一、测控技术与仪器专业的发展现状随着科学技术尤其是电子技术的飞速发展,测量控制与仪器仪表技术领域也发生了很大变化。代写硕士毕业论文其自身结构已从单纯机械结构或机电结合或机光电结合的结构发展成为集传感技术、计算机技术、电子技术、现代光学、精密机械等多种高新技术于一身的系统,其用途也从单纯的数据采集发展为集数据采集、信号传输、信号处理以及控制为一体的测控过程。特别是进入21世纪以来,随着计算机网络技术、软件技术、微纳米技术的发展,测量控制与仪器仪表技术呈现出虚拟化、网络化和微型化的发展趋势,从而使仪器科学与仪器学科的多学科综合及多系统集成的属性越来越明显。[1]作为仪器科学与技术学科唯一的本科专业——测控技术与仪器专业的发展速度是空前的。1996年以前,我国设有仪器仪表专业的高校有30多所,1997年有80多所。截至2004年4月,我国设有仪器仪表专业的高校已达161所。在过去近十年的时间内,其办学规模大约翻了两番,呈现出招生和分配两头热的良好状态。表1为教育部测控技术与仪器专业教学指导委员会对全国此类专业近几年毕业、招生及在校生情况的统计数据。[2]值得注意的是,2000年后此专业数年的招生人数是毕业人数的2倍。该专业快速发展的原因既源于较大的社会需求,也源于社会对该专业教育的认同。测控技术与仪器专业以光、机、电、算为学科基础的人才知识结构,培养基础厚、知识面广的宽口径人才,符合人才市场的需求,也顺应信息技术蓬勃发展的势头。
河南是一个农业大省,高新技术产业比较落后,而且还是一个人口大省,每年高考学生人数在全国占有很大的份额。为加速本省的经济发展,提高河南省高科技领域的科研和生产能力,并借助国内仪器仪表专业的发展趋势,本着“立足河南,面向三北(华北、东北、西北),服务水利,造福社会”的办学理念,[3]华北水利水电学院于2004年着手申办测控技术与仪器专业,2005年开始招收本科生。自专业成立以来,华北水利水电学院就不断探索如何适应科学技术发展和国民经济发展的需要,构建面向21世纪的测控技术与仪器本科专业的人才培养体系。通过5年的探索与实践,形成了具有自身特色的测控技术与仪器专业人才培养方案和模式,构建了以机械大类为平台的测控技术与仪器本科专业人才培养体系。
二、专业定位与培养目标的确定1998年教育部颁布了新的专业本科专业目录,把仪器仪表类原来的11个专业归并为一个大专业——测控技术与仪器。那些原来就设有相关专业的学校,为体现我国高等教育“厚基础,宽口径”的指导思想,按照新的测控技术与仪器专业进行课程教学、实践教学设置并兼顾原有专业的特色,形成了自己的办学模式。但是,也有个别学校采取“换汤不换药”的方式,只是将专业名称作了改动,办学模式基本不变,[4]有悖于高等教育的指导思想,而对于像华北水利水电学院新建该专业的学校,如何确定本专业的培养目标、如何体现自己的专业特色是需要思考的关键问题。为此,我们调研了多所院校,收集了20多所高校本专业的本科生指导性教学计划,不但研究重点院校的办学特色,还研究与学校办学水平相近的兄弟学校的办学特色。通过调研发现:大部分院校该专业的课程设置主要包括机、光、电三条主线,而这三条主线的具体课程又与本学校原来的专业或所依托的专业特色有很大关系,由此决定了各个高校的测控技术与仪器专业的发展途径和专长也各不相同,培养方案也各有侧重,有的侧重于机械,有的侧重于光学,有的侧重于电子信息。华北水利水电学院测控技术与仪器专业主要依托机械学院机械设计制造及其自动化专业。该专业已有五十多年的办学历史,包括“工程机械”、“机械制造”、“机械电子工程测控毕业论文”、“车辆工程”等五个专业方向,决定了学校测控技术与仪器专业侧重于机械方面。
