張婉妹，薛亞茹，錢步仁，閆景富

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測控專業(yè)實踐教學模式改革與探索

張婉妹[1]，薛亞茹，錢步仁，閆景富

（中國石油大學 地球物理與信息工程學院，北京 102249）

測控技術與儀器專業(yè)作為中國石油大學（北京）的非主干專業(yè)，存在著競爭力相對偏弱，學生的學習積極性不高，部分優(yōu)秀學生流失等問題．為了提升學生的專業(yè)興趣度和綜合素質，從實踐角度出發(fā)，對教學內容、教學模式、教學手段和考核等方面進行了改革與探索．實踐表明，改革后學生對測控專業(yè)的了解程度有所深入，學生的綜合能力得到提升，使越來越多的學生熱愛測控專業(yè)．

測控專業(yè)；實踐教學；小班研討

測控技術與儀器專業(yè)（簡稱測控專業(yè)）屬于電子與信息科學范疇，并形成以光、機、電、計算機為學科基礎的知識結構，具有知識面寬廣、學科交叉融合等特點[1]．培養(yǎng)具有厚基礎、寬口徑、強實踐、高素質等特點的創(chuàng)新型人才[2-4]．

中國石油大學（北京）是一所行業(yè)特色鮮明的高校．測控專業(yè)作為非石油主干專業(yè)，無論是在學生的綜合成績上還是所取得的優(yōu)秀成果上，都略遜色于石油主干專業(yè)．面對這樣的嚴峻形勢，必須采取強有力措施，以實踐教育環(huán)節(jié)作為重點和突破口，提升測控專業(yè)的學科地位，使越來越多的學生熱愛測控專業(yè)，并且能在學習過程中有所深入．

1 目前存在的問題

1.1 學生對測控專業(yè)了解程度不夠

學生在大學二年級后才能陸續(xù)接觸到專業(yè)課程．因此，在此之前，學生對專業(yè)知識知之甚少，甚至有的學生都不知道測控專業(yè)所處行業(yè)領域，興趣則無從談起．學習成績優(yōu)秀的學生有更多重新選擇專業(yè)的機會，在石油特色的大環(huán)境下，許多學生申請轉專業(yè)，導致測控專業(yè)優(yōu)秀學生流失．

1.2 部分課程的實驗內容銜接不緊密

測控專業(yè)先后開設電路分析和電子技術基礎課程．在電路分析實驗中，學生本應該熟練掌握了萬用表、信號發(fā)生器和數(shù)字示波器等儀器的使用以及常用元器件的測量方法．然而，在電子技術基礎實驗中，第一個實驗項目仍為電子儀器使用及常用元件的識別與測試，這樣安排造成了實驗內容的重復．教學效果上，出現(xiàn)了兩極分化，部分學生認為實驗內容重復、簡單，無法調動上課的積極性；部分學生由于在電路分析實驗中學習效果較差，加上相隔時間較長，需要重新復習相應的知識．學生學習知識差異的結果無法形成“共振”，很難達到預期的教學效果．

針對這些問題，如何減少“高知學生”流失，提高測控專業(yè)的“魅力”，調動學生的學習興趣和積極性，應從實踐的角度對測控專業(yè)做出深入改革．

2 實踐教學體系的改革

2.1 重構實踐教學模式，豐富實踐教學內容

興趣是挖掘和發(fā)展學生潛能的動力源泉．成功的教學需要的不是強制，而是要激發(fā)學生的學習興趣．如何在實踐教學中激發(fā)學生的學習熱情，引導學生的學習興趣，一直以來都是教師關注的熱點問題．眾所周知，學生的學習興趣不是與生俱來的，那么就要求教師精心設計實踐教學內容，力求能引起學生的好奇與思考，啟發(fā)和刺激學生的學習興趣，最大限度地調動學習積極性[5]．由原來“以知識傳授為主要目標”的傳統(tǒng)教學模式改為“以知識傳授為載體，以能力與素質培養(yǎng)為主要目標”的新模式[6-7]．根據(jù)實踐內容由淺入深的原則，實現(xiàn)層次化的實踐教學：基礎實踐階段和綜合創(chuàng)新實踐階段．

