先进测控技术联合实训中心建设探索与实践

谢 启，徐本连，戴 梅，徐 伟，陈 飞

(常熟理工学院 电气与自动化工程学院，江苏 常熟 215500)

·实验教学中心与实践（实训）基地·

先进测控技术联合实训中心建设探索与实践

谢 启，徐本连，戴 梅，徐 伟，陈 飞

(常熟理工学院 电气与自动化工程学院，江苏 常熟 215500)

测控技术与仪器专业是一个集光、机、电、计算机技术等学科为一体的宽口径专业，不仅涉及的理论知识广泛，而且工程性强，对学生的实践能力要求高。为了实现培养应用能力强、适应社会需求的应用型人才目标，文中对先进测控技术联合实训中心建设进行了探索与实践。主要围绕专业实验实践教学需求、专业建设需求及创新平台需求阐述了实训中心建设的目的与意义，围绕实训中心建设总体要求和加强校企共建及建设内容系统地介绍了实训中心的详细建设方案。实训中心建设做到了服务面向专业对象广、涵盖课程范围多、实验项目类型全及解决问题方法与手段宽等特色，经过实际运行取得了一定的经验与成效。

先进测控技术联合实训中心；校企共建；应用型人才；培养，探索

测控技术与仪器专业是集光、机、电、计算机技术等多学科为一体的宽口径专业，不仅理论知识覆盖面广，而且与工程实践密切相关，是一个实践性很强的专业，它对本专业培养的学生不仅要求理论功底扎实，而且工程实践能力强。面对新的形势，许多高校都在积极探索培养测控技术与仪器专业应用型本科人才的新模式，通过优化实践教学体系、加强教学基本条件建设，努力创造一流的教学环境等途径来开展应用型人才培养的教育改革与实践，为培养学生实践创新能力提供支撑[1_6]。

常熟理工学院测控技术与仪器专业于2008年1月获准设置，从2008年9月开始招生。自从专业成立以来，我们按照培养“宽口径、强能力、高素质”的复合应用型工程技术人才的目标，对专业建设发展进行研究和实践，制订了实验室建设的五年规划，通过学校投入、改建、与其他专业共同建设的方式，合理布局实验室结构，实现仪器设备资源共享。不断探索符合我院定位的测控技术与仪器专业人才培养方案和模式，在测控技术与仪器本科专业针对工程意识培养与创新教育开展了一些探索性工作，取得了一定的经验和成效，树立了应用型创新人才培养专业特色。

本文系统介绍了常熟理工学院先进测控技术联合实训中心的构建与实施，主要围绕专业实验实践教学需求、专业建设需求及创新平台需求来阐述实训中心建设的目的与意义，围绕实训中心建设总体要求、加强校企共建及建设内容来介绍实训中心建设方案，实训中心经过实际运行取得了一定的成效。

1 实训中心建设的目的及意义

1.1 专业实验实践教学需求

我校测控技术与仪器专业围绕信息的获取、传输、处理、应用和控制各个信息技术分支所必需的知识和技能来确定专业教育内容、课程设置和实践环节。培养方案的制定应紧扣培养目标定位即应用型高级工程技术人才的培养来制定，根据专业市场人才需求与我校的实际情况与开设智能仪器仪表技术方向与现代测控技术方向两个方向。

测控技术与仪器专业培养方案中与测控技术相关的系列课程(主要包括电子测量技术、测控电路、测控系统原理与设计、虚拟仪器技术、虚拟仪器技术课程设计、测控系统综合实训、测控系统综合设计、毕业设计等)的应用性十分强，都需要先进的、包含丰富软、硬件平台的测控技术实验设备与实践条件与之配套。

先进测控技术联合实训中心是为这些课程配套的实验实践条件。构建的指导思想是根据学校的应用型本科发展定位，结合本专业的培养方案、专业特点及专业实验室建设规划，本着“高起点、宽基础、重实用、高效益”的指导性原则，严格按照专业培养方案及课程教学大纲的要求，能开设出教学大纲要求的验证型、设计型、创新型及研究型实验。

