凌啟輝，趙前程，楊書儀，戴巨川，王廣斌

(湖南科技大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，湖南 湘潭 411201)

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測控技術(shù)與儀器專業(yè)“互動(dòng)型”實(shí)踐環(huán)境構(gòu)建

凌啟輝，趙前程，楊書儀，戴巨川，王廣斌

(湖南科技大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，湖南 湘潭 411201)

摘要：針對測控技術(shù)與儀器專業(yè)涉及知識面廣、技術(shù)更新周期短等特征，結(jié)合湖南科技大學(xué)測控技術(shù)與儀器專業(yè)教學(xué)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，建構(gòu)并實(shí)施了以“一器兩室”為基礎(chǔ)、科技競賽為牽引、各類項(xiàng)目為契機(jī)和專業(yè)綜合設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)為核心的“互動(dòng)型”實(shí)踐教學(xué)環(huán)境培養(yǎng)模式，使學(xué)生的創(chuàng)新意識在“互動(dòng)型”實(shí)踐環(huán)境中自然產(chǎn)生，實(shí)踐能力在“互動(dòng)型”實(shí)踐環(huán)境中主動(dòng)提升。

關(guān)鍵詞：互動(dòng)；實(shí)踐環(huán)境；創(chuàng)新意識；工程實(shí)踐能力

人才培養(yǎng)質(zhì)量是衡量高等學(xué)校辦學(xué)水平的最重要標(biāo)準(zhǔn)[1]。在就業(yè)形勢日趨嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)條件下，人才培養(yǎng)質(zhì)量也是保證就業(yè)的根本措施[2]。測控專業(yè)涉及機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)及光學(xué)等多學(xué)科知識，技術(shù)發(fā)展日新月異、迭代更新周期不斷縮減。為了應(yīng)對行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，各高校必須不斷地探索實(shí)踐，力求持續(xù)優(yōu)化人才培養(yǎng)模式，突出自身專業(yè)辦學(xué)特色，這也是在高等教育大眾化新形勢下高校賴以生存和發(fā)展的重要戰(zhàn)略。

1存在問題探討

一是傳統(tǒng)教育在對測控技術(shù)與儀器專業(yè)人才的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)上，難以滿足社會(huì)高速發(fā)展的要求。傳統(tǒng)教育重在知識的傳輸，對創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力強(qiáng)化不足，畢業(yè)生就業(yè)后難以短時(shí)間適應(yīng)新知識、新技術(shù)快速涌現(xiàn)的行業(yè)。二是傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)環(huán)境無法滿足測控技術(shù)與儀器專業(yè)創(chuàng)新型、實(shí)踐型人才的培養(yǎng)要求。傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)環(huán)境以教師單向知識傳輸為主，學(xué)生被動(dòng)接受，主動(dòng)參與探索、實(shí)踐的環(huán)節(jié)薄弱，滿足于模仿式實(shí)踐，創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力難以有效培養(yǎng)。

2“互動(dòng)型”實(shí)踐環(huán)境培養(yǎng)對策及成效

實(shí)踐是鞏固理論知識和培養(yǎng)實(shí)踐能力的有效途徑[3-5]，是測控專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和工程實(shí)踐能力的必須環(huán)節(jié)。“互動(dòng)型”實(shí)踐是老師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間相互影響的雙向活動(dòng)；“互動(dòng)型”實(shí)踐環(huán)境是理論聯(lián)系實(shí)際、提高學(xué)生動(dòng)手能力、增強(qiáng)創(chuàng)新意識和提升創(chuàng)新熱情的重要平臺。

2.1以“一器兩室”為基礎(chǔ)，創(chuàng)建互補(bǔ)式“互動(dòng)型”實(shí)踐環(huán)境

“一器兩室”互動(dòng)實(shí)踐平臺如圖1所示，以自主研發(fā)實(shí)踐教學(xué)儀器(一器)為基礎(chǔ)，搭建由學(xué)生自由工作室和學(xué)生開放性實(shí)驗(yàn)室(兩室)構(gòu)成的“一器兩室”互動(dòng)型實(shí)踐環(huán)境，開展驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，為生生、師生之間提供了靈活多樣的發(fā)現(xiàn)問題、探討問題、解決問題的模式。