2.1.1 基礎實踐階段 此階段主要目的是吸引更多的學生積極主動參與到實踐中，通過在實踐中的“聽”、“看”、“動”對本專業(yè)有初步了解．此階段主要是大一、大二學生利用課余時間開展的自選性實踐活動．首先，通過教師的宣講使學生從“聽”上了解本專業(yè)的基礎知識、開設的專業(yè)課程、今后從事的行業(yè)方向和就業(yè)領域，鼓勵學生積極報名參與到實踐小組中．然后，教師帶領學生提前進入實驗室（一般學生直到大二才能進入到專業(yè)基礎實驗室），通過“看”接觸實驗室的各種儀器設備和各類實驗箱，通過“動”在實踐中體會電路的樂趣，提升完成電路的自信心和成就感，增加興趣．考慮此階段學生還未開展專業(yè)課程的學習，在實踐內容設置上還應以基礎性實踐為主，重點掌握示波器、萬用表和信號發(fā)生器等儀器的使用方法和電子元器件的測試方法．通過查閱資料，利用電子元器件搭接一些簡單的模擬電路和數(shù)字電路．具體實踐活動安排見表1．

2.1.2 綜合創(chuàng)新實踐階段 在基礎實踐階段的基礎上，進一步向縱深方向發(fā)展，將部分專業(yè)基礎課程和專業(yè)課程進行融合式教學，使學生掌握可編程器件的使用方法，并能利用先進的仿真技術實現(xiàn)一些較為復雜的實踐項目．在此階段，學生根據(jù)所學知識和自身的興趣選擇一個或幾個實踐項目，實踐項目可由教師指定或學生自擬．每個實踐項目，學生首先通過查閱資料和小組討論的方式設計初步方案，然后經歷軟件仿真、搭接電路、編寫程序和整體聯(lián)調階段，最后對實際測量數(shù)據(jù)和結果進行分析．分析此方案的優(yōu)點及改進方向，真正做到從題目到實物，完成從電路設計到成品的整個流程，從而提高學生對知識的綜合運用能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和團隊協(xié)作的能力，激發(fā)他們的主觀能動性，為今后開設的專業(yè)課程做好充足的準備．由于選題的多樣性，有利于幫助學生找到專業(yè)興趣點，為今后的人生定位或職業(yè)規(guī)劃提供指導意見．

同時，在此階段中積極鼓勵學生參與專家講座或研究生研討．

2.2 多種教學手段和方法相互融合，激發(fā)學習興趣

為了更好地了解每一位學生的學習動態(tài)，采用“小班研討”的授課方式．

2.2.1 基礎實踐階段 此階段15人組成一班．教師在課前2周把本次實踐內容和若干討論題目下發(fā)給學生，給學生充足的時間預習和思考問題．課堂中，先由學生發(fā)表自己的觀點，鼓勵學生自己獨立思考并能夠提出新的問題，經過教師的簡單啟發(fā)，讓學生帶著問題和心中的答案動手實踐，通過實踐的手段驗證答案、分析原因．面對實踐過程中出現(xiàn)的各種問題，教師給予引導，把以“學生為主體，教師為主導”的教學理念貫穿于中．

2.2.2 綜合創(chuàng)新實踐 此階段重新分組，3~5人為一小組，把選題類似的小組放在一起研討．學生在課前準備好討論的問題及可行解決的方案，以小組為單位互相探討，教師給以指導性的意見，同時采取以小組為單元定期匯報的形式檢查、督促進度，增加小組之間、教師與學生之間的互動，提高學生學習的主動性和成就感．

鼓勵學生積極參加各類型的講座．定期邀請本專業(yè)教授開展專題講座，有利于學生了解本專業(yè)的發(fā)展前景和就業(yè)領域．同時，鼓勵學生旁聽研究生定期組織的課題研討，為找到自己的興趣點和職業(yè)規(guī)劃開拓思路[8]．采用研究生帶領高年級、高年級帶領低年級的傳幫帶方式，使學生更容易接受和相互交流．

專業(yè)基礎實驗室、專業(yè)實驗室和創(chuàng)新實驗室均采用全天開放式的模式，為學生營造一個相對寬松、自由的工程實踐環(huán)境，充分調動學生的積極性，使其自覺自愿地來到實驗室．其中，創(chuàng)新實驗室提供較完備的實驗設備，可作為綜合型實驗、大學生科技創(chuàng)新訓練計劃及機器人大賽備戰(zhàn)的實踐平臺．

通過校園網，教師上傳實踐項目相關資料，方便學生隨時隨地查閱．同時，利用現(xiàn)有的在線交流平臺，教師能與學生建立良好的互動關系，營造輕松的教學氛圍，及時解決學生所面臨的問題．