1.2 专业建设需求

我校测控技术与仪器专业围绕信息的获取、传输、处理、应用和控制各个信息技术分支所必需的知识和技能来确定专业教育内容、课程设置和实验实践环节，如图1所示。

图1 基于信息技术的测控技术与仪器专业

由于每门专业课程相对独立性较强、知识点零乱、为了避免为单个课程建设课程实验室而造成的偏重理论验证、无明确实验对象、探索空间有限、实验室重复建设、资源浪费严重等缺点，我们将先进测控技术联合实训中心定位为综合实验室，可为多门课程的实验实践教学环节提供平台，使得各课程融会贯通、而且具有引入系统的观点、注重应用、具有具体的对象、提高学习积极性、很好地整合与利用实验室资源等优点[7_16]。

1.3 创新平台需求

围绕应用型创新人才的培养目标，通过典型工业测控系统的设计课题，提升学生的创新能力，获得相应工程专业的设计和开发技能，同时可为教师科研与教学改革搭建平台，提供设备。

2 实训中心建设方案

2.1 实训中心建设总体要求

实训中心建设以“高起点、宽基础、重实用、高效益”作为指导思想。构建的基本思路是：高起点、高标准、结构现代化、内容典型化、用途广度化、拓展简单化。根据教学和科研需要，选择开放式的软、硬件平台，能集多种测控信号源、实验电路平台、数据采集卡、计算机等于一体，结构紧凑，性能稳定可靠的实验设备，强调实验的综合性与设计性，强调实训中心的可扩展性。

基于上述原因，广州地铁5、6号线联合我国有经验的企业，对直线电机气隙预警子系统进行攻关研究，直线电机气隙预警子系统孕育而生。

测控技术综合实验室建设从高起点、高标准出发，结合苏南地区区域经济发展特点和专业需求，实验室设备力求同实际工业现场设备接轨，主要从如何构建一个实际的工业测控系统出发，采用开放式的软、硬件平台，强调实验的综合性与设计性，强调实验室的可扩展性，为部分课程全程采用项目教学法提供条件。通过实验不仅可加强学生对理论知识的感性认识、加深对信号的采集、信号的传输、信号的处理、信号的控制与存储的理解，而且能培养学生的专业技能，提高实际动手与工程设计能力。同时，本项目也可开展创新、研究型实验，为仪器仪表、电气、电子信息类专业进行科技创新活动、课程设计、毕业设计提供先进的实验场所。为专业教师提供良好的科研与教学改革平台。

按信号流向，典型的工业测控系统的组成依次为传感器、信号调理电路、数据采集卡、计算机及相应软件。工业测控系统现在已经发展到虚拟仪器与网络测控阶段，将最新的测控技术引入教学，让学生在系统中学习系统，对系统集成有更好的感性认识，这是我们在实训中心建设过程中必须考虑的。

实训中心可以满足专业的不同层次实验实践教学环节的需求，其层次关系如图2所示。

图2 专业实验实践教学环节层次关系

2.2 加强校企共建

虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。灵活高效的软件能帮助您创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。只有同时拥有高效的软件、模块化I/O硬件和用于集成的软硬件平台这三大组成部分，才能充分发挥虚拟仪器技术性能高、扩展性强、开发时间少，以及出色的集成这四大优势。

