 鄧 倩 張思祥

（河北工業(yè)大學機械工程學院，中國 天津300130）

0 前言

測控技術與儀器專業(yè)是多個儀器儀表類專業(yè)合并而成的大專業(yè)，“測控技術與儀器”是指對信息進行采集、測量、存貯、傳輸、處理和控制的手段與設備。包含測量技術、控制技術和實現(xiàn)這些技術的儀器儀表及系統(tǒng)。隨著科技發(fā)展，測控技術向著集傳感技術、計算機技術、電子技術、現(xiàn)代光學、精密機械等多種高新技術于一身的系統(tǒng)發(fā)展，其功能向著集數(shù)據(jù)采集、信號傳輸、信號處理、控制等為一體的測控過程發(fā)展。

我校的測控技術與儀器專業(yè)，其前身是精密儀器專業(yè)，是在20世紀60年代興起的一個專業(yè)，在我校的發(fā)展史上也曾書寫過輝煌，但是在近些年來的發(fā)展中由于專業(yè)調(diào)整，新老教師的更替以及對自己專業(yè)定位不準確，致使我校的測控專業(yè)沒能跟上科技發(fā)展的步伐，表現(xiàn)在專業(yè)課程體系上暴露出以下的一些問題。1）專業(yè)定位培養(yǎng)與學科發(fā)展、社會對測控領域人才的要求存在一定滯后；2）專業(yè)的發(fā)展方向和專業(yè)特色不夠明顯；3）專業(yè)課程體系的系統(tǒng)性較差，部分教學內(nèi)容不合理；4）實踐教學方式較為單一，內(nèi)容不夠豐富；5）各專業(yè)課程實驗之間、課程理論教學與實踐教學之間不夠協(xié)調(diào)。如專業(yè)實驗之間各自為政、課程與實驗銜接不好、課內(nèi)與課外相互獨立、教學實驗與科研實驗相互分離等問題。

所以進一步凝練專業(yè)發(fā)展方向，調(diào)整和明確專業(yè)特色，優(yōu)化課程體系及課程群，提升理論與實踐教學質(zhì)量，為全面提升我校測控專業(yè)教學質(zhì)量探索一條新的途徑已經(jīng)迫在眉睫。

1 改革目標

（1）凝練專業(yè)特色“面向?qū)嶋H應用的的測控系統(tǒng)”。

（2）優(yōu)化調(diào)整專業(yè)課程體系，使之適應“面向?qū)嶋H應用的的測控系統(tǒng)”的主線。

（3）完善科學的實驗教學體系，提升實驗室的裝備水平。

2 改革方案的實施

2.1 專業(yè)特色的凝練

測控技術即“測量”和“控制”的技術，測控技術與儀器即“測量技術”、“控制技術”和實現(xiàn)它們的儀器與系統(tǒng)，一個測控系統(tǒng)可以表示成圖1的結構。

圖1 測控系統(tǒng)

根據(jù)測控專業(yè)的特點和我系的實際情況總結出“面向?qū)嶋H應用的測控系統(tǒng)”為培養(yǎng)特色。專業(yè)課程調(diào)整、實驗室建設和實踐環(huán)節(jié)的優(yōu)化都將圍繞此主線展開。

測控專業(yè)的學生畢業(yè)生應該具備的能力是：掌握測控系統(tǒng)中各個模塊的專業(yè)知識，具有根據(jù)用戶的要求設計實現(xiàn)相應功能的測控系統(tǒng)的能力。

2.2 測控專業(yè)電類課程的優(yōu)化和調(diào)整

我系的專業(yè)課程設置基本上圍繞上述測控系統(tǒng)來展開設置，但是目前存在一些問題，主要為一些課程內(nèi)容的重復、不同課程之間的銜接不當、學期設置的不合理以及沒有更多的去考慮實際應用所需。我們主要想從以下幾方面對專業(yè)課程進行優(yōu)化和調(diào)整。

合并《單片機原理》和《單片機接口技術》兩門課合并為《單片機原理與接口技術》一門課，重新規(guī)劃《單片機原理》和《測控系統(tǒng)原理與技術》的重點內(nèi)容，避免《傳感器》、《測控電路》和《現(xiàn)代檢測技術》課程的重復內(nèi)容，《傳感器》提前《測控電路》一學期開設，增設電路繪制、C語言軟件編程、光學測量和工業(yè)檢測技術等方面的選修課程，調(diào)整之后就能對“面向應用的測控系統(tǒng)”特色主線進行支撐如圖2所示。

圖2 以專業(yè)課程為支撐的測控系統(tǒng)

2.3 完善實驗教學體系，加強實踐環(huán)節(jié)

