基于《华盛顿协议》的测控专业实践教学体系优化重构

杨泽青， 肖艳军， 刘丽冰， 彭 凯， 杨伟东， 刘伟玲， 张俊峰

(河北工业大学 机械工程学院， 天津 300130)

基于《华盛顿协议》的测控专业实践教学体系优化重构

杨泽青， 肖艳军， 刘丽冰， 彭 凯， 杨伟东， 刘伟玲， 张俊峰

(河北工业大学 机械工程学院， 天津 300130)

根据省部市共建特点，在分析测控专业近10年发展现状的基础上，以培养学生综合实践能力为目标，结合学科优势和地域优势，提出以国际工程教育《华盛顿协议》认证体系为指导思想，优化重构测控专业实践教学体系，形成4个特色群光电信息与技术方向、测控系统设计与应用方向、精密仪器与机械方向、虚拟仪器设计与应用方向，每个特色群的实践教学按照“基础—提高—综合—创新”4个层次设置实践教学内容，进一步提升测控专业实践教学水平，全面提高学生综合职业素质，为企业培养优秀人才。

华盛顿协议； 测控技术与仪器； 实践教学； 教学改革

0 引 言

我国高等教育法明确规定, 高等教育的基本任务是培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才[1]。2014年10月修订的《仪器类专业本科教学质量国家标准》中要求：各高校应根据自身办学定位，结合各自专业基础和特色，在对区域和行业特点以及学生毕业后未来发展需求进行调研和分析的基础上，准确定位并细化人才培养目标的内涵[2]，建立必要的定期评价制度，评价培养目标的达成度，并定期对培养目标进行修订，确保培养目标的准确性和有效性，以适应国家和社会发展对仪器类专业人才的多样化需求[3]。

文件要求各院校基本教学内容既要有比较统一的规范，又要办出各自的特色。那么如何论证、研究、提出和确立我校测控专业培养方向特色和相应的课程体系是关系到学科建设与改革的成败之关键。本文根据测控专业特点, 对新形势下“实践教学体系”的构建进行研究与探索, 重点阐述实践教学体系构建原则、基本框架、内容结构以及考核评价方式, 期望对同类兄弟院校有借鉴作用。

1 测控专业实践教学存在的问题

测控技术与仪器专业依托于机械工程学院，结合我校特有的省部市(河北省人民政府、教育部和天津市人民政府)共建优势，以服务冀津及环渤海区域经济建设为主、为京津冀一体化建设提供高级应用型测控人才为目标，分析近10年测控专业的发展现状，发现在实践教学环节存在如下问题：① 实践教学模式单一，核心课程实验与课程设计、专业综合实践之间关联度不大。各类实践环节如何自成体系、形成特色方向及优势？各类实践项目如何科学划分，分层次分模块培养学生？各类实践内容如何承上启下？这都将直接关系到培养学生的质量和培养目标的达成度。② 以指导教师为中心开展实践教学限于教学大纲设定的课时和内容，要求学生在规定的时间内做规定的实践项目，而且各个实践项目基本相互独立，缺乏对学生综合能力的训练[4]。以学生为中心，且以典型仪器或测控系统的全生命周期为载体，结合测控专业特色及办学优势，如何合理设计不同层次的实践项目直接关系到学生综合实践能力的锻炼与提升。③ 实践平台、教学资源相对分散、基础实践条件相对薄弱。如何对现有的教学资源、教学平台进行优化重组，构建适合我校测控专业实践教学的测控实践平台，充分利用现有资源进行有效高质量的综合实践教学成为我们面临的一个难题。

综合上述存在的问题，发现我校现有的实践环节对于学生工程能力锻炼和综合素质培养与我国“卓越工程师培养计划”[5]和国际工程师认证[6]要求还有一定差距。结合华盛顿协议要求及在其他专业实践教学中的成功案例和应用优势，优化重构测控专业实践教学体系，进一步凝练测控专业实践教学特色方向、修订完善实践教学内容等具有重要意义。

