以实际应用为导向的测控专业电类课程优化改革研究

周 围 王凤娇 许艳杰 邓 倩 张思祥

（河北工业大学机械工程学院，中国 天津300130）

0 前言

测控技术与仪器专业是多个仪器仪表类专业合并而成的大专业，“测控技术与仪器”是指对信息进行采集、测量、存贮、传输、处理和控制的手段与设备。包含测量技术、控制技术和实现这些技术的仪器仪表及系统。随着科技发展，测控技术向着集传感技术、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发展，其功能向着集数据采集、信号传输、信号处理、控制等为一体的测控过程发展。

我校的测控技术与仪器专业，其前身是精密仪器专业，是在20世纪60年代兴起的一个专业，在我校的发展史上也曾书写过辉煌，但是在近些年来的发展中由于专业调整，新老教师的更替以及对自己专业定位不准确，致使我校的测控专业没能跟上科技发展的步伐，表现在专业课程体系上暴露出以下的一些问题。1）专业定位培养与学科发展、社会对测控领域人才的要求存在一定滞后；2）专业的发展方向和专业特色不够明显；3）专业课程体系的系统性较差，部分教学内容不合理；4）实践教学方式较为单一，内容不够丰富；5）各专业课程实验之间、课程理论教学与实践教学之间不够协调。如专业实验之间各自为政、课程与实验衔接不好、课内与课外相互独立、教学实验与科研实验相互分离等问题。

所以进一步凝练专业发展方向，调整和明确专业特色，优化课程体系及课程群，提升理论与实践教学质量，为全面提升我校测控专业教学质量探索一条新的途径已经迫在眉睫。

1 改革目标

（1）凝练专业特色“面向实际应用的的测控系统”。

（2）优化调整专业课程体系，使之适应“面向实际应用的的测控系统”的主线。

（3）完善科学的实验教学体系，提升实验室的装备水平。

2 改革方案的实施

2.1 专业特色的凝练

测控技术即“测量”和“控制”的技术，测控技术与仪器即“测量技术”、“控制技术”和实现它们的仪器与系统，一个测控系统可以表示成图1的结构。

图1 测控系统

根据测控专业的特点和我系的实际情况总结出“面向实际应用的测控系统”为培养特色。专业课程调整、实验室建设和实践环节的优化都将围绕此主线展开。

测控专业的学生毕业生应该具备的能力是：掌握测控系统中各个模块的专业知识，具有根据用户的要求设计实现相应功能的测控系统的能力。

2.2 测控专业电类课程的优化和调整

我系的专业课程设置基本上围绕上述测控系统来展开设置，但是目前存在一些问题，主要为一些课程内容的重复、不同课程之间的衔接不当、学期设置的不合理以及没有更多的去考虑实际应用所需。我们主要想从以下几方面对专业课程进行优化和调整。

合并《单片机原理》和《单片机接口技术》两门课合并为《单片机原理与接口技术》一门课，重新规划《单片机原理》和《测控系统原理与技术》的重点内容，避免《传感器》、《测控电路》和《现代检测技术》课程的重复内容，《传感器》提前《测控电路》一学期开设，增设电路绘制、C语言软件编程、光学测量和工业检测技术等方面的选修课程，调整之后就能对“面向应用的测控系统”特色主线进行支撑如图2所示。

图2 以专业课程为支撑的测控系统

2.3 完善实验教学体系，加强实践环节

加强实验室建设，提升实验室的装备水平。通过自主开发以及和知名企业合作整体提升实验室的装备水平，使之能够很好的满足本专业学生的课程实验、专业课程实践、毕业设计、科技比赛和自主实验等环节的实验。

优化各个课程实验间的衔接。通过《传感器》实验完成实际应用中各种物理量信号的采集，形成信号采集模块；通过《测控电路》实验完成对前面环节中传感器信号的调理，包括放大、滤波、调制解调等，形成信号调理模块，为主控系统的采集奠定基础；同时单片机实验、PLC实验以及虚拟仪器实验可以组建主控模块，采集调理模块的信号以及控制执行机构。这样信号采集模块、信号调理模块、主控模块和执行模块组成了一套完整的测控系统。在毕业设计环节，学生可以根据实际的应用情况利用此系统进行完善和扩充，从而设计出具有一定实际功能的测控系统。

图3 实验教学体系与测控系统之间的关系图

加强实践环节。通过课程实验、专业课程设计、毕业设计、科技作品设计以及各种电子设计比赛丰富学生的实践内容，提高学生的实际动手能力，组建测控系统并解决实际问题的能力，从而提高学生就业的竞争能力以及对科技发展的适应能力。

3 关键问题的解决

为适应“组建面向应用的的测控系统”的主线，完善实验教学体系，提升实验室的装备水平是本次改革需要解决的关键问题。因为只有实验室建设好才能保证各个实践环节的顺利完成，才能加深学生对整个测控系统的了解，才能提高组建测控系统的能力。

解决此问题的途径有两个：自主开发以及和与知名企业合作。对于成熟的具有简单功能的模块，老师可自主开发，既能达到目标，又能降低成本。对于复杂的应用系统，可以和企业合作，通过联合参加电子类比赛获得资助，或者直接购买的方式提升实验室设备。

4 结论

1）凝练并形成本专业的培养特色。紧紧围绕“组建面向应用的测控系统”主线来调整课程体系，完善实践环节，优化毕业设计环节。逐步形成两大系统，即以传感器、测控电路和信号与系统为支撑的“测量系统”和以单片机与接口技术、可编程控制器（PLC）和虚拟仪器（LabVIEW）为支撑的“控制系统”，加之以光学检测、工业测量与控制为支撑的实际应用，从而组建面向应用的测控系统。

2）优化了专业课题体系；通过此次教学改革可以解决测控专业的一些专业课的内容重复，学期设置不和合理，以及课程之间知识的衔接不连贯等问题，最终能够使得专业课程体系更加科学、合理和完善。

3）完善了科学的实验教学体系；通过此次改革优化本专业的实验环节，使得课程实验环节、专业课程实践环节、毕业设计环节的实验内容更加丰富、合理、更加面向实际应用。同时能捋顺各个环节之间的关系，使之能够相互衔接、彼此支撑于服务。

4）加强了实验室建设，提升实验室的装备水平。通过自主开发以及和知名企业合作整体提升实验室的装备水平，使之能够很好的满足本专业学生的课程实验、专业课程实践、毕业设计、科技比赛和自主实验等环节的实验。

5）提升了本专业学生的培养质量。通过专业课程体系的优化和实践环节的丰富与完善，整体提高学生的实际动手能力、组建测控系统并解决实际问题的能力，从而提高学生就业的竞争能力以及对科技发展的适应能力。

通过此次改革，凝练了自己专业的特色，优化了课程安排，加强了实践环节，从而总体上提高了学生在实际应用中设计测控系统的能力。

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