基于创新实践能力培养的检测与仪表课程群实践教学体系

冯梅琳， 古莹奎， 罗小燕， 樊宽刚， 周贤娟

(江西理工大学 机电工程学院，江西 赣州 341000)



基于创新实践能力培养的检测与仪表课程群实践教学体系

冯梅琳， 古莹奎， 罗小燕， 樊宽刚， 周贤娟

(江西理工大学 机电工程学院，江西 赣州 341000)

针对企事业单位对检测仪表类人才的需求和该类课程实践教学的特点，以创新实践能力培养为目标，对检测与仪表课程群实践教学体系进行了深入的研究，详细描述了“四层面四能力四结合”的一体化实践教学体系构建思路与实施过程，并介绍了课程群实践教学网络资源平台、实践教学评价方法及实施效果。实践表明：该体系在学生综合素质、实践动手能力、创新精神和工程意识的培养方面取得了明显成效，有利于培养创新型的高素质人才，对实践教学质量的提高有一定的促进作用，为类似课程群的实践教学改革提供了新的思路。

实践教学体系； 课程群； 创新实践能力

0 引 言

仪器仪表是工业生产的“倍增器”、科学研究的“先行官”、军事保障的“战斗力”、国民活动中的“物化法官”[1]，在科学研究和工业生产过程控制领域起着至关重要的作用。尚普咨询在《2013—2016年中国电工仪器仪表制造行业市场调查研究报告》中指出我国已步入仪器仪表生产大国行业，已具备了相当的产业规模[2]。随着世界经济形势逐渐好转，中国将有越来越多的仪器仪表设备走上国际市场的舞台，加入国际化竞争的行列，需要大量具有科技创新精神和实践创新能力的专业技术人才，也对人才的能力和素质提出了更高的标准和要求。《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010—2020年)》中明确强调培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才[3]。但目前测控技术与仪器专业的实践教学环节存在诸多问题[4]，如实践教学体系的设计与社会需求之间存在差距；课程教学实验单一孤立难以实现各知识模块的有机衔接；没有完全实现课程实验、课程设计、生产实习、毕业设计、科技活动等有机结合；实验设备开放扩展性有限，不利于学生综合实践能力、工程能力和创新能力的培养；学生积极主动性缺乏等，这些问题导致了毕业生不能满足行业快速发展的要求且工作后的适应期较长。鉴于此，笔者构建了检测与仪表课程群并将实践教学环节有效地串起来，将培养实践创新能力与工程能力融入课程群实践教学全过程，取得了一定的经验和成效。

1 课程群实践教学体系构建思路

在对检测仪表行业需求、学生就业情况、毕业生就业反馈以及课程群知识模块和实践教学特点深入分析的基础上，结合我校有色、冶金、矿山等行业背景和特色专业建设，根据专业人才培养方案和目标定位，以创新实践能力培养为目标，构建了检测与仪表课程群“四层面四能力四结合”的一体化实践教学新体系，构建思路如图1所示。

图1 检测与仪表课程群实践教学体系

2 课程群实践教学体系构建过程

2.1 课程群实践教学内容体系的构建

该课程群主要包括“传感器技术”“光电检测技术”“无损检测技术”“检测仪表与过程控制”“单片机原理与应用”和“智能仪表与虚拟仪器技术”六门主干课程，六门课程的教学内容在理论与实践中有着密切的内在联系，因此利用此联系可以科学地构建检测与仪表课程群这一新的课程体系，达到以传感器技术为基础，光电检测技术和无损检测技术为手段、检测仪表与过程控制、单片机原理与应用、智能仪表与虚拟仪器技术为控制核心的“一传感、二检测、三控制”的检测与仪表课程群实践教学内容体系。同时，课题组成员删减并整合了检测类课程之间重复和交叉的内容，合理调整了各门课程的理论教学和实验教学学时数，制定了新的教学计划，整合并优化了实践教学内容，重新修订了实践教学大纲和实验指导书，力求理论教学和实践教学的紧密结合，着重学生实践能力的培养，达到适应社会人才需求，突出行业背景和专业特色的目的[5-7]。