2 基于《华盛顿协议》的测控专业实践教学体系重构

2.1 测控专业实践教学体系基本架构

面向社会对测控人才的多样化需求，依据测控技术与仪器学科特点及发展要求，以培养综合素质高、实践创新能力强的复合型人才为目标，满足国际工程教育认证标准及《华盛顿协议》国际实质等效要求，为提高测控专业工程教育质量，构建的测控专业实践教学体系基本架构如图1所示，主要包括实践教学目标体系、实践教学内容体系、考核评价体系三大部分。该实践教学体系框架是以国际工程教育认证体系——《华盛顿协议》为指导思想[7]，进一步明确华盛顿协议对毕业生的12个标准素质要求与能力、知识的对应关系下构建的，形成以学生为中心、以模块化、层次化、开放化、专业方向特色化的实践教学内容体系和集主体多元、维度多元、形式多元为一体的实践教学多元化考核评价体系。该实践教学内容体系是在充分利用现有教学资源优化整合而成的测控实践平台和测控实验教学中心的支撑下构建的，并在数字化开放管理体系和开放质量保障与监控体系运行下建立实践教学多元化考核评价体系。

图1 基于《华盛顿协议》的测控专业实践教学体系框架

2.2 重构测控专业实践教学目标体系

结合国际工程教育质量标准和我国工程教育认证标准对测控专业教学改革的需要，根据《华盛顿协议》所要求的国际标准，确定河北工业大学测控技术与仪器专业人才培养目标和服务对象为面向测控科学研究培养创新型人才、面向生产一线培养高素质的实践型测控人才、面向社会服务需求培养应用型人才。在明确测控专业人才培养目标和服务对象基础上，形成了“引导学生主动积极地参与到实践教学过程中为目标，以激发学生学习积极性为出发点，以夯实学生的专业基础、培养学生综合素质与创新能力为目的，促进学生的实验技能、工程应用水平和科研能力的全面提高”的实践教学理念。依据测控技术与仪器学科特点及发展要求，并遵循实践教学的循序渐进、全面提升的规律，构建了“两原则、三层次、四模块”的实践教学目标体系，如图2所示。“两原则”是指坚持“以能力培养为目标”“以服务学生为宗旨”的基本实践教学原则；“三层次”是指遵循人才培养规律，按“课内基础操作性实验”“课程设计与综合实训”和“研究创新性实验”三个层次设计实践和实验项目；“四模块”是指按社会对测控人才的需求并结合测控技术与仪器的学科特点，将所有实践教学内容整合为“公共基础课程实验模块”“学科基础课程实验模块”“专业核心课程实验模块”“专业方向课程实验模块”，最终形成4个特色群“光电信息与技术方向”“测控系统设计与应用方向”“精密仪器与机械方向”“虚拟仪器设计与应用方向”，按照特色群的思路培养学生的专业基础能力和实践能力以满足社会对测控人才多样化需求。

图2 测控专业实践教学目标体系框图

2.3 凝练测控专业实践教学特色方向内容体系

在充分调研社会对测控专业需求的基础上，再结合我校测控专业特点和办学优势，满足国际工程教育认证对测控专业实践教学改革要求的质量标准，根据《华盛顿协议》对毕业生的12个标准素质要求所构建的测控专业实践教学目标体系，进而形成四个特色群，每个特色群的实践教学按照“基础—提高—综合—创新”四个层次设置各自的实践教学内容体系，分别如图3～6所示。

并且在每个层次下引入模块化教学方法[8]，每个模块都有明确的实践教学目标，且在基础层次和提高层次的每个模块中按知识点分块设置实践教学，模块与模块之间又有一定的内在逻辑联系和衔接关系，注重理论与技能训练的综合以及模块实践知识的完整性和模块间知识的承上启下衔接性，每个特色方向的基础层突出基本专业能力的认知与训练，提高层注重专业核心能力的锻炼和培养，最终应用模块化教学法有效地提高学生的实践能力。在综合层次和创新层次，以实际工程项目为例，采用项目驱动方式，将综合设计性实验和科研训练项目纳入实践教学计划中，充分调动学生学习的自觉性和主动性，加强学生科研能力培养和科学精神熏陶[9]，突出因材施教和自主研学，以及对学生专业核心能力和专业特色能力的培养，使每个学生的实践能力和创造能力得到有效提高。并以校级、省级、国家级竞赛平台为依托，鼓励学生利用课余时间积极参与相关的创新训练计划和各类学科竞赛，切实提高学生分析问题解决问题的综合能力以及自主创新能力、团队协作沟通能力等。