美国国家仪器有限公司NI(National Instruments)是世界著名的设计和生产数据采集和虚拟仪器系统的专业厂家，致力于为测试测量、自动化和嵌入式应用领域的工程师和科学家们带来革命性的理念，从“虚拟仪器技术”提升到“图形化系统设计”，帮助他们实现更高效和优化的设计、原型到发布。NI虚拟仪器技术在测控领域掀起了一场革命，同时也给传统的教学研究带来了翻天覆地的变化。基于计算机的测量测试和控制实验室大大提高了教学人员的工作效率，并改进了学生的学习方式。基于虚拟仪器灵活的交互特性和便捷的开发特性，老师可以利用互动的多媒体课件和多样的实验丰富传统的理论教学;学生可以更专注于创新的思想和实践过程的掌握。目前，虚拟仪器技术已经广泛应用到国内外高等教育许多学科的教学实践中，为教育的改革和创新打开了一个新的窗口，在帮助高校专业建设和提高教学质量方面，体现出明显的优势。

实训中心建设结合学校的教学改革，加强校企共建。先进测控技术联合实训中心建设同美国国家仪器有限公司联合挂牌共建。通过校企共建，利用美国国家仪器有限公司提供的测试测量系统与平台，将最新的测控技术引入教学，让学生在系统中学习系统，对系统集成有更好的感性认识。开放式的软、硬件平台给学生提供了一个很好的二次开发平台，对学生全方位的提高是有益的。

2.3 实训中心建设内容

2.3.1 开放型软、硬件平台

实训中心的软、硬件平台均按照全开放、便于扩展的思想进行建设，特选择开放式的软、硬件平台，能集多种测控信号源、实验电路平台、数据采集卡、计算机等于一体，结构紧凑，性能稳定可靠的实验设备，强调实验的综合性与设计性，强调实验室的可扩展性，可为以后实验室设备的扩展与升级提供便利。

实训中心具体选用的开放型软、硬件平台如表1所示。

表1 开放型软、硬件平台

2.3.2 丰富的测控对象实训中心采用多种典型的工业测控对象

配合表1所示的开放型软、硬件平台，既可以用来完成传感器原理、结构与调理电路的教学，也可以用解决工业工程和过程中的实际问题。

实训中心具体选用的测控对象如表2所示。

以数据采集实验系统板为例，它可以支持NI测控技术与系统设计平台，即NI ELVIS II。数据采集实验系统板可以结合相应的LabVIEW程序组成一个能利用多种传感器进行信号采集与分析处理的数据采集实验系统。该实验板主要由光耦测频实验模块，霍尔元件测频实验模块、语音采集与分析实验模块、光采集与分析实验模块、温度采集与分析实验模块与压力采集与分析实验模块等多个实验模块组成。

表2 开放型软、硬件平台

借助于NI测控技术与系统设计平台即NIELVIS II提供的程控电源，函数信号发生器，±15V和+5V电源等资源，作为板上采集电路和相应信号调理电路的激励信号和工作电源。同时利用NI测控技术与系统设计平台提供的数据通道可以将采集到的相应信号直接用NI测控技术与系统设计平台提供的数字万用表，数字示波器，频谱分析仪等虚拟仪器程序进行观察和分析;也可以将相应的信号通过数据采集卡采集到计算机中，用相应的LabVIEW语言编写的程序进行分析和处理，从而组成一个完整的测控实验系统。

2.3.3 基于开放型软硬件平台的分布式网络结构

实现网络化的先进测控技术联合实训中心，使得测控对象可以多人共享，实现一人多机，不仅能够缓解实验室硬件资源的有限性，培养广大同学们的实际动手能力，而且可以实现网络化测控，能够给学生一个完整系统的概念，加深对实验从多角度提高认识和思考能力。

3 实训中心运行成效

常熟理工学院与美国国家仪器有限公司联合建立的先进测控技术联合实训中心自2011年6月20日正式揭牌投入运行以来，除了顺利地完成了测控技术与仪器专业培养方案规定的实验实践教学任务外，为了充分利用实训中心的教学、科研与培训资源，实现资源共享，提高实训中心设备的利用率，满足不同层次学生实践教学的需求。在学校、学院及有关公司、企业领导的大力支持下，先进测控技术联合实训中心围绕“做好实训中心的开放工作、培养学生的实践能力和创新精神”开展了大量的工作，现就实训中心运行成效介绍如下：

