以创新性实验计划引领测控专业的创新型人才培养

隋修武　焦晓光　葛辉　刘楠　乔通

摘要 本文结合测控技术与仪器专业的学科体系和人才培养目标，提出了以创新性实验计划引领创新型人才培养体系的建设思路，介绍了创新性实验计划的具体内容及实施方式，分析了其在创新型人才培养中的重要作用。本专业的学生科技竞赛获奖、高就业率和考研成功率充分表明，我们的人才培养效果好、质量高。

关键词 创新性实验计划 测控技术与仪器 人才培养模式

中图分类号：G642文献标识码：A

1 创新型人才培养的重要意义

胡锦涛曾在全国科学技术大会上指出：“把增强自主创新能力作为国家战略，贯穿到现代化建设各个方面，激发全民族创新精神，培养高水平创新人才，形成有利于自主创新的体制机制，大力推进理论创新、制度创新、科技创新，不断巩固和发展中国特色社会主义伟大事业。”国内各高校也都将创新型人才培养作为己任，不断推进教学改革，采取一系列的措施改进创新型人才培养体系，提高创新型人才培养质量。很多高校借鉴了一些国外高校的做法，在教学活动设计上进行改革，逐渐从侧重书本知识和理论教育，实验教学较少，在实验过程中学生的参与和师生间、学生间的互动不多的模式向强调对学生独立思考、自主设计及实践能力的培养，特别是和测控技术相关的一些课程，更是如此。

2 创新型人才培养模式

创新型人才培养不局限在培养学生的理论基础，更重要的是培养学生的工程实践能力，因此高度强化实践环节，引导学生认真完成实践环节，培养创新精神和工程素质。实践教学环节分成三个层次：课内实验、独立实践、开放性实践。

我们建立的创新型人才培养模式贯穿人才培养的全过程，通过采取开展暑期夏令营，建立课外兴趣小组，在本科生中开展测控技术与仪器学科前沿讲座，开设创新性设计课程，开设网上科技论坛搭建师生交流平台等措施，从大一开始就进行创新型人才培养与训练，建立了大二打基础，大三做实战，大四带大三参加科技竞赛获奖的基本模式，将毕业设计与竞赛无缝衔接，本科生在省部级以上科技竞赛的获奖比例达全部学生人数的50%以上。最重要和最有效的一个方法是启动了大学生创新性实验计划，通过一定的资助鼓励同学参加教师的科研活动，系统地对学生进行综合素质教育、专业意识教育和创新思维教育，使得学生在创新思维、研究方法、创业能力等各个方面均取得优异成绩。

3 创新性实验计划的实施

在创新型人才培养模式中，大学生创新性实验计划占有重要位置，发挥重要的引领作用。通过国家级、校级、院级大学生创新性实验计划的申报与实施，调动全体教师和同学的积极性，以适当的资助和提供学分的方式，激励学生参加教师的科研活动，进行独立的创新性设计，从而能快速有效地培养其创新能力。

下面以创新性实验计划“三维精密运动平台运动误差检测与补偿”为例，介绍其在测控技术与仪器专业的人才培养中的作用和具体实施。三维精密运动平台在精密机床、微操作机器人、精密仪器仪表等领域有着广泛的应用，而由于运动机构的制造和装配的不完善，不可避免地会使运动平台的实际位移偏离它的名义值，这一误差常称为运动误差，比如直线度运动误差、角度运动误差、垂直度误差等，势必会对机床、机器人等执行机构的运动精度带来影响，如果执行机构是测量系统的一部分（如跟踪式测量），则必然会对测量结果的不确定带来影响。本项目以精密加工、精密装配的应用为背景，作为指导教师科研课题的一个子课题，通过对激光干涉测量技术、工业机器人运动学模型的学习与应用，将测控技术与仪器的专业课，包括传感器技术、信号处理技术、误差理论、测控电路、运动控制技术、精密机械设计、C语言程序设计、自动控制理论等的集光学、机械、电子、计算机各方面知识于一体，进行全面的综合运用。精密运动平台的控制原理结构如图1所示，把给定位移的值分成名义值和需补偿的量，把名义值传输到宏动平台的控制上，通过运动控制卡转为脉冲信号，步进电机驱动器把脉冲信号转化成角位移，控制步进电机驱动宏动平台；将需补偿的量传输到微动平台控制上，通过压电陶瓷控制器驱动微动平台，宏动平台与微动平台配合运动，实现了高精度的运动控制。

由于创新性计划的启动是在大二下学期开始，很多专业课程还没有学到，为此就选拔一部分学有余力，对科研充满浓厚兴趣的同学进行培养，组织申报，采取导师负责制，从项目申报、方案制定到具体实施，都有导师严格把关，并接受学院督导组的定期检查。项目组成员在申报初期对课题的准备就比较充分，理解有一定深度。针对三维精密运动平台的各运动误差分量，直线度运动误差、角度运动误差、垂直度误差，提出了相应的检测手段和补偿措施。在实施过程中，借助先进的实验条件，采用激光干涉仪进行误差测量，搭建合理的光路系统，减少杂散光的影响，以及环境因素波动对激光波长的影响，测量精度可达0.01微米，精度高；通过测量得到的三维平台的运动误差，建立运动机构的位置与误差关系的数学模型，在实际运动的控制过程中，将三维微动平台与宏动平台有机结合起来，进行在线误差修正与补偿；在误差补偿前后，对三维运动平台的运动精度进行标定和比对，验证误差补偿效果，完成项目的预期研究成果。在这个过程中，学生得到了全面的锻炼，掌握了测控技术与仪器领域的先进技术和进行科学研究工作的一般方法，提高了专业知识的应用能力，培育了一定的创新能力，具备了科技资料检索、科技论文撰写的技巧，并发表多篇科技论文，完成高水平的创新性实验研究报告。

4 结语

创新性实验计划在人才培养中占有十分重要的位置，起到引领作用。通过设立大学生创新实验计划，并有效地组织实施，对于提高学生进行创新性探索的积极性和主动性，培养一定的科学研究能力和创新能力，产生高水平的本科生的科学研究成果都具有重要的意义。我校近三年的学生考研率逐年递增，就业能力显著提升，科技竞赛获奖能力与水平不断增强，都证明了我们的创新型人才培养模式的教学效果十分好。

参考文献

[1] 何岭松，王峻峰.用 PC 机上的资源建立测试技术课程实验教学环境室[J].实验技术与管理，2005.22（1）：107—110.

[2] 林玉池，毕玉玲，马凤鸣等.测控技术与仪器实践能力训练教程[M].北京：机械工业出版社，2009.

[3] 隋修武，杜玉红，岳建锋，谢望.提高高等院校实验教学效果的新探索[J].中国校外教育，2009.1：60.

[4] 范福玲，常静.测控专业学生实践能力的培养与研究[J].中国现代教育装备，2010.19：152—153.

[5] 隋修武，桑宏强，李大鹏，张建业.测控技术与仪器专业人才培养模式的新探索.教育教学论坛，2011.12：42—43.