白潔，曹建安，湯曉君，孔忻

摘? 要：實(shí)驗(yàn)教學(xué)是工程教育認(rèn)證重點(diǎn)關(guān)注的方向之一，是解決復(fù)雜工程問題的重要手段。文章分析了西安交通大學(xué)測(cè)控專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀及存在問題，結(jié)合工程教育認(rèn)證理念，從優(yōu)化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、重視實(shí)驗(yàn)過程評(píng)價(jià)等方面提出了改革與創(chuàng)新的方向，并且形成了持續(xù)改進(jìn)的有效機(jī)制。以電氣測(cè)量技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革為例，敘述了改革的全過程和對(duì)課程建設(shè)起到的積極作用。

關(guān)鍵詞：工程教育認(rèn)證;實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革;測(cè)控技術(shù)與儀器

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2021）30-0113-04

Abstract： Experimental teaching is one of the focuses of engineering education accreditation and an important means to solve complex engineering problems. This paper analyzes the current situation and existing problems of the core course experimental teaching of measurement and control specialty in Xi'an Jiaotong University. Combined with the concept of engineering education certification， the paper puts forward the direction of reform and innovation from aspects of optimizing experimental projects， enriching experimental contents and paying attention to the evaluation of experimental process， and forms an effective mechanism for continuous improvement. Taking the experimental teaching reform of electrical measurement technology as an example， the whole process of the reform and the positive effect on the course construction are described.

Keywords： engineering education accreditation; reform of experimental teaching; measurement and control technology and instruments

工程教育專業(yè)認(rèn)證是國(guó)際通行的工程教育質(zhì)量保證制度，也是實(shí)現(xiàn)工程教育國(guó)際互認(rèn)和工程師資格國(guó)際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)，這關(guān)系到畢業(yè)學(xué)生的前途。其基本理念是以學(xué)生為中心（SC），成果為導(dǎo)向（OBE），持續(xù)改進(jìn)（CQI）為機(jī)制，它已經(jīng)獲得了社會(huì)的普遍認(rèn)可，對(duì)于全面推進(jìn)專業(yè)建設(shè)，提高我國(guó)本科生畢業(yè)質(zhì)量及推向國(guó)際服務(wù)市場(chǎng)意義重大。工程教育專業(yè)認(rèn)證是培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求、教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)過程和考核評(píng)價(jià)為一體的閉環(huán)體系，根據(jù)評(píng)價(jià)考核結(jié)果反饋依次逆向修改直至培養(yǎng)目標(biāo)。西安交通大學(xué)測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是將學(xué)生定位在智能制造、信息、能源、電氣、環(huán)境、航空航天、醫(yī)療等領(lǐng)域， 成為從事儀器科學(xué)與技術(shù)相關(guān)的科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、設(shè)計(jì)制造、工程管理等方面工作的研究型、創(chuàng)新型人才。這就要求學(xué)生不但要系統(tǒng)地掌握儀器科學(xué)與技術(shù)專業(yè)知識(shí)，將其應(yīng)用于解決測(cè)控技術(shù)與儀器領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的工作實(shí)踐中，同時(shí)還要具有根據(jù)工程需要，設(shè)計(jì)、開發(fā)儀器和測(cè)控系統(tǒng)的能力、工程項(xiàng)目的管理能力、能相互協(xié)作、自主學(xué)習(xí)與適應(yīng)發(fā)展的能力。通過對(duì)畢業(yè)學(xué)生、用人單位和行業(yè)專家的問卷調(diào)查和走訪調(diào)研，發(fā)現(xiàn)畢業(yè)生的薄弱環(huán)節(jié)主要集中在“解決測(cè)控技術(shù)與儀器領(lǐng)域復(fù)雜工程問題”上，追根溯源，需要對(duì)培養(yǎng)方案和專業(yè)課程教學(xué)大綱進(jìn)行進(jìn)一步完善，歸根結(jié)底要在專業(yè)課程的教學(xué)上進(jìn)行改革與創(chuàng)新，尤其是“復(fù)雜工程問題的解決”方面，專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)就要充當(dāng)重要的角色[1]。

在工程教育認(rèn)證這個(gè)大背景下，國(guó)內(nèi)高校專業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)已經(jīng)進(jìn)行了有益的嘗試和探索，提出了一些行之有效的方法[2]。我們對(duì)這些方法進(jìn)行了分析并加以借鑒，現(xiàn)以電氣測(cè)量技術(shù)課程為例，提出了專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)的改革措施，并加以實(shí)踐和總結(jié)。