2.2 课程群一体化实践教学体系的实施

课程群一体化实践教学由“点”串成“线”，铺成“面”，构成“体”，并在“四个结合”的基础上着重培养学生的基础实践、综合实践、社会实践和创新创业能力[8-10]。

(1) 课程实验层。课程实验层为“点”，是为课程群相关课程理论教学而设置的基本实验单元，要求加强学生基础知识的理解和巩固，同时掌握基本的实验方法和技能。课程实验包含必做实验和课外选做实验，其中必做实验主要在实验课堂上完成。传统实验教学过程中学生完全依赖实验教师的讲解与示范被动接受实验，照着老师讲解的实验方法和原理，照葫芦画瓢的做一遍，或按实验指导书和教师规定的实验操作步骤一步一步地进行，实验过程枯燥乏味，遏止了学生的逻辑思维和创造性思维，不利于培养学生的实验能力和科研能力。

经过实验教学改革，采取硬件实验箱和计算机软件仿真相结合的模式，坚持以学生为主体，着重培养学生的自主学习能力，对在实验过程中出现的问题，老师提示学生根据理论知识分析造成问题的几种原因，引导学生自己解决，积极培养学生主动动手，主动动脑，主动学习的能力。选做实验主要根据学生的兴趣、时间等由学生主动向相关实验室提出申请，经实验教师及实验中心主任审批后自主完成预定实验方案并提交实验报告。

(2) 综合实验层。综合实验层为“线”，主要将课程群的六门主干课程内容打破界限，按“获取信息”、“信息处理”“信息传输”等知识模块有效串起来构成设计型、综合型和创新性实验项目，为知识点向工程实践能力的转变提供了可能。项目主要来源于教师的省级、校级教学改革研究课题、质量工程项目和纵横向科研课题等，学生根据自己的兴趣灵活申请并在老师的引导下完成设计和开发，在此过程中将图形化编程软件LabVIEW、单片机及嵌入式系统仿真神器PROTEUS、强大的数据和图像分析处理软件MATLAB、工业生产过程监控二次开发平台MCGS、WINCC等融入到各个实验项目中，锻炼了学生的软硬件设计能力、编程能力和解决实际问题的能力，增强了成就感，培养了学生的学习兴趣和创新意识，也为教师项目成果的培育奠定了一定的基础。

(3) 创新实践层。创新实践层为“面”，旨在通过各知识模块在传感器课程设计、综合课程设计、大学生创新训练项目、学科竞赛和科技活动中的综合应用，培养学生的研究和创新能力。传统的课程设计中，教师给定课程设计题目后要求学生自行设计方案并仿真调试，最后提交一篇报告就草草了事，整个过程无法提高学生的动手能力和创新能力。经改革后将CDIO工程教育理念完全融入到创新实践过程，让学生采取“方案设计-硬件仿真-软件调试-实物制作”的方式在“做中学、学中做”，学生经过亲身体验产品的设计和开发过程，增强了动手能力、软硬件联合调试技巧和团队协作精神，树立了严谨的科学态度。同时可以参加各类科技竞赛或自主申请省级、国家级大学生创新创业训练项目，激发了学生的自主创新能力，培养了学生的创造性思维、创新意识和创新精神。

(4) 社会实践层。社会实践层为“体”，主要体现在生产实习、毕业实习、顶岗实践和毕业设计等环节，在这些实践过程中有效利用学校、企业联合建立的实习基地，既解决了高校资源有限的问题，又加强了卓越工程师的培养力度，让学生接触生产实际，紧跟市场和时代的发展，实现实践教学的现场化和工程化；同时将教师的纵横向科研项目根据研究方案划分成若干个工程实践项目，使毕业设计与教师的科研、企业的生产实际相结合，使实践面向工程实际，促进学生主动参与、主动实践、主动创造和主动探索，充分发挥创新潜能，全面提升工程实践能力和创新能力，从而提高学生的就业竞争力，也为以后的工作奠定坚实的基础。

