国际工程教育认证背景下的测控专业实践教育培养模式探索与思考

张 朴，孔 力，刘文中

(华中科技大学 自动化学院,湖北 武汉 430074)



国际工程教育认证背景下的测控专业实践教育培养模式探索与思考

张 朴，孔 力，刘文中

(华中科技大学 自动化学院,湖北 武汉 430074)

秉承以学生为中心的理念，在实践教学培养模式中强调学生的体验性获得。专业课程实验采用了“模块化”设计结构，使得学生通过实验很容易理解课本知识并体验到知识之间的有机联系；专业生产实习采用了“点+面”的模式，不仅使学生广泛了解了专业相关企业，更使学生亲身体验了一个传感器从最初的设计到成为合格产品的各个环节。通过这种教学培养模式的改进，很容易激发学生思考问题的兴趣，从而培养了他们的实践能力和创新能力。

专业实践；培养模式；国际工程教育；测控专业

一、国际工程教育认证

我国2016年6月正式成为世界上最具影响力的国际本科工程学位互认协议《华盛顿协议》的正式成员，这意味着通过工程教育认证的学生可以在相关的国家或地区取得工程师执业资格。加入协议对促进我国工程教育人才培养质量标准与国际通行标准的实质等效，提升工程教育水平和职业工程师能力水平，实现国家新型工业化的战略目标，提升我国工程制造业总体实力和国际竞争力具有重要意义。

基于《华盛顿协议》的工程教育专业认证标准的制定在理念上以学生为中心，以全体学生教育结果为导向，以促进每一位学生全面发展为宗旨；在培养目标上强调对学生工程实践能力、创新能力的培养[1]。而这些能力的获取很大程度上取决于培养计划中实践教学环节培养方案的制定与实施。

二、专业实践教育中存在的问题

实践教育环节是培养学生获取分析与解决工程实际问题的能力、获取技术开发与创新能力的重要环节，测控专业本科生的培养经过多年的发展，逐渐形成了以课程实验、课程设计、项目实训、生产实习、毕业设计为主体的五层次专业实践教育体系，实现对学生专业基本技能和工程能力的培养。另外，通过支持本科生参与科研活动、各种竞赛、职业资质证书的获得等课外实践实现对学生工程设计与创新实践综合能力的培养。

然而在实践教育具体实施过程中还存在如下问题：

(1)实验课程大纲以理论课为中心设置。目前的专业课程实验项目有相当部分强调的是理论课程中孤立的知识点，虽然也有综合性和设计性实验，但它们所涵盖的知识点较少，很难体现知识的系统性联系。

(2)实验教学内容及教学手段单调。在现行的实验教学模式下，学生通常不需要太多思考，按照指导书完成连线和数据记录即可，无法保证学生真正理解各种基本概念及原理，更无法保证学生能灵活运用它们解决实际问题。

(3)生产实习实践时间偏少。学生的生产实习内容存在偏重于企业参观、企业人员授课的形式，学生实践机会很少。

三、专业实践教育培养模式探索与思考

上述问题反映出目前的教学依然没有完全摆脱“以教者为中心”的模式，这种模式很难激发学生思考问题的兴趣，进而很难培养学生分析解决实际问题的能力，从而更难以培养学生的创新能力。虽然也积极鼓励学生参与 “以学生为中心”的课外实践活动，然而这些活动只能覆盖到部分学生，无法达到认证所要求的全员达标要求。如何从基础的专业课程实验就开始培养学生的工程意识、以及系统分析和解决实际问题的能力，并将这种意识的强化和能力的提升贯穿整个本科阶段的实践教学环节，是需要认真思考的问题。

1. 测控专业培养目标及知识结构

测控专业培养目标是期望学生具有科学、工程和人文素养以及健康的身心素质，具备电子学、控制技术、计算机技术、测量学基础知识及研究应用能力、工程实践能力、团队协作能力、创新意识和国际视野，能在自动化、通讯、能源、环保、生物医学等领域从事与测控技术及仪器相关的理论研究、科技开发、组织管理等方面工作。在专业方面要求学生系统、坚实地掌握测控技术与仪器系统中共存的信息获取及处理技术、系统分析与设计方法、并在仪器系统构成等方面受到良好的工程实践训练。

学生的专业文化知识构成如图1所示。根据测控及仪器系统中信息的获取过程，按照信息流的方向可划分为信号获取、信号处理、数据传输、信息利用四个阶段。构成学生专业基础知识的课程相应也可划分为传感器与信号检测类课程、误差分析与信号处理类课程、测控总线与通信技术类课程、仪器仪表控制类课程四个模块。各个模块与学科基础知识模块之间有机结合构成了学生的专业知识体系[2，3]。

图1 测控专业知识构成图

2.专业课程实验培养计划的模块化设计

针对前述实验教学中存在的问题，培养计划的设计在形式上将反映专业特色的9门课程实验整合形成了测控技术与系统综合实验课程。该课程安排有64个学时，分上、下两部分，两个学期完成。在实验项目设置上采用模块化结构，依据测控专业知识构成的衔接关系设计为传感器技术、信号分析与处理技术、控制技术、测控系统四个实验模块。在实验项目内容的设计上，尽可能以实际工程为对象，采用流水化模块设计，例如以热电偶温度测量为背景，对应四个实验模块可设计热电偶温度传感器、热电偶测温的误差分析与数据处理、热电偶温度测量系统设计、水箱温度控制四个实验项目。在项目内容的实施上以设计性为主，最大限度调动学生的主动性，例如在热电偶温度传感器实验项目中，可模拟工程需求让学生来选择合适类型的热电偶，并自行设计实现相应的测量电路。学生通过此类内容高度关联的工程实验项目的设计性体验，很容易就可认识到各种知识之间的联系，有助于提升学生系统分析和解决实际问题的能力，培养学生的创新能力。