加強實驗室建設，提升實驗室的裝備水平。通過自主開發(fā)以及和知名企業(yè)合作整體提升實驗室的裝備水平，使之能夠很好的滿足本專業(yè)學生的課程實驗、專業(yè)課程實踐、畢業(yè)設計、科技比賽和自主實驗等環(huán)節(jié)的實驗。

優(yōu)化各個課程實驗間的銜接。通過《傳感器》實驗完成實際應用中各種物理量信號的采集，形成信號采集模塊；通過《測控電路》實驗完成對前面環(huán)節(jié)中傳感器信號的調(diào)理，包括放大、濾波、調(diào)制解調(diào)等，形成信號調(diào)理模塊，為主控系統(tǒng)的采集奠定基礎；同時單片機實驗、PLC實驗以及虛擬儀器實驗可以組建主控模塊，采集調(diào)理模塊的信號以及控制執(zhí)行機構。這樣信號采集模塊、信號調(diào)理模塊、主控模塊和執(zhí)行模塊組成了一套完整的測控系統(tǒng)。在畢業(yè)設計環(huán)節(jié)，學生可以根據(jù)實際的應用情況利用此系統(tǒng)進行完善和擴充，從而設計出具有一定實際功能的測控系統(tǒng)。

圖3 實驗教學體系與測控系統(tǒng)之間的關系圖

加強實踐環(huán)節(jié)。通過課程實驗、專業(yè)課程設計、畢業(yè)設計、科技作品設計以及各種電子設計比賽豐富學生的實踐內(nèi)容，提高學生的實際動手能力，組建測控系統(tǒng)并解決實際問題的能力，從而提高學生就業(yè)的競爭能力以及對科技發(fā)展的適應能力。

3 關鍵問題的解決

為適應“組建面向應用的的測控系統(tǒng)”的主線，完善實驗教學體系，提升實驗室的裝備水平是本次改革需要解決的關鍵問題。因為只有實驗室建設好才能保證各個實踐環(huán)節(jié)的順利完成，才能加深學生對整個測控系統(tǒng)的了解，才能提高組建測控系統(tǒng)的能力。

解決此問題的途徑有兩個：自主開發(fā)以及和與知名企業(yè)合作。對于成熟的具有簡單功能的模塊，老師可自主開發(fā)，既能達到目標，又能降低成本。對于復雜的應用系統(tǒng)，可以和企業(yè)合作，通過聯(lián)合參加電子類比賽獲得資助，或者直接購買的方式提升實驗室設備。

4 結論

1）凝練并形成本專業(yè)的培養(yǎng)特色。緊緊圍繞“組建面向應用的測控系統(tǒng)”主線來調(diào)整課程體系，完善實踐環(huán)節(jié)，優(yōu)化畢業(yè)設計環(huán)節(jié)。逐步形成兩大系統(tǒng)，即以傳感器、測控電路和信號與系統(tǒng)為支撐的“測量系統(tǒng)”和以單片機與接口技術、可編程控制器（PLC）和虛擬儀器（LabVIEW）為支撐的“控制系統(tǒng)”，加之以光學檢測、工業(yè)測量與控制為支撐的實際應用，從而組建面向應用的測控系統(tǒng)。

2）優(yōu)化了專業(yè)課題體系；通過此次教學改革可以解決測控專業(yè)的一些專業(yè)課的內(nèi)容重復，學期設置不和合理，以及課程之間知識的銜接不連貫等問題，最終能夠使得專業(yè)課程體系更加科學、合理和完善。

3）完善了科學的實驗教學體系；通過此次改革優(yōu)化本專業(yè)的實驗環(huán)節(jié)，使得課程實驗環(huán)節(jié)、專業(yè)課程實踐環(huán)節(jié)、畢業(yè)設計環(huán)節(jié)的實驗內(nèi)容更加豐富、合理、更加面向?qū)嶋H應用。同時能捋順各個環(huán)節(jié)之間的關系，使之能夠相互銜接、彼此支撐于服務。

4）加強了實驗室建設，提升實驗室的裝備水平。通過自主開發(fā)以及和知名企業(yè)合作整體提升實驗室的裝備水平，使之能夠很好的滿足本專業(yè)學生的課程實驗、專業(yè)課程實踐、畢業(yè)設計、科技比賽和自主實驗等環(huán)節(jié)的實驗。

5）提升了本專業(yè)學生的培養(yǎng)質(zhì)量。通過專業(yè)課程體系的優(yōu)化和實踐環(huán)節(jié)的豐富與完善，整體提高學生的實際動手能力、組建測控系統(tǒng)并解決實際問題的能力，從而提高學生就業(yè)的競爭能力以及對科技發(fā)展的適應能力。

通過此次改革，凝練了自己專業(yè)的特色，優(yōu)化了課程安排，加強了實踐環(huán)節(jié)，從而總體上提高了學生在實際應用中設計測控系統(tǒng)的能力。

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