2.3 课程群实践教学网络资源平台的构建

《教育信息化十年发展规划(2011—2020年)》指出要着重推动信息技术与高等教育深度融合，促进教育内容、教学手段和方法现代化，开发整合各类优质教育教学资源，如教学实验平台的信息化建设，创新信息化教学与学习方式，促进高等教育质量全面提高[11-12]。因此，为了提高检测与仪表课程群实践教学效果和质量，拓展学生实践学习的时间和空间，运用网络技术和多媒体技术丰富实践教学手段，构建了检测与仪表课程群实践教学网络资源平台[13-15]，该平台采用B/S(Browser/Server)架构，以Windows 2007 Server作为服务器操作系统、SQL Server2008作为数据库、JSP作为编程语言，并在J2EE和MyEclipse环境下进行集成开发和调试。该平台提供了全面的实践教学资源，主要包括各门课程的教学日历、授课课件、例题精讲、习题解答、在线测试、实践教学大纲、实验指导书、课程设计指导书、虚拟仿真实验、实验课件、实验动画、实验视频、课程设计、创新实践、生产实习、毕业实习、毕业设计、实践作品展示、课外拓展、学习论坛等，学生只需要一台能联网的计算机、手机或平板电脑即可使用浏览器登录到该平台随时随地在线学习或下载资源离线学习，也可以通过留言的方式与老师沟通交流，有助于学生更好的预习、复习理论知识和实验内容，增强了学生学习的主动性、趣味性和自觉性。课外拓展模块可追踪学科前沿并将相关教学科研项目成果进行展示，对拓宽学生的学术视野和提升学生的工程应用能力有一定的促进作用。另外，该平台设计了维护更新模块，可及时更新实践教学资源，增强了系统的可操作性和可维护性。

2.4 课程群实践教学评价构建方法

为了保证课程群实践教学的良好运行，构建了分层多元化的实践教学考核评价机制[16-17]，旨在培养学生的实践创新能力、激发学生的学习潜能、促进学生综合素质的全面发展。同时，对各类实践环节加强过程管控和规范化管理，由学院、学校教学督导人员进行随机听课检查，并对实践环节存在的问题进行反馈，确保评价的合理性和有效性。

(1) 课程实验层。对课程群各门课程的实验环节加强过程管理，要求任课教师必须承担课程的实验教学任务，一定程度上增强了理论课教师的实践能力，对提高实验教学质量有一定的促进作用。同时要求教师在实验课上根据学生的到课情况、学习态度、动手能力、实验结果、实验报告等方面综合评定实验成绩，并以一定比例计入课程总成绩，达到端正学生实验态度，培养学生实验方法的目的。

(2) 综合实验层。对设计型、综合型和创新性实验项目主要根据实验项目软硬件设计能力、调试结果、分析报告、发表论文、申报专利等情况进行综合评定，并给予一定的经费支持，以激发学生成才的信心和动手实践的热情、强化学生的学习能力，同时挖掘学生的创新潜力，培养学生的工程意识。

(3) 创新实践层。各类课程设计成绩根据设计方案、设计过程、作品展示、设计报告和答辩情况综合评定，并计一定的实践学分，同时将成绩纳入毕业积点分的计算；大学生创新训练项目、学科竞赛和科技活动主要根据级别(如国家级、省级、校级)、成果(如学术论文、发明专利、实用新型专利、软件著作权)、获奖等级、结题情况等指标来认定综合素质学分，并颁发奖励证书和奖金给予鼓励，同时作为学生奖学金评定、研究生推免的重要依据，激发学生的创新思维和创新意识。