一、專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

隨著工程教育認(rèn)證理念（復(fù)雜工程）的提出，暴露出我們的課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍存在許多問題。專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)基本上是根據(jù)理論課程的內(nèi)容要求進(jìn)行設(shè)計(jì)的，為了讓學(xué)生能夠快速準(zhǔn)確地完成實(shí)驗(yàn)，老師往往把實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟都寫得非常詳細(xì)，學(xué)生只要按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的引導(dǎo)，按實(shí)驗(yàn)步驟基本上就能順利地完成實(shí)驗(yàn)，學(xué)生也能有所收獲[3]。但是在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生都是按部就班地被動(dòng)做實(shí)驗(yàn)，沒有主動(dòng)思考和學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，無法調(diào)動(dòng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極性。一般說來實(shí)驗(yàn)過程太過順利不利于學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，教師應(yīng)該預(yù)想到學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中可能出現(xiàn)的問題，精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，制造些小的BUG，這樣既能激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、解決問題的積極性，也能在遇到問題時(shí)不會(huì)產(chǎn)生無從下手的窘境。目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的弊端包括以下4個(gè)方面。

（一）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容缺乏實(shí)際工程問題

原電氣測(cè)量技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)包括5個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，其中1個(gè)為軟件編程平臺(tái)的學(xué)習(xí)，主要是學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理的方法;4個(gè)為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，包括溫度、電路參數(shù)（電阻、電容和電感）、電量參數(shù)及磁測(cè)量等，這些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比較傳統(tǒng)，學(xué)生只要在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中在試驗(yàn)平臺(tái)上測(cè)量和處理數(shù)據(jù)即可。一般說來，我們給學(xué)生提供的實(shí)驗(yàn)環(huán)境是理想的，而實(shí)際工程現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是這樣的，那里會(huì)有電磁干擾、噪聲、振動(dòng)與灰塵，對(duì)其處理方法也會(huì)與實(shí)驗(yàn)室不同。因此，我們應(yīng)該引入更符合工程實(shí)際的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，可將老師的科研課題與課程實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來。

（二）實(shí)驗(yàn)手段缺乏先進(jìn)性

我們目前的測(cè)試方法和手段比較傳統(tǒng)，制作試驗(yàn)箱作為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。這樣，硬件平臺(tái)已經(jīng)固定，學(xué)生發(fā)揮的余地就不大，學(xué)生的積極性也就不高，更不要說學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，很難達(dá)到工程教育認(rèn)證的要求。

（三）實(shí)驗(yàn)考核缺乏過程評(píng)價(jià)機(jī)制

現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式包括出勤+實(shí)驗(yàn)報(bào)告兩部分，實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制單一，從中只能看出學(xué)生做完了實(shí)驗(yàn)，看不到實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生思維方式以及實(shí)驗(yàn)的操作能力。工程教育認(rèn)證中堅(jiān)持以能力為導(dǎo)向，要以多種方式從多個(gè)角度考查學(xué)生能力[4]，這與工程教育認(rèn)證中的“過程評(píng)價(jià)”和“評(píng)價(jià)-改進(jìn)-再評(píng)價(jià)”的閉環(huán)管理方式不符。

（四）實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師缺乏工程經(jīng)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師常年在教育的第一線，專業(yè)知識(shí)深厚、理論基礎(chǔ)扎實(shí)，但也存在著實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)少等問題，更不要說培養(yǎng)學(xué)生具有解決工程實(shí)際問題的能力[5]。另一方面，大部分實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師對(duì)工程教育認(rèn)證理念認(rèn)識(shí)不夠，不能以學(xué)生為中心，所以要加強(qiáng)對(duì)教師及學(xué)生的工程教育認(rèn)證宣傳工作。

二、測(cè)控技術(shù)和儀器專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革措施

針對(duì)上述問題，結(jié)合工程教育專業(yè)認(rèn)證的理念，對(duì)測(cè)控技術(shù)和儀器專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了改革。

（一）梳理課程教學(xué)大綱

根據(jù)測(cè)控技術(shù)和儀器專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)要求，細(xì)化畢業(yè)要求的指標(biāo)點(diǎn)，根據(jù)各項(xiàng)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)梳理專業(yè)課程內(nèi)容，制定課程教學(xué)目標(biāo)[6]。例如：電氣測(cè)量技術(shù)課程的教學(xué)目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系如表1所示。

（二）更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

為了能讓學(xué)生更好地了解測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)的科技前沿技術(shù)，緊跟行業(yè)潮流，對(duì)課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了重新梳理，盡量選取與工程實(shí)際接近的項(xiàng)目，可以是老師以前的科研項(xiàng)目，也可以將競(jìng)賽題目分解成合適的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