为了构建机械类测控技术与仪器本科专业人才培养体系,结合学校自己的专业优势和办学特色,测控技术与仪器专业将围绕“光学精密机械电子学”这一主题,遵循“测控一体、光机电融合、计算机信息化特征”的专业定位,以机械学、电子学、光学为基础,以计算机技术、检测技术、控制技术、光电技术以及仪器设计与运用为主要技术手段,强调学生坚实的多学科理论基础的获得,着重学生创新思维意识的造就,突出学生专业实践能力的培养,强化学生工程技术应用方面的训练。[5]充分体现了2007年仪器科学与技术指导委员会颁布的《高等学校仪器科学与技术学科本科专业教学规范》“厚基础,宽口径”培养原则,注重应用型人才培养目标的落实。随着科学技术的发展和进步,学科之间交叉、融合的发展趋向越来越明显,新的培养目标应当反映和适应这种发展,按照新的专业目录所培养的学生,必须满足社会对测控技术与仪器专业学生的利水电学院的特色,依托传统优势,把拓宽专业口径与灵活设置专业方向有机结合。学校测控技术与仪器本科专业的培养目标是:培养适应我国社会主义现代化建设需要,德、智、体、美全面发展,具备扎实的数、理基础知识,具备机、电、计算机应用、信号分析、测量与控制、仪器仪表设计等方面的知识和技能,能在国民经济有关领域从事测量与控制技术和进行仪器系统的设计制造、科技开发、应用研究以及运行管理等方面工作的高级工程技术人才。
三、培养模式的思考和探索华北水利水电学院原隶属水利部,现有的机械设计制造及其自动化专业已有五十多年的办学历史,在工程机械和车辆工程方面的教学、科研上积累了雄厚的实力,多年来承担并完成了多项原水利部和河南省的科研课题,并多次获得省部级颁发的科技进步奖,这是测控技术与仪器专业强有力的办学资源。教育模式和方法是为教学目的服务的,不同的教学目的必然有不同的教育模式。如果照搬其他学校的培养模式,不但不符合自己学校的办学条件,更不能办成具有华北水利水电学院特色的测控技术与仪器专业。测控技术与仪器专业是一个集光、机、电、算的交叉学科,决定了其人才培养的“宽口径、通识性”的教育原则,符合社会人才的需求特点,这是该专业的一个重要特点。但这一特点给专业课程的设置带来了相当大的困难,为了保证教学过程中实施宽口径的同时做到多而不乱,加强专业基础课程的教学、打好坚实学科根基是宽口径、通识性教育培养模式的重要举措。因此,华北水利水电学院在培养模式上进行了以下安排:
(1)充分利用机械专业的有利资源和师资力量,在机械类专业大平台上确定学校测控技术与仪器本科专业的培养方案。
(2)强调专业知识的培养,加大专业基础课程的比例,培养学生宽厚扎实的专业基础知识。
(3)注重动手能力与创新意识的培养。随着社会的发展和市场经济对人才需求的变化,社会对毕业生的创新性和动手能力也提出了更高要求。为了确保应用型人才培养目标的实现,培养模式注重了实践教学体系的构建和创新动手能力的培养。
(4)注重人文、艺术修养。测控技术与仪器专业应有意识地培养学生的人文理念、科学素养、艺术修养、团结精神和交往能力,使学生获得自然科学、人文社会科学及工程技术宽厚牢固的基础,培养学生良好的综合素质和科学素养。
(5)强调学生的个性化发展和共性化发展的和谐统一,培养他们的个人爱好和专业技能。
(6)测控技术与仪器专业应体现学校“情系水利”的特色。基于上述考虑,学校测控专业培养模式在充分考虑本专业学科特点的基础上提出“一个平台,两个方向”的培养模式,即在机械学院机械设计制造及其自动化专业基础课平台上开设测控技术与仪器专业,设置了“计算机测控技术”和“精密仪器仪表”两个方向。在制订培养方案和教学计划时,在充分调研的基础上,经过研究决定,加大了专业基础课程的比例,使学生更多地具备光、机、电、算等方面的基础知识,不但使学生具有坚实的理论基础,而且为学生今后的就业拓宽了方向。另外,为了体现测控专业特点和专业方向的侧重点,两个方向开设了相同的专业主干课程,设置了专业方向选修课程,增大了专业选修课的比例和数目,并通过相应的实践教学环节增强动手能力和创新意识。总之,借助机械学院原有的机械方面的基础课程平台和师资力量,夯实了学生的专业基础知识,为专业能力培养提供了基础和保障,为开设具有学校特色的测控技术与仪器专业奠定了基础。
四、课程体系的建设与优化在成立本专业之前,我们分别考察了相关院校的测控技术与仪器专业的课程体系与实践教学体系,如天津大学、南京航空航天大学、合肥工业大学和河南科技大学等高校。另外还对测控领域内的相关企业进行了调研,了解当今社会相关企业对该专业学生应具备的素质、能力特征和知识结构的要求,了解相关课程在该专业中的作用和地位。在调研的基础上,对课程设置和课程内容进行优化组合,构建了具有学校特色的课程体系。整个课程体系包括公共基础课、专业基础课、专业限定选修课、专业方向任选课和实践性教学环节等六大类。在课程设置上,为了体现“厚基础,宽口径”原则,在学时和学分的分配中适当向专业基础课和专业限定选修课倾斜,并适当压缩课内学时和学分,代写毕业论文增加实践环节和实验课程,注重学生创新能力的培养,见表2。优化后的课程体系充分体现了“宽口径、多样化、抓基础、重实践”的办学方向。