將計算機軟件仿真技術融入各階段實踐教學[9-10]．基礎實踐階段，學習Multisim和Tina仿真軟件，其具有豐富的元器件庫、測試儀器及快速精準的仿真能力．虛擬儀器可以測量出電路中各節(jié)點電壓和支路電流，并且以圖形方式顯示各種分析結果，將理論知識通過計算機仿真技術再次呈現(xiàn)．同時，可以用虛擬儀器技術創(chuàng)造出真正屬于自己的儀表．綜合創(chuàng)新實踐階段，借助 Keil、Quartus II等軟件平臺開發(fā)嵌入式系統(tǒng)和FPGA程序，借助C++Builder及Visual C++等軟件平臺開發(fā)上位機軟件，使學生能較早的接觸到專業(yè)軟件，圍繞實踐項目動手編程，在實踐中不斷地解決問題和提高能力．

2.3 建立合理的實踐考核評價體系，督促學生的學習進度

為了督促學生的學習進程和掌握學生的能力水平，根據(jù)實踐教學的層次化，建立不同的實踐評價體系．

2.3.1 基礎實踐階段 主要考察學生的動手能力．考核內容包括：課前提問考查學生預習情況，課上考查學生實際操作能力，課后報告考查學生對數(shù)據(jù)處理、誤差分析、實驗分析及總結的能力．

2.3.2 綜合創(chuàng)新實踐階段 主要考察學生綜合運用知識的能力和團隊水平．考核結果由小組成績和個人成績組成．小組成績代表實踐項目綜合水平，個人成績代表個人在項目組中的貢獻．考核內容包括：查閱文獻資料的能力、設計方案的合理性、項目的實現(xiàn)與調試過程、討論及匯報的表達能力、項目總結和分析能力．

通過全面細化考核，盡可能全方位的了解學生知識水平，幫助學生發(fā)現(xiàn)自己的興趣、優(yōu)勢和差距．此實踐成績作為各類競賽隊員選拔的重要參考依據(jù)，為各類競賽儲備人才．

3 結語

本次教學改革，在實踐教學過程中以激發(fā)和培養(yǎng)學生的學習興趣為出發(fā)點，讓學生在愉悅的氛圍中獲取知識，學到技能，養(yǎng)成主動學習的習慣．同時通過相互交流、傳幫帶的方式使更多的學生參與其中，營造良好的競爭氛圍，增強學生的競爭意識、創(chuàng)新意識和團結協(xié)作能力，并且為學生今后的職場和人生定位提供參考．通過幾個學期的教學實踐，取得了良好的教學效果，積累了豐富的教學經驗，學生的專業(yè)興趣得到了明顯提升.

[1] 曹健安，楊爽．測控技術與儀器專業(yè)教學改革思考[J]．電氣電子教學學報，2011，33（增刊）：4-5

[2] 董愛華，余瓊芳，王福忠，等．測控技術與儀器本科專業(yè)培養(yǎng)方案的研究與實踐[J]．中國大學教學，2013（11）：50-52

[3] 楊俊，王光明，葉湘濱．測控技術與儀器專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)探索與實踐[J]．高等教育研究學報，2010，33（2）：14-16

[4] 李文濤，李忠虎，左鴻飛．測控技術與儀器專業(yè)工程應用型人才培養(yǎng)模式改革[J]．中國冶金教育，2014（2）：8-10

[5] 苗紅宇．淺談如何在電子技能實訓教學中激發(fā)學生興趣[J]．實驗室科學，2014，17（3）：147-149

[6] 王莉，劉楠嶓，牛群峰，等．測控技術與儀器專業(yè)實踐教學方法探索與應用[J]．中國電力教育，2014（2）：170-171

[7] 陳立軍，馮玉昌，韓曉菊，等．測控專業(yè)實踐教學的探索與實踐[J]．科教文匯，2013，259：82-83

[8] 羅瑞瓊，羅桂娥，朱利香．案例教學在電工技術教學中的應用[J]．中國電力教育，2014（9）：68-70

[9] 馮梅琳，何學文，羅小燕，等．基于CDIO理念的測控專業(yè)實踐教學創(chuàng)新體系[J]．實驗室研究與探索，2014，33（3）：180-182

[10] 宋建輝，于洋，高宏偉．依托產業(yè)基地分類培養(yǎng)測控專業(yè)工程科技人才的途徑探討[J]．大學教育，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

張婉妹（1980-），女，北京人，工程師，碩士，從事電工學理論、實驗教學和單片機實驗研究．E-mail：zhangwanmeimei@163.com