在原有實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，又自制了2臺(tái)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，一是高壓電流測(cè)試試驗(yàn)臺(tái);另一個(gè)是電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。我們只給學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)對(duì)象，提出測(cè)試指標(biāo)，學(xué)生據(jù)此完成硬件調(diào)理電路以及軟件編程進(jìn)行全過程的數(shù)據(jù)處理，最終寫出類似論文格式的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)由教師協(xié)助、監(jiān)督學(xué)生設(shè)計(jì)以及完成實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)。

為了培養(yǎng)學(xué)生的組織管理和協(xié)作能力，進(jìn)行有效溝通和交流，學(xué)生一般3人為一組，每人都必須承擔(dān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的部分內(nèi)容，這樣既鍛煉了學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作能力，也提升學(xué)生溝通和表達(dá)的能力。因?yàn)閷W(xué)生從頭到尾都是自己設(shè)計(jì)硬件調(diào)理電路，在實(shí)驗(yàn)方法和元器件的選擇等方面可以加深對(duì)測(cè)量系統(tǒng)組建的理解，認(rèn)識(shí)到元器件選型及電路組成對(duì)整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)及使用性能的影響，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決實(shí)際工程問題的能力。此外，還鼓勵(lì)學(xué)生自定題目，自主設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性與主動(dòng)性，這些對(duì)于其工程實(shí)踐能力以及創(chuàng)新思維和能力的培養(yǎng)大有益處。

（三）改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)基本上是理想環(huán)境，實(shí)際的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要復(fù)雜的多，比如電磁輻射、噪聲和振動(dòng)等問題就無可避免，所以在實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)和元器件的選擇上都要充分考慮，將可持續(xù)發(fā)展、環(huán)保和循環(huán)再利用等理念引入實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，這樣才能獲得較為真實(shí)的工程體驗(yàn)。這對(duì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的指導(dǎo)水平和工程素養(yǎng)提出了較高的要求，可采用實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師走出去，企業(yè)專家走進(jìn)來的方式解決該問題。

（四）完善考核評(píng)價(jià)體系

實(shí)驗(yàn)考核體系是實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中不可或缺的重要環(huán)節(jié)，也是持續(xù)改進(jìn)的依據(jù)，持續(xù)跟蹤改進(jìn)效果并收集信息用于下一步改進(jìn)，形成“評(píng)價(jià)-改進(jìn)-再評(píng)價(jià)”的閉環(huán)管理，這是一種質(zhì)量持續(xù)不斷提高的循環(huán)式上升過程[7]。

對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行評(píng)價(jià)，調(diào)動(dòng)了學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)的積極性，對(duì)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)具有積極的作用。這與工程教育認(rèn)證體系中所強(qiáng)調(diào)的過程評(píng)價(jià)也吻合。電氣測(cè)量技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)最終成績(jī)采用過程評(píng)價(jià)的方式，包括：實(shí)驗(yàn)中的各個(gè)環(huán)節(jié)是否做到位+解決問題的能力+協(xié)作能力+溝通能力+學(xué)習(xí)能力+實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

三、實(shí)施與效果

我們以電氣測(cè)量技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)為例，簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程及效果。

（一）實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)包括2個(gè)部分的內(nèi)容，教師設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)，見圖1所示。

1. 教師設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)部分

理論課程教師與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師商議共同設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，具體實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及考核學(xué)生整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師完成。

（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)

根據(jù)理論課程內(nèi)容以及要求學(xué)生對(duì)復(fù)雜工程問題的解決來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。要求學(xué)生搭建一個(gè)測(cè)量大電流的測(cè)試平臺(tái)。對(duì)于這樣的題目，學(xué)生首先要了解被測(cè)對(duì)象的特性，尋找合適的測(cè)量方法。

（2）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

首先學(xué)生閱讀相關(guān)文獻(xiàn)，了解測(cè)量大電流的幾種方法，找出它們之間的優(yōu)劣及適用場(chǎng)合，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求確定合適的測(cè)量方案。

（3）測(cè)量系統(tǒng)組建平臺(tái)方案的確定

在學(xué)生確定了大電流測(cè)量方案后，就要設(shè)計(jì)大電流測(cè)量系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖，了解每一環(huán)節(jié)的作用和設(shè)計(jì)方法。

（4）實(shí)驗(yàn)步驟

教師列出實(shí)驗(yàn)步驟，設(shè)計(jì)問題，讓學(xué)生解決問題，引導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