图3 测控专业光电信息与技术特色方向实践教学内容体系

图4 测控专业测控系统设计及应用特色方向实践教学内容体系

图5 测控专业精密仪器及机械特色方向实践教学内容体系

图6 测控专业虚拟仪器设计及应用特色方向实践教学内容体系

2.4 完善测控专业实践教学考核评价体系

以往对学生实践教学考核和评价主要以考试结果为依据，很少关注和考虑学生的实践过程、解决问题的方法、学习态度等，这将导致不能有效激励学生素质的全面发展以及对学生实践能力的全方位考核。为切实提高测控专业各特色方向实践教学质量，提高学生专业实践技能和创新能力，调动学生参加实践训练的自主性和积极性，培养学生良好的学习能力和职业素养，根据《华盛顿协议》对毕业生的12个标准素质要求，建立了集主体多元、维度多元、形式多元的多元化考核评价体系[10]，其中主体多元指的是评价主体在教师对学生的终结性考试评价基础上，增加了学生之间的互评、学生自身的自评以及社会用人单位对学生实践能力的满意度评价[10]，通过该部分信息的反馈有助于进一步优化改进测控专业特色方向实践模块的设置；维度多元指的是从“知识-能力-素质-创新”多角度、多方位对学生的专业知识、实践能力、综合素质和创新意识进行评价，更重视实践过程考核，突出专业核心技能、实践过程表现及在实践过程中所展现的创新意识、人文素养、发展潜能和个性特长等[11]，有助于发挥学生的创造思维和可持续发展、调动学生开展技能训练、科技创新、科学研究等活动的积极性；形式多元指的是考核评价的形式多样，采用实践操作、答辩、实践报告、团队协作、探究创新等多种考核形式。具体评价指标见表1，采用了等级评分制，共设5个等级：A级(优秀)、B级(良好)、C级(中等)、D级(及格)、E级(不及格)，从多角度、多方位不同的层面上评价学生实践过程、实践能力的锻炼和掌握程度，以及对学生的交流合作、潜力发展等综合素质进行评价。

3 实践教学改革效果分析

在凝练确定的四个特色方向群基础上，为提高实践教学质量，采用如下具体的实践教学方法：① 采取统一、开放、导师模式等多种模式开展实践教学。统一模式即传统教学模式[12]，适用于基础实验和综合型实验。分班分组，统一安排。开放模式适用于设计型实验和毕业论文(设计)。学生根据自己的兴趣，自主设计，自主实验。导师模式适用于研究创新型实验项目和毕业论文(设计)，是在老师指导下以学生课外科研活动的方式完成实验教学。激发学生求知欲望，发掘学生创新潜能[13]。② 采取启发式、讨论式、探究式实验教学方法，教学效果显著。如实验指导老师通过改变命题，让学生在实际工程测量中从信息采集、变换、处理、分析测试的探索，改变传统实验项目的测试，使测试过程更加贴近实际。在完成实验报告的同时，学生通过PPT展示，对整个实践过程进行评价，提出自己的看法和建议。实现由纯方法的训练向研究思维和过程训练转变[14]。③ 将项目任务驱动教学方法引入实验教学中[15]，提高学生分析问题解决问题能力。如测控系统设计实践指导老师充分发挥同学们在实践过程中的主观能动性，通过首先设置问题和任务，引导学生自己设计实验方案，通过分组讨论，让学生参与从实验方案的选择到实验结果的分析讨论，学生学习积极性得到极大激发，既掌握了基本知识，又联系实践和创新，加强了学生的专业素质培养。

4 结 语

结合我校测控技术与仪器专业人才培养目标和办学特色，构建的基于《华盛顿协议》的测控专业实践教学体系、实践教学内容、实践教学考核及评价等一系列改革措施具有重要意义。按照四个特色方向有针对性、有目标性的进行实践训练，广泛收集学生、教师、社会的反馈意见，逐步改进实践模式，进一步提升测控专业实践教学水平，不仅培养了学生分析问题解决实际工程问题的综合应用能力和工程创新能力，真正全面提高学生综合职业素质，为企业培养优秀人才；而且在综合各个层次和模块实践内容的基础上，形成了内容融汇贯通、渗透联系的实践教学课程新体系，进一步完善符合学科发展趋势和人才培养要求的新的实践教学体系，明确了我校仪器学科培养特色和优势，为仪器学科和测控专业的发展奠定了基础。

表1 测控专业实践教学考核评价指标设计列表

[1] 聂 丽，赵江东，祝家贵，等. 高等学校实践教学体系的构建与探索[J].实验室研究与探索，2007,26(4)：126-128.