测控专业培养计划修订后的课程实验框架如图2所示，将关联度较强的若干门专业课程实验内容整合形成了以课程群为中心的四个实验模块，在此基础上进一步整合实验模块知识同时结合专业教师的科研项目，构成了历时3周的专业课程设计。专业课程设计由多个专项实验组成，2-3名学生构成一个课程设计小组，每个小组选择一个专项实验题目，各小组题目不重复。

3.专业实践平台的建设

实践平台是保证学生顺利完成实践教学的硬件基础。本专业依托学院构建了以本科专业实验室、生产实习基地为中心，联合共建实验室、重点实验室、校外企业为补充的五层级实践平台，以满足不同层次需求的实践教学环节培养目标。

(1)专业实验室建设

专业实验室是开展实践教学活动最重要的场所，将借助于NI公司广泛的影响力，以其产品为基础构建虚拟仪器教学实验平台。我们的设想是期望学生能在课程实验、专业课程设计、毕业设计、就业及读研准备四个阶段使用这些平台并获得好的效果。

图2 测控专业课程实验构成框架

实验平台框架如图3所示。仪器平台是核心，主要由控制器、数采卡、显示器、LABVIEW软件构成，具有数据采集、数据处理、信号输出、人机交互等功能，可构成各种功能的虚拟仪器。敏感元件和调理电路组合构成了传感器，调理电路既可以是完整的模块，也可由学生自行设计制作。自行设计制作将更有利于培养学生的实践能力，但需花费较多的时间，教师可根据教学需求和学时数灵活安排。传感器模块也可直接从市场购买，与仪器平台、执行器、信号源、嵌入式系统模块灵活组合，可方便地构成各种测试与控制系统，使学生在短时间内能完成独具特色的项目设计。本实验平台的构建可满足本科教学中不同层次实验教学的需求。

图3 实验平台框架

(2)实习基地建设

生产实习是学生实践教育的重要环节，然而市场经济条件下，很难找到合适的接收企业。大型企业生产自动化程度高，但学生难以获得实际操作的体验；小企业虽然能够给学生提供实际操作的体验，但它们通常产品类型较少，只能覆盖测控仪器系统较少的环节。我们的设想是构建“点+面”的生产实习平台。选择一个能够提供充分实践机会的企业作为“点”，以使学生能实际体验一个产品从设计到走

向市场所需要经历的各个环节。选择多个专业企业作为“面”，以学生参观为主，开阔视野。我们选择的“点”是一个以生产小型互感器为主的企业，学生进入车间亲身体验了产品生产的所有工序，实习结束后每位学生都拥有一个自己设计和制作的互感器。

四、总结

专业课程实验采用了“模块化”设计模式，更进一步在具体内容的设计上采用了“流水模块”设计方法，使得学生通过实验很容易就可认识到课本知识之间的联系，将有助于强化学生系统分析和解决问题的能力。而专业的生产实习则采用了“点+面”的模式，不仅使学生广泛了解了专业相关企业的现状，更使学生亲身体验了一个传感器从最初的设计到成为合格产品的各个环节。已有两届学生经历了新的生产实习模式，学生反映非常满意。

(责任编辑：徐建平)

[1]赵亦希，陈佳妮，陈关龙. 以学生能力培养为导向是工程教育专业认证的基本准则[J].上海教育评估研究, 2014(12)：5-7.

[2]陈青山，董明利，祝连庆. 工程教育专业认证背景下的精密测量技术课程建设[J].学园, 2015(4)：10-11.

[3]王莉,牛群峰,吴才章,等. 测控技术与仪器专业人才培养模式研究与实践[J]. 大学教育, 2014(6)：97-99.

Specialty Practice Training Mode for Measurement & Control Technology and Instrumentation in the Background of International Engineering Education Accreditation

ZHANG Pu,KONG Li,LIU Wen-zhong

(Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430074,China)

Adhering to the student-centered philosophy, teaching training mode emphasis on student experience of the harvest in engineering practice. Pnefessional curriculum experiment using a "modular" design structure, so that the students are easy to understand textbook knowledge and experience to the organic link between knowledge. Engineering internship using the "dot + plane" mode, which not only enable students to understand a wide range of professional-related enterprises, but also enable students to experience a sensor from the initial design to become aqualified in all aspects of the product. By improving this training mode, it is easy to stimulate students' interest in thinking, and thus cultivate their practical ability and innovation.

specialty practice；training mode；international engineering education；specialty in measurement & control technology and instrumentation

张朴(1966-)，女，江苏江阴人，博士，副教授，研究方向为测控技术与仪器。

2016-09-03

2016-09-28

G642

A

1671-9719(2016)12-0025-03

湖北省教学研究项目“工程教育认证背景下的测控专业人才培养计划研究与修订”(2014074)。