因?yàn)槊總€(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力是不同的，有些能力好的同學(xué)很容易理解老師的意圖，可以較好地完成測(cè)量方法的選擇及設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。但有些同學(xué)不行，所以，老師就必須更加細(xì)化步驟，先讓同學(xué)跟著步驟完成實(shí)驗(yàn)，然后再回過頭來思考為什么這樣做？這樣做能達(dá)到什么樣的目的？如果學(xué)生想通了這一切，那么他們?cè)谌绾伟l(fā)現(xiàn)問題和解決問題上會(huì)有一個(gè)飛躍，同時(shí)也會(huì)具有舉一反三的能力。這樣手把手教學(xué)生同時(shí)不斷讓他們學(xué)習(xí)解決問題的方法，激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，最終對(duì)于完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)具有自豪感，同時(shí)增強(qiáng)了自信心。

2. 學(xué)生實(shí)驗(yàn)部分

學(xué)生根據(jù)教師設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟，以問題驅(qū)動(dòng)完成實(shí)驗(yàn)，具體的實(shí)驗(yàn)步驟見表2所示。

圖2為學(xué)生繞制的240匝的羅氏線圈，因?yàn)槊拷M學(xué)生繞制線圈的匝數(shù)不同，可讓學(xué)生分析線圈大小對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。

圖3為羅氏線圈的輸出波形，該圖是將羅氏線圈采集的200A、400A和800A三個(gè)不同的電流合成在一起的波形圖。

（二）改革實(shí)施效果

測(cè)控81班有學(xué)生30名，70%的學(xué)生80分以上，10%的學(xué)生90分以上，其中失分最多的是調(diào)理電路設(shè)計(jì)和誤差分析兩部分內(nèi)容，所以今后在課堂上教師要加強(qiáng)這兩部分內(nèi)容的講解，多舉實(shí)例，詳細(xì)分析。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上也要更加細(xì)致和有針對(duì)性，引導(dǎo)學(xué)生較好地完成實(shí)驗(yàn)。從學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的“實(shí)驗(yàn)體會(huì)”可以看出，學(xué)生對(duì)這種形式的實(shí)驗(yàn)是比較認(rèn)可的，整個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)都由學(xué)生自己完成，教師引導(dǎo)，提出問題，學(xué)生因循解決問題，完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)。

四、結(jié)束語

結(jié)合工程教育認(rèn)證中實(shí)踐教學(xué)的理念，以學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向和持續(xù)改進(jìn)為目標(biāo)，對(duì)專業(yè)工程實(shí)踐和復(fù)雜工程問題提出解決方案。以電氣測(cè)量技術(shù)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，重點(diǎn)說明了對(duì)課程教學(xué)大綱、更新課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和改進(jìn)考核評(píng)價(jià)體系的改革。從最終的實(shí)施效果來看，達(dá)到了改革的目的，以學(xué)生為中心、以成果為導(dǎo)向、以持續(xù)改進(jìn)為機(jī)制，形成“評(píng)價(jià)-改進(jìn)-再評(píng)價(jià)”的閉環(huán)管理方式，使學(xué)生在工程實(shí)踐中分析問題及解決問題的能力得到了提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]田衛(wèi)新.面向工程教育專業(yè)認(rèn)證的全過程教學(xué)管理理念與實(shí)踐[J].大學(xué)教育，2020（7）：76-78.

[2]趙中華，溫景文，齊慶會(huì)，等.產(chǎn)教協(xié)同的土木工程專業(yè)實(shí)踐教育基地建設(shè)研究[J].高教學(xué)刊，2020（26）：58-60，64.

[3]劉海臣，高穎，霍紅雁，等.生物技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀及改革探索[J].現(xiàn)代交際，2015（10）：251-251.

[4]張幼軍，孫興偉，王潔，等.以工程教育理念為導(dǎo)向的工科院校專業(yè)建設(shè)[J].教育教學(xué)論壇，2019（24）：41-43.

[5]薛翠真，馮瓊，喬宏霞，等.工程教育認(rèn)證背景下土木工程材料實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)方法探索與改革[J].大學(xué)教育，2020（11）：72-74.

[6]張明軍，唐昆，李河清，等.工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下的現(xiàn)代制造技術(shù)課程改革初探[J].科教文匯，2017（26）：44-45.

[7]周博，王若璇，于躍.國(guó)際認(rèn)證對(duì)本科教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控體系的借鑒與促進(jìn)——以對(duì)外經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)國(guó)際商學(xué)院為例[J].北京教育（高教版），2019（4）：80-83.