测控专业实践教学模式改革与探索

张婉妹，薛亚茹，钱步仁，闫景富



测控专业实践教学模式改革与探索

张婉妹[1]，薛亚茹，钱步仁，闫景富

（中国石油大学 地球物理与信息工程学院，北京 102249）

测控技术与仪器专业作为中国石油大学（北京）的非主干专业，存在着竞争力相对偏弱，学生的学习积极性不高，部分优秀学生流失等问题．为了提升学生的专业兴趣度和综合素质，从实践角度出发，对教学内容、教学模式、教学手段和考核等方面进行了改革与探索．实践表明，改革后学生对测控专业的了解程度有所深入，学生的综合能力得到提升，使越来越多的学生热爱测控专业．

测控专业；实践教学；小班研讨

测控技术与仪器专业（简称测控专业）属于电子与信息科学范畴，并形成以光、机、电、计算机为学科基础的知识结构，具有知识面宽广、学科交叉融合等特点[1]．培养具有厚基础、宽口径、强实践、高素质等特点的创新型人才[2-4]．

中国石油大学（北京）是一所行业特色鲜明的高校．测控专业作为非石油主干专业，无论是在学生的综合成绩上还是所取得的优秀成果上，都略逊色于石油主干专业．面对这样的严峻形势，必须采取强有力措施，以实践教育环节作为重点和突破口，提升测控专业的学科地位，使越来越多的学生热爱测控专业，并且能在学习过程中有所深入．

1 目前存在的问题

1.1 学生对测控专业了解程度不够

学生在大学二年级后才能陆续接触到专业课程．因此，在此之前，学生对专业知识知之甚少，甚至有的学生都不知道测控专业所处行业领域，兴趣则无从谈起．学习成绩优秀的学生有更多重新选择专业的机会，在石油特色的大环境下，许多学生申请转专业，导致测控专业优秀学生流失．

1.2 部分课程的实验内容衔接不紧密

测控专业先后开设电路分析和电子技术基础课程．在电路分析实验中，学生本应该熟练掌握了万用表、信号发生器和数字示波器等仪器的使用以及常用元器件的测量方法．然而，在电子技术基础实验中，第一个实验项目仍为电子仪器使用及常用元件的识别与测试，这样安排造成了实验内容的重复．教学效果上，出现了两极分化，部分学生认为实验内容重复、简单，无法调动上课的积极性；部分学生由于在电路分析实验中学习效果较差，加上相隔时间较长，需要重新复习相应的知识．学生学习知识差异的结果无法形成“共振”，很难达到预期的教学效果．

针对这些问题，如何减少“高知学生”流失，提高测控专业的“魅力”，调动学生的学习兴趣和积极性，应从实践的角度对测控专业做出深入改革．

2 实践教学体系的改革

2.1 重构实践教学模式，丰富实践教学内容

兴趣是挖掘和发展学生潜能的动力源泉．成功的教学需要的不是强制，而是要激发学生的学习兴趣．如何在实践教学中激发学生的学习热情，引导学生的学习兴趣，一直以来都是教师关注的热点问题．众所周知，学生的学习兴趣不是与生俱来的，那么就要求教师精心设计实践教学内容，力求能引起学生的好奇与思考，启发和刺激学生的学习兴趣，最大限度地调动学习积极性[5]．由原来“以知识传授为主要目标”的传统教学模式改为“以知识传授为载体，以能力与素质培养为主要目标”的新模式[6-7]．根据实践内容由浅入深的原则，实现层次化的实践教学：基础实践阶段和综合创新实践阶段．