(1)顺利完成了专业培养方案规定的实验与实践教学任务。服务专业对象包括我校测控技术与仪器专业、自动化专业、电气工程及其自动化专业及机械、电气电子信息类等其他专业。

(2)加强实训中心管理、运行与考核制度制订。为了提高实训中心设备的利用率，满足不同层次学生实践教学的需求，学生在课余时间参加开放式实验教学、科研和各类社会实践活动，培养学生的实践能力和创新精神，制定了电气与自动化工程学院实训中心管理、运行与考核制度、电气与自动化工程学院实训中心人员出入管理办法、电气与自动化工程学院实训中心学生管理员管理办法等规章制度或管理办法。

(3)大学生创新学生成员进驻。实训中心成立教学与管理团队，由多位专业教师组成。选聘了3位学生管理员负责实训中心的日常管理，选拔了40位创新学生进驻实训中心开展创新科技活动，学生创新活动有条不紊的开展。

(4)开展多次“测控创新讲坛”。先进测控技术联合实训中心先后邀请了美国国家仪器有限公司、北京中科泛华测控技术有限公司及其他高校与企业的多位专家做“虚拟仪器技术与创新应用”“虚拟仪器精品课程建设与本科创新实验平台建设”等专题报告。报告讲授内容丰富，具有很强的实用性。不仅使同学们认清了自己在学习过程中存在的不足，也对提升实训中心实验教学水平具有重要意义。

(5)相关企业纷纷来校进行人才招聘。实训中心教学与管理团队的教师们从2010年开始就有意识的选拔了多位相关专业的在校学生就虚拟仪器技术及其应用进行培养，经过一年多的锻炼，这些学生现在都作为实训中心的主力来指导低年级学生。同时他们也得到了国内优秀企业的认可，最近多家公司、企业走进常熟理工学院进行招聘。例如，苏州凌创电子系统有限公司已经与我校建立了实习基地与就业基地，2012年可提供10个毕业设计与就业岗位。在实训中心参加创新训练活动的2012届毕业学生全部被苏州凌创电子系统有限公司等高新技术企业录用。

(6)教师利用先进测控技术联合实训中心提供的先进设备来进行科研活动，服务于学校学科建设。

4 结束语

先进测控技术联合实训中心建设从高起点、高标准出发，结合苏南地区区域经济发展特点和专业需求，实训中心设备同实际工业现场设备接轨。主要从如何构建一个实际的工业测控系统出发，强调校企共建、强调开设实验项目的综合性与设计性，强调实训中心设备的可扩展性，强调实训中心设备的网络化，强调实训中心的工程性，采用开放式的软、硬件平台及丰富的测控对象来构建，做到了实训中心建设服务面向专业对象广、涵盖课程范围多、实验项目类型全及解决问题方法与手段宽等特色。通过实验不仅可加强学生对理论知识的感性认识、加深对信息的获取、信息的传输、信息的处理、信息的应用与控制的理解，而且能培养学生的专业技能，提高实际动手与工程设计能力。同时，本项目也可开展创新、研究型实验，为仪器仪表类、机械类及电气电子信息类专业进行科技创新活动、课程设计、毕业设计提供先进的实验场所，为专业教师提供良好的科研与教学改革平台。

通过对先进测控技术联合实训中心建设的探索与实践，虽然通过实际运行取得了一定的成效，但是在以后对实训中心软、硬件设备的利用与扩展及实训中心的开放式管理等方面都有待于进一步提高，力争将先进测控技术实训中心建设成一个在我校应用型创新人才培养中发挥更大作用的可持续发展的实训中心。

[1]温秀兰.应用型本科测控技术与仪器专业人才培养体系的探索与实践[J].中国现代教育装备，2008(5)：122_123.