[2] 郭德红，林光彬.对制定本科专业教学质量国家标准若干关键问题的探讨[J].教育与职业，2015(27)：41-43.

[3] 肖艳军，杨泽青，周 围，等.测控专业人才培养目标及培养模式创新性研究[J]. 实验技术与管理，2016,33(6)：204-207.

[4] 张英琦,吴亚辉.地方高校工程训练开放运行机制的探索[J].实验室研究与探索, 2013,32(6)：294-296.

[5] 史泰冈，高 丹.实施卓越工程师培养计划，提高学生实践创新能力[J].实验室研究与探索，2012,31(10)：316-318.

[6] 孔建益，邹光明，侯 宇，等.卓越机械工程师培养的实践教学体系研究[J].高等工程教育研究，2013(3)：18-21.

[7] 张艳蕊，毕海霞，王 伟，等.基于《华盛顿协议》的工程训练开放教学体系的构建与实践[J]. 实验技术与管理，2015,32(3)：199-202.

[8] 孙红敏，李晓明.模块化教学法在应用型计算机专业人才培养中的应用[J]. 东北农业大学学报(社会科学版)，2008,6(3)：76-77.

[9] 张剑荣.构建研究型实验教学平台，实施研究性实验教学[J]. 中国大学教学，2014(7): 84-87.

[10] 祝凤荣，张德明，张向阳，等.实践教学多元化考核与评价的研究实践[J]. 实验室研究与探索，2009,28(6): 237-242,287.

[11] 荣瑞芬，闫文杰，李京霞，等.实践教学课程考核评价模式探索[J].实验技术与管理，2011,28(3): 232-234.

[12] 冯梅琳，何学文，罗小燕，等.基于CDIO理念的测控专业实践教学创新体系[J].实验室研究与探索，2014，33(3)：180-184.

[13] 曾 亮，邹 强.构建满足任职需要的综合实践教学体系[J].实验室研究与探索，2013，32(6)：164-167.

[14] 王桂梅，王庆东，刘杰辉.基于行业特色背景的测控技术与仪器专业CDIO教学模式研究[J].河北工程大学学报(社会科学版)，2010,27(2)：55-56.

[15] 谷 岩.高校开放式综合实践教学管理信息平台的应用研究[J].中国现代教育装备，2014(5)：24-26.

办好期刊，用好期刊，提升理念，

推进实验室的创新与发展。

Optimizing and Constructing the Practice Teaching System of Measurement and Control Technology and Instrument Specialty Based on Washington Accord

YANGZeqing,XIAOYanjun,LIULibing,PENGKai,YANGWeidong,LIUWeiling,ZHANGJunfeng

(School of Mechanical Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin 300130, China)

According to the characteristics of Hebei University of Technology which is co-constructed by Hebei Province, Education Ministry and Tianjin City, the development situation of measurement & control technology and instrument specialty in the past decade was analyzed, in the view of the instrument subject and geographical advantage and the goal of cultivating students’ comprehensive practice ability. The international engineering education “Washington Accord” certification system was taken as the guiding concept, the practice teaching system of measurement & control technology and instrument specialty was optimized and reconstructed. Four groups, i.e., “optoelectronic information and technology”, “measurement and control system design and application”, “precision machine and instrument” and “virtual instrument design and application” were formed, the practical teaching contents of each group were set in accordance with “Base-Improvement- Comprehensive-Innovation” four levels. These measures further enhanced the level of practice teaching and improved students’ comprehensive professional quality, and could cultivate excellent talents for enterprise.

Washington Accord; measurement & control technology and instrument; practice teaching; teaching reform

2016-07-20

国家自然科学基金资助项目(51305124);河北省自然科学基金资助项目(E2014202068);天津市自然科学基金资助项目(16JCYBJC19100);河北工业大学教育教学改革研究培育项目(201403010，201403008);河北工业大学教育教学改革研究重点项目(201502013)

杨泽青(1982-)，女，内蒙古丰镇人，博士，副教授，研究方向：数控机床性能测试。

Tel.：022-60404553； E-mail：yzq82@163.com

刘丽冰(1961-)，女，北京人，博士，教授，研究方向：数控技术。Tel.：022-60404553; E-maill:liulibing@hebut.edu.cn

G 642.0

A

1006-7167(2017)03-0176-05