2.1.1 基础实践阶段 此阶段主要目的是吸引更多的学生积极主动参与到实践中，通过在实践中的“听”、“看”、“动”对本专业有初步了解．此阶段主要是大一、大二学生利用课余时间开展的自选性实践活动．首先，通过教师的宣讲使学生从“听”上了解本专业的基础知识、开设的专业课程、今后从事的行业方向和就业领域，鼓励学生积极报名参与到实践小组中．然后，教师带领学生提前进入实验室（一般学生直到大二才能进入到专业基础实验室），通过“看”接触实验室的各种仪器设备和各类实验箱，通过“动”在实践中体会电路的乐趣，提升完成电路的自信心和成就感，增加兴趣．考虑此阶段学生还未开展专业课程的学习，在实践内容设置上还应以基础性实践为主，重点掌握示波器、万用表和信号发生器等仪器的使用方法和电子元器件的测试方法．通过查阅资料，利用电子元器件搭接一些简单的模拟电路和数字电路．具体实践活动安排见表1．

2.1.2 综合创新实践阶段 在基础实践阶段的基础上，进一步向纵深方向发展，将部分专业基础课程和专业课程进行融合式教学，使学生掌握可编程器件的使用方法，并能利用先进的仿真技术实现一些较为复杂的实践项目．在此阶段，学生根据所学知识和自身的兴趣选择一个或几个实践项目，实践项目可由教师指定或学生自拟．每个实践项目，学生首先通过查阅资料和小组讨论的方式设计初步方案，然后经历软件仿真、搭接电路、编写程序和整体联调阶段，最后对实际测量数据和结果进行分析．分析此方案的优点及改进方向，真正做到从题目到实物，完成从电路设计到成品的整个流程，从而提高学生对知识的综合运用能力，培养学生的创新意识和团队协作的能力，激发他们的主观能动性，为今后开设的专业课程做好充足的准备．由于选题的多样性，有利于帮助学生找到专业兴趣点，为今后的人生定位或职业规划提供指导意见．

同时，在此阶段中积极鼓励学生参与专家讲座或研究生研讨．

2.2 多种教学手段和方法相互融合，激发学习兴趣

为了更好地了解每一位学生的学习动态，采用“小班研讨”的授课方式．

2.2.1 基础实践阶段 此阶段15人组成一班．教师在课前2周把本次实践内容和若干讨论题目下发给学生，给学生充足的时间预习和思考问题．课堂中，先由学生发表自己的观点，鼓励学生自己独立思考并能够提出新的问题，经过教师的简单启发，让学生带着问题和心中的答案动手实践，通过实践的手段验证答案、分析原因．面对实践过程中出现的各种问题，教师给予引导，把以“学生为主体，教师为主导”的教学理念贯穿于中．

2.2.2 综合创新实践 此阶段重新分组，3~5人为一小组，把选题类似的小组放在一起研讨．学生在课前准备好讨论的问题及可行解决的方案，以小组为单位互相探讨，教师给以指导性的意见，同时采取以小组为单元定期汇报的形式检查、督促进度，增加小组之间、教师与学生之间的互动，提高学生学习的主动性和成就感．

鼓励学生积极参加各类型的讲座．定期邀请本专业教授开展专题讲座，有利于学生了解本专业的发展前景和就业领域．同时，鼓励学生旁听研究生定期组织的课题研讨，为找到自己的兴趣点和职业规划开拓思路[8]．采用研究生带领高年级、高年级带领低年级的传帮带方式，使学生更容易接受和相互交流．

专业基础实验室、专业实验室和创新实验室均采用全天开放式的模式，为学生营造一个相对宽松、自由的工程实践环境，充分调动学生的积极性，使其自觉自愿地来到实验室．其中，创新实验室提供较完备的实验设备，可作为综合型实验、大学生科技创新训练计划及机器人大赛备战的实践平台．

通过校园网，教师上传实践项目相关资料，方便学生随时随地查阅．同时，利用现有的在线交流平台，教师能与学生建立良好的互动关系，营造轻松的教学氛围，及时解决学生所面临的问题．

将计算机软件仿真技术融入各阶段实践教学[9-10]．基础实践阶段，学习Multisim和Tina仿真软件，其具有丰富的元器件库、测试仪器及快速精准的仿真能力．虚拟仪器可以测量出电路中各节点电压和支路电流，并且以图形方式显示各种分析结果，将理论知识通过计算机仿真技术再次呈现．同时，可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表．综合创新实践阶段，借助 Keil、Quartus II等软件平台开发嵌入式系统和FPGA程序，借助C++Builder及Visual C++等软件平台开发上位机软件，使学生能较早的接触到专业软件，围绕实践项目动手编程，在实践中不断地解决问题和提高能力．