圖1　“一器兩室”互動(dòng)實(shí)踐平臺

加強(qiáng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)互動(dòng)，夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)知識和技能。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)包括專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)，是測控專業(yè)的必備實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)主要目的是實(shí)現(xiàn)抽象理論知識的感性認(rèn)識，專業(yè)理論知識、技術(shù)的重復(fù)性驗(yàn)證，功能比較單一，一般只涉及單課程知識，如信號與系統(tǒng)課程實(shí)驗(yàn)；綜合性實(shí)驗(yàn)主要目的是工業(yè)現(xiàn)場技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室再現(xiàn)，環(huán)節(jié)較為復(fù)雜，通常涉及多學(xué)科知識，與交叉性課程配套，如測控儀器設(shè)計(jì)課程實(shí)驗(yàn)。在這種實(shí)踐環(huán)境中，學(xué)生可以觀摩教師動(dòng)手實(shí)踐，也需要親手實(shí)踐，操作實(shí)驗(yàn)裝置，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，解釋實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象；教師通過觀察學(xué)生在實(shí)踐中容易出現(xiàn)的問題，可以掌握他們對知識理解的薄弱環(huán)節(jié)，從而改善教學(xué)方式。

突出創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)互動(dòng)，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和工程實(shí)踐能力。創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)是指借助一定的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，學(xué)生有較大的再組合、再設(shè)計(jì)自由度。例如：在創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中，教師給定實(shí)驗(yàn)的基本目標(biāo)“實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制”，要求學(xué)生自主制定實(shí)驗(yàn)方案，在同一個(gè)班級中就出現(xiàn)了多種不同的方案，學(xué)生在教師指導(dǎo)下對方案進(jìn)行細(xì)化后自行完成硬件和軟件設(shè)計(jì)，最后根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，由教師引導(dǎo)從成本、精度、可靠性等方面進(jìn)行對比、分析和討論。這種培養(yǎng)模式充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識，同時(shí)有效鍛煉了實(shí)際動(dòng)手能力。

2.2以科技競賽為牽引，營造引領(lǐng)式“互動(dòng)型”實(shí)踐環(huán)境

“互動(dòng)型”科技競賽環(huán)境是以組織或參加各類型的科技競賽為牽引，采用多導(dǎo)師指導(dǎo)模式，讓參與競賽的學(xué)生有機(jī)會(huì)與多位老師深層次交流，師生產(chǎn)生創(chuàng)新共鳴。少數(shù)學(xué)生參與科技競賽，營造出實(shí)踐氛圍，能夠引領(lǐng)更多學(xué)生參與到實(shí)踐中來。科技競賽鼓勵(lì)學(xué)生自主選題，要求在有限時(shí)間內(nèi)完成作品，迫使學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作、發(fā)散思維、集中攻關(guān)、親手實(shí)踐，這樣有效鍛煉了學(xué)生面對新問題、新情景時(shí)的應(yīng)變能力，提升了他們的創(chuàng)新意識和實(shí)踐能力。教師在指導(dǎo)過程中能夠感受到年輕學(xué)子的創(chuàng)新活力，激發(fā)教師的創(chuàng)新靈感，有助于突破自身的定向思維，改善教學(xué)科研模式。表1為近年來測控專業(yè)學(xué)生獲得的各類學(xué)科競賽獎(jiǎng)項(xiàng)。近5年的獲獎(jiǎng)學(xué)生中，相當(dāng)部分考取了北京航天航空大學(xué)、中南大學(xué)和湖南大學(xué)等學(xué)校研究生，或者到富士康、三一重工、中聯(lián)重科和江麓集團(tuán)等知名企業(yè)就業(yè)并迅速成為其所在單位的技術(shù)骨干，顯示了這種“互動(dòng)型”實(shí)踐環(huán)境對人才培養(yǎng)的有效性和必要性。

2.3以各類教師項(xiàng)目為契機(jī)，樹立啟發(fā)式“互動(dòng)型”實(shí)踐環(huán)境

以老師科研項(xiàng)目為依托，鼓勵(lì)學(xué)生參加到老師的科研創(chuàng)新項(xiàng)目中，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的一個(gè)有效途徑。如“基于聲發(fā)射信號特征的高速焊凝固熱裂紋在線檢測方法研究”和“礦山裝備智能診斷、健康維護(hù)方法與技術(shù)”等多項(xiàng)國家級、省部級及企業(yè)自主創(chuàng)新相關(guān)項(xiàng)目。這些項(xiàng)目的實(shí)施過程中，由測控系多位骨干教師參與組建技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，開展技術(shù)攻關(guān)，選拔部分測控專業(yè)優(yōu)秀學(xué)生跟進(jìn)參與到項(xiàng)目研發(fā)中，學(xué)生通過參與可以了解學(xué)科的最新知識，刺激自己產(chǎn)生新想法，充分釋放創(chuàng)新活力。