[2]宋爱国，崔建伟，吴涓.提高测控技术与仪器专业学生创新能力的探索[J].电气电子教学学报，2008，30 (5)：1_2，4.

[3]周小勇.测控技术与仪器专业应用型人才培养体系的构建与实施[J].高教论坛，2009(5)：52_54，58.

[4]杨俊，王光明，叶湘滨.测控技术与仪器专业创新人才培养探索与实践[J].高等教育研究学报，2010，33 (2)：14_16.

[5]曹建安，杨爽.测控技术与仪器专业教学改革思考[J].电气电子教学学报，2011，33(4)：4_5，17.

[6]宋爱国，吴涓，崔建伟.测控技术与仪器专业学生工程意识培养与创新教育的探索[J].中国大学教学，2012(1)：41_43.

[7]周继烈，钱俊，唐洁.大工程背景下高校工程训练及工程训练中心的建设[J].实验技术与管理，2012，29 (8)：119_121.

[8]丁永红，尤文斌.高校专业实验室建设与实验教学改革探讨[J].中国教育技术装备，2010(10)：93_94.

[9]任志斌，刘细平，梁建伟.基于创新培养的电气自动化专业实验平台的建设[J].中国教育技术装备，2010 (9)：107_109.

[10]王武，张元敏，葛瑜.自动化专业综合性实验开展与工程意识提升[J].实验室研究与探索，2010，29 (8)：94_96.

[11]刘春娟，王永顺.电子科学与技术专业实验实践教学的探索[J].实验科学与技术，2010，8(4)：96_ 98.

[12]魏安静，凤权.电子信息科学与技术专业实验教学研究与实践[J].中国电力教育，2010(28)：120_ 121.

[13]董介春，张体强，于瑞涛.基于大工程观的通信专业实验教学改革[J].实验技术与管理，2010，27(1)：113_116.

[14]白政民，王武，葛瑜.自动化专业综合性实验模式探讨[J].实验技术与管理，2010，27(8)：164_166，176.

[15]赵丽平，何正友，李中西.电气工程专业实验中心建设的实践[J].实验科学与技术，2010，8(2)：151_ 153.

[16]刘莉，张瑛.创新型电气工程专业实验中心的构建[J].中国电力教育，2009(11)：127_128.

EXp loration and Practice for Construction of Advanced M easurement and Control Technology Joint Training Center

XIE Qi，XU Benlian，DAIMei，XUWei，CHEN Fei
(School of Electrical and Automation Engneering，Changshu Institute of Technology，Changshu 215500，China)

Measurement and control technology and instrumentation specialty involves wide knowledge and theory in optics，mechanics，electronics and computer technology.And this specialty is a typical engineering oriented，which means students should have a good training program in engineering.In order to achieve application-oriented talents training objectives，this article introduces the exploration and practice for construction of advanced measurement and control technology joint training center.The objective and significance for construction of joint training centerwas statedmainly around the specialty experimentand practice teaching demand;specialty construction demand and innovation platform demand.The detailed construction plan of joint training center was introducedmainly around the joint training center general requirements;strengthen the cooperation of school and enterprise and construction contents.Some experience and effecthavemade and have the characteristics ofwidely service oriented to specialty training，coveringmuch course，various types of experimental project and problem solvingmethods and means are broadly.

advancedmeasurement and control technology joint training center;cooperation of school and enterprise;application-oriented talents;training;exploration

G482；TP23；G642.0

A

10.3969/j.issn.1672_4550.2014.01.044

2013_03_11

常熟理工学院教育教学改革立项项目（测控技术与仪器专业应用型创新人才培养模式探索与实践（CITJGGN201111）；常熟理工学院教育教学改革立项项目（大电类专业实践教学体系平台设计与质量控制研究（CITJGIN201104）。

谢 启（1974_），男，硕士，副教授，主要从事计算机先进控制技术与先进检测技术等方面的教学与科研工作。