2.3 建立合理的实践考核评价体系，督促学生的学习进度

为了督促学生的学习进程和掌握学生的能力水平，根据实践教学的层次化，建立不同的实践评价体系．

2.3.1 基础实践阶段 主要考察学生的动手能力．考核内容包括：课前提问考查学生预习情况，课上考查学生实际操作能力，课后报告考查学生对数据处理、误差分析、实验分析及总结的能力．

2.3.2 综合创新实践阶段 主要考察学生综合运用知识的能力和团队水平．考核结果由小组成绩和个人成绩组成．小组成绩代表实践项目综合水平，个人成绩代表个人在项目组中的贡献．考核内容包括：查阅文献资料的能力、设计方案的合理性、项目的实现与调试过程、讨论及汇报的表达能力、项目总结和分析能力．

通过全面细化考核，尽可能全方位的了解学生知识水平，帮助学生发现自己的兴趣、优势和差距．此实践成绩作为各类竞赛队员选拔的重要参考依据，为各类竞赛储备人才．

3 结语

本次教学改革，在实践教学过程中以激发和培养学生的学习兴趣为出发点，让学生在愉悦的氛围中获取知识，学到技能，养成主动学习的习惯．同时通过相互交流、传帮带的方式使更多的学生参与其中，营造良好的竞争氛围，增强学生的竞争意识、创新意识和团结协作能力，并且为学生今后的职场和人生定位提供参考．通过几个学期的教学实践，取得了良好的教学效果，积累了丰富的教学经验，学生的专业兴趣得到了明显提升.

[1] 曹健安，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（增刊）：4-5

[2] 董爱华，余琼芳，王福忠，等．测控技术与仪器本科专业培养方案的研究与实践[J]．中国大学教学，2013（11）：50-52

[3] 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

[4] 李文涛，李忠虎，左鸿飞．测控技术与仪器专业工程应用型人才培养模式改革[J]．中国冶金教育，2014（2）：8-10

[5] 苗红宇．浅谈如何在电子技能实训教学中激发学生兴趣[J]．实验室科学，2014，17（3）：147-149

[6] 王莉，刘楠嶓，牛群峰，等．测控技术与仪器专业实践教学方法探索与应用[J]．中国电力教育，2014（2）：170-171

[7] 陈立军，冯玉昌，韩晓菊，等．测控专业实践教学的探索与实践[J]．科教文汇，2013，259：82-83

[8] 罗瑞琼，罗桂娥，朱利香．案例教学在电工技术教学中的应用[J]．中国电力教育，2014（9）：68-70

[9] 冯梅琳，何学文，罗小燕，等．基于CDIO理念的测控专业实践教学创新体系[J]．实验室研究与探索，2014，33（3）：180-182

[10] 宋建辉，于洋，高宏伟．依托产业基地分类培养测控专业工程科技人才的途径探讨[J]．大学教育，2014（4）：89-90

Practical teaching reform and exploration for measurement control and instrument specialty

ZHANG Wan-mei，XUE Ya-ru，QIAN Bu-ren，YAN Jing-fu

（School of Geophysics and Information Engineering，China University of Petroleum-Beijing，Beijing 102249，China）

Measurement control and instrument specialty being not major specialty of China University of Petroleum-Beijing has been faced with many problems，for example，the weakness in competitiveness，low learning initiative of students and the loss of some excellent students. The practical teaching content，mode，method and assessment are reformed and explored to enhance interesting and comprehensive quality in the major for students. Practice indicates that students understand the specialty deeply，and comprehensive capacity of the students has been raised after the reform．It makes more and more students love measurement control and instrument specialty.

measurement control and instrument specialty；practice teaching；small class teaching

TM93∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2016.03.021

2016-01-10

张婉妹（1980-），女，北京人，工程师，硕士，从事电工学理论、实验教学和单片机实验研究．E-mail：zhangwanmeimei@163.com