表1　測控技術(shù)與儀器專業(yè)學(xué)生獲得的主要科技競賽獎(jiǎng)項(xiàng)

以學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目為依托，鼓勵(lì)學(xué)生自主創(chuàng)新。創(chuàng)新項(xiàng)目是根據(jù)學(xué)生興趣自主選題，自由組成團(tuán)隊(duì)，老師加以指導(dǎo)完成，是一個(gè)完全“開放”“自由”的學(xué)習(xí)過程。在創(chuàng)新項(xiàng)目實(shí)施中，項(xiàng)目主持人是學(xué)生，項(xiàng)目的實(shí)施者是學(xué)生，一切由學(xué)生自己運(yùn)行，充分發(fā)揮了學(xué)生的主體作用，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不斷積累專業(yè)知識。而教師重在根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)加以指導(dǎo)和啟發(fā)，輔導(dǎo)制訂項(xiàng)目計(jì)劃，指導(dǎo)學(xué)生查閱文獻(xiàn)資料，幫助學(xué)生正確對待繼承與創(chuàng)新的關(guān)系，充分發(fā)揮了教師的指導(dǎo)作用。如“基于ARM和μCOS-II的礦井提升機(jī)數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)的研制”和“基于虛擬儀器的三容水箱液位控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)”等創(chuàng)新項(xiàng)目緊扣工程實(shí)踐，項(xiàng)目一般以5人左右的學(xué)生為科研團(tuán)隊(duì)，使學(xué)生們在實(shí)踐過程中學(xué)會(huì)組織協(xié)調(diào)、分工合作，鍛煉了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，極大地激發(fā)了大學(xué)生參與科研的興趣，使學(xué)生在參與解決工程實(shí)際問題的過程中得到真槍實(shí)彈的訓(xùn)練，提升了大學(xué)生的創(chuàng)新熱情和創(chuàng)新能力。

2.4以專業(yè)綜合設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)為核心，構(gòu)造遞進(jìn)式“互動(dòng)型”實(shí)踐環(huán)境

測控技術(shù)與儀器專業(yè)在第七學(xué)期末設(shè)置了專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)，第八學(xué)期設(shè)置了畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。在開展專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)時(shí)，學(xué)生已完成了所有理論課程的學(xué)習(xí)。具體實(shí)施方式是，5～6人為一組，教師給定或?qū)W生自主選題，要求做出產(chǎn)品實(shí)物，突出團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和創(chuàng)新意識，將整個(gè)設(shè)計(jì)過程劃分為整體方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)和軟硬件聯(lián)合調(diào)試等幾個(gè)階段?；谀K化設(shè)計(jì)思想，團(tuán)隊(duì)成員共同參與整體方案制定后，每位學(xué)生獨(dú)立負(fù)責(zé)一個(gè)模塊，最后要求所有模塊能夠有機(jī)融合，形成一個(gè)整體。專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)要求所有學(xué)生全部參與，經(jīng)過這一實(shí)踐環(huán)節(jié)后，全體學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和自主設(shè)計(jì)能力都能得到明顯提高，以此為基礎(chǔ)，開展畢業(yè)設(shè)計(jì)，由教師給每位學(xué)生布置不同的題目，或者學(xué)生自主選擇有特色的題目，并要求每位學(xué)生獨(dú)立完成，且有實(shí)物展示。在歷屆的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目中都以教師科研項(xiàng)目或工程實(shí)際項(xiàng)目為主，與行業(yè)發(fā)展接軌。經(jīng)過這一環(huán)節(jié)，學(xué)生不但能夠全面復(fù)習(xí)、運(yùn)用四年所學(xué)課程，也為盡快適應(yīng)工作需求打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。

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(責(zé)任校對王小飛)

doi:10.13582/j.cnki.1674-5884.2016.03.031

收稿日期：20151028

基金項(xiàng)目：湖南省教育廳教研項(xiàng)目(湘教通[2009]321號)；湖南科技大學(xué)重點(diǎn)教研項(xiàng)目(G31013)

作者簡介：凌啟輝(1986-)，男，湖南雙峰人，講師，博士，主要從事測試技術(shù)和信號處理教學(xué)研究。

中圖分類號：G642

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1674-5884(2016)03-0093-03