从层次关系上来看,学校测控技术与仪器专业课程之间的关系可分为公共教育基础课、机械大类学科基础课和专业课三个主要层次。
第一层次的公共教育基础课为全校所有工科专业统一开设,由公共基础学科专业老师授课;
第二层次为机械大类学科基础课,共设9门课程,其中“工程图学”、“机械设计基础”、“模拟电子技术”、“数字电子技术”和“机械控制理论”4门课程由机械学院共同开设,相应的实验课程和实践环节由机械学院统一安排,讲授这些课程的老师都是具有丰富经验的教师,他们中有全国模范教师、河南省教学名师和科技创新团队的带头人,这种资源的共享有力地推动了测控专业的发展,为建设好测控专业打下了坚实的基础。“理论力学”、“材料力学”和“电路”课程由相应学院的老师担任。“模拟电子技术”和“数字电子技术”课程由测控技术与仪器教研室老师授课,为了响应“资源共享,节约成本”,这两门课程的实验由动力系基础实验室的老师担任。
第三层次的专业课程分两个方向,其课程设置分为专业限定选修课和专业方向任选课,其授课任务和实践环节全部由测控专业老师担任。为了保证人才培养质量,在教学中尽量选用国家规划教材、通编教材和优秀教材。在课程体系的建设中还根据发展的需要,对课程内容不断地进行优化整合。主要体现在以下几个方面:
(1)本专业学科基础课方面,适当消减机械类课程的比例,增强光、电类的基础知识。如保留“机械设计基础”课程,去掉“机械原理”课程,“模拟电子技术”课时由原来的48学时改为56学时。
(2)重组部分专业选修课。原先开设的“机械工程测试基础”与“传感器原理”课程在很大部分上有重复内容,经研究决定把这两门课整合为“传感器原理与检测技术”一门课。增加了“信号与系统”这门课,避免学生上“数字信号处理”时感到内容不太容易理解。另外还增加了“精密机械与仪器设计”这门课,强化学生在仪器仪表方面的基础知识和设计能力。
(3)强化实践教学的力度,增强学生的设计创新能力。为此,增开了“单片机课程设计”和专业综合课程设计。总之,学校测控技术与仪器专业课程设置有以下几个特点:在通识教育方面,保证学生具有扎实的自然科学、人文科学和社会科学基础,具有良好的人文艺术修养,能够基本掌握一门外语的听、说、读、写能力;保证学生具有机械大类基础课方面的理论知识和基本技能;尽量压缩每门课程的学时和学分,开设更多的专业选修课程,使得学生具有更多的光、机、电、算方面的专业知识;强化了实践性教学环节,注重培养学生的创新实践能力;设置更多的专业方向任选课,学生可以根据自己的爱好选课,积极培养学生的个人爱好和特长;加强双语教学,提倡合理使用多媒体授课;提倡特色教育,尽量把特色教育贯穿于各个教学环节。
五、实践教学体系的建设与探索实践教学体系的建设直接影响着教学质量和培养学生的质量。从申办测控专业之初,华北水利水电学院就开始了测控技术与仪器专业实验室的规划与建设工作,分派专业教师进行各课程相应实验的设备调研和申报工作,每种实验设备需提供至少三个生产厂家,由设备处统一招标购买。到2005年年底,学校共出资40多万元,购买了“传感器与检测技术试验台”、“单片机仿真开发系统”、“计算机控制综合试验台”、“嵌入式系统开发器”、“光电检测试验台”以及“DSP教学实验系统”等多种试验设备,初步建成了测控技术与仪器实验室,保证了各专业课实验的正常开出。学校决定:到2012年学校再投入30万元用于测控专业实验室的建设,保证实验和实践性教学环节的顺利进行。在建设专业实验室的过程中,还对实验设备进行优化组合,充分利用原有资源,避免重复购买设备造成不必要的浪费。如前所述,机械大类的专业基础课实验由学院原有的实验室开出。“数字电子技术”和“模拟电子技术”课程由动力系相应实验室开出,使得学校资源得以充分利用。在实践教学方面,学校也在不断探索如何才能培养出符合测控技术与仪器专业要求的人才,为此在以下方面进行了努力:
1.实验教学环节的探索在课程实验中,为了强化学生动手能力、巩固专业知识,大部分课程都安排了与课程内容相应的实验,并编写有相应的实验指导书。在开设实验项目时,为了培养学生的动手能力和工程设计能力,减少了验证性实验,加大了综合性和设计性实验。
2.集中实践环节的探索在集中实践教学环节上,以设计为主线,以工程训练和科学研究为依托,组成了实践性环节教学体系,着重培养学生的工程设计能力、科学研究测控论文能力和社会实践能力,有意识地加大课程设计的内容和种类。在原有的“机械基础课程设计”、“传感器课程设计”和“测控电路课程设计”课程的基础上,增加了“单片机课程设计”和“专业综合课程设计”课程。毕业设计紧密结合科研和生产实际,尽量是与水利机械有关的测控技术与仪器方面的实际课题,突出特色。为了使学生更好地进行课程设计和毕业设计,为学生创造一个良好的科研环境,还建立了开放性实验室,由实验室工作人员值班,学生每天都可以
到开放性实验室进行实验和科技创新活动。目前,在学校内建立了金工实习、工程机械实训中心和电工电子实习基地。同时重视校外实习基地建设,在生产实习时尽量联系能够让学生动手操作的生产厂家。此外,作为对课堂教学内容的补充,还开展了丰富的学科竞赛和科技文化活动。学科竞赛包括数学建模、机械创新设计大赛、英语演讲比赛等,鼓励学生积极参加国家各类竞赛活动和参与教师科研。
六、师资队伍的建设师资队伍的建设是学科建设、专业建设的基本保证,是实现高质量教学与科研水平的保证。华北水利水电学院从测控专业建立之初就非常重视师资队伍的建设,在招聘教师时要经过严格的面试和试讲。进入学校后,具有研究生学历的教师在进入学校工作的第一年只能助课,博士生半年内不能代课,在助课的时间内要进行五次试讲,被认定合格后才能开始担任课程教学任务。测控教研室成立以来,教研室每隔一周进行一次教研活动,从不间断,主要讨论有关上课、毕业设计以及课程设计出现的问题,研究解决方法,听取经验丰富的教师的上课经验,观摩优秀教师的上课,探讨提高教学质量的方法和技巧,每次教研活动都有详细的记录。经过大家的不断努力,在每年的教师质量评比中,测控教研室每位教师的评分都在机械学院教师中占据前列,并被评为2008年度校级优秀教研室。由于是新建专业,学校历来重视该专业教师的发展,加大引进、培养的力度,保证教学质量的稳步提高。
自该专业成立以来,培养教授1名、博士1名、河南省学术带头人1名,引进博士3名。为了提高教学质量,学校还重视教材方面的建设,鼓励教师积极参加教材的编写工作,现已出版的教材有《机械控制理论》、《专业英语》和《传感器与检测技术》。
七、培养方案实施的效果经过六年的探索与实践,学校测控技术与仪器专业培养方案的实施取得了重大的成果,截至目前已毕业两届学生,学生的综合素质和创新能力得到明显提高,具体体现在:2009年测控专业第一届本科毕业生一次就业率就达到99.7%,2010年达到100%,连续两年在学校保持第一;学校测控技术与仪器专业本科生考取研究生的比率也明显高于学校其他工科专业,录取率连续两年保持在30%以上;连续两年的本科生毕业设计评比中,测控专业都有学生取得校级优秀设计奖。
八、结束语华北水利水电学院的测控专业人才培养方案坚持实行宽口径、多样化、抓基础、重实践的知识结构和课程体系设置,体现了测控技术与仪器专业的定位原则和专业特色,构建了以机械大类为平台的测控技术与仪器专业人才培养方案。然而,随着社会需求的变化,学校测控技术与仪器专业人才培养模式的建设与探索将不断地改进与提高,并进一步加大应用型人才培养力度,以推进素质教育,进一步提高教学质量,使该专业成为可持续发展的专业。[6]
摘要:介绍了华北水利水电学院在测控技术与仪器本科专业建设中所做的探索工作,提出了“一个平台,两个方向”的人才培养体系代写留学生毕业论文,对人才培养体系中的专业定位、培养目标、课程体系、实践性教学环节以及师资队伍的建设进行了探讨。并对如何培养适应社会需求的测控专业应用型人才进行了研究,介绍了测控技术与仪器本科专业人才培养方案实施的初步效果。
关键词:测控技术与仪器;人才培养;课程体系;实践教学
参考文献:
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