(4) 社会实践层。各类实习成绩根据实习态度、实习成果、实习报告、企业导师考核等按一定比例评定；毕业设计着重加强过程管理，并严格按照《江西理工大学本科毕业设计工作管理条例》执行，达到全面检验毕业生综合素质和工程实践能力及提高毕业设计质量的目的。选题可来源于校外实习单位或指导教师的科研课题，要求学生能独立查阅文献，提出课题实施方案，选择有效的软硬件开发环境进行一定的实验论证，指导教师要每周定期进行辅导，检查项目的进展情况并做好记录，对学生分析与解决实际问题的能力、工作量及工作态度、论文撰写质量、创新点等方面进行评价，并将开题报告评分、指导教师评分、评阅人评分和答辩平均分按照一定比例综合评定毕业设计成绩。但对答辩不合格的学生要求及时修改毕业设计并进行“二次答辩”，除了现场演示开发的系统外，还要叙述系统设计的思路并回答答辩小组教师的提问。最后指导教师按照要求上交该组毕业设计成果，以备学校教务处及江西省学位办对学士学位论文进行质量检查。

3 实践教学实施效果

我校测控专业检测与仪表课程群实践教学体系满足行业需求，培养了学生的创新意识和团队协作精神，提高了学生的动手实践能力、创新能力和工程能力，拓展了学生的综合素质。近3年来，测控专业学生积极参加由教育部、江西省组织的全国三维数字化创新设计大赛、大学生工程训练综合能力竞赛、“天翼飞Young创业梦想计划”互联网创业大赛、挑战杯大赛、机器人大赛、电子设计大赛等赛事，并取得了很好的成绩。2012年以来该专业学生获批国家级大学生创新创业训练项目5项，省级大学生创新训练项目1项，校级大学生创新训练项目3项，获批软件著作权2项，授权实用新型专利1项，发表论文多篇；2013年12月3日中央电视台新闻频道《新闻直播间》两次以《大学寝室四成员两年拿奖五十五项》单条报道了我校测控11级“学霸”寝室事迹，受到了各级媒体的转载和好评；1名学生获得2014年度全国“宝钢优秀学生奖”；学生考研率以及考取全国985、211高校的录取率均大幅提高；毕业生也普遍受到用人单位的好评，提高了学生的就业竞争力，造就了一批创新能力强、适应社会发展需求的测控领域和检测与仪表行业高级工程技术人才。

4 结 语

检测与仪表课程群实践教学体系的构建加强了各门课程之间的联系，有助于解决实践教学环节的诸多问题，激发了学生参加课外科技创新活动和学科竞赛的兴趣，增强了学生申报和完成大学生创新创业训练项目的积极性，提高了我校测控专业学生的实践创新能力，为学生从事测控系统设计和开发电奠定了一定的基础，增强了学生的就业竞争力，有利于培养创新型的高素质人才，进一步提高了实践教学质量，为类似课程群的实践教学改革起到示范和辐射作用。

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System of Practical Teaching for Curriculum Group of Measurement and Instrument Based on the Cultivation of Innovative and Practical Ability

FENGMei-lin，GUYing-kui，LUOXiao-yan，FANKuan-gang，ZHOUXian-juan

(Jiangxi University of Science and Technology，Ganzhou 341000, China)

According to the demand of enterprises and institutions and practical teaching characteristics for the students of measurement and instrument major, the practical teaching system of measurement and instrument curriculum group was thoroughly researched. The investigation aimed at the cultivation of innovative and practical ability of students. And the constructing idea and implementation process of the “four dimensions, four abilities, four combinations” integrated practical teaching system were described in detail. At the same time, the network practical teaching resource platform, the practical teaching evaluation method and implementation effect were introduced. Actual practice demonstrates that the practical teaching system has achieved obvious results in the students' comprehensive quality, practical ability, innovation spirit and project consciousness, and is benefit to the cultivation of innovative high-quality talents. And the system not only plays a certain role in improving the practical teaching quality, but also provides a new idea of practical teaching reform for the similar curriculum group.

practical teaching system; curriculum group; innovative and practical ability

2015-05-11

江西省高等学校教学改革课题(JXJG-13-7-6)

冯梅琳 (1979-)，女，陕西合阳人，硕士，讲师，主要从事传感检测及智能测控方面的教学与研究。

Tel.：13755805715；E-mail：piaoml666@163.com

G 642.0；G423.07

A

1006-7167(2016)04-0205-04