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第1篇

關鍵詞：測試技術及儀器；導論；教學

作者簡介：王平（1977-），男，浙江杭州人，南京航空航天大學自動化學院，副教授。（江蘇 南京 210096）

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）35-0119-02

一、在本科教學中開展本專業導論課程的必要性

測控技術與儀器專業是建立在精密機械、電子技術、光學、自動控制和計算機技術基礎上，以工為主，多學科綜合的專業，探討各種精密測試和控制技術的新原理、新方法。開發激光、傳感器、光電檢測和計算機等新技術在精密測試儀器儀表中的應用，及以計算機技術為中心的面向機電運動、面向自動化生產的控制技術，使精密儀器儀表及測試和控制技術向高精度、動態、自動化、綜合和多功能等機電一體化和信息化方向發展。因此，本專業本科教學具有鮮明的特點，包括：

1.課程門類較多，具有交叉學科特征

本專業的主要課程包括機械設計基礎，電工電子學、微機原理與應用、自動控制、光學、測控電路、光電檢測技術、傳感器技術、智能儀器儀表設計、電路分析基礎、電子技術基礎、誤差理論及應用、計算機程序設計、微型計算機原理與接口技術等，涵蓋機械、電子、計算機等多門類的主干課程，課程信息量大。

2.注重復合能力的培養

本專業從培養人才方面來看，培養包括面向零件幾何精度參數、機械量和熱工過程參數的計量測試和控制技術，及儀器的應用和開發研究的高級工程技術人才，廣泛適用于質量監督部門、機械、電氣、汽車、造船、航空、航天、動力、冶金和石化等多方面產業和科研部門對人才的需求。因此，學生必須掌握機、電、計算機等多個領域的專業技能。

而本專業的學生入學情況則比較復雜，呈現如下幾種特點：很多學生是在高考時報考的是通信、電子、自動化等其他熱門專業，后經過調劑進入本專業學習，對本專業的特點缺乏認識，對于本專業課程多、跨學科能力培養的情況不太了解；存在與高中學習習慣的銜接問題，對大學學習的主動性不夠；對于90后的新一代本科生而言，普遍對于社會具有一定程度的認識，面臨較大的競爭壓力，但是對于本專業的就業前景以及如何提高自身的就業能力還缺乏清晰的認識。

針對這種情況，在高等學科開展本專業的導論課程對剛入學的學生進行專業特點、課程體系的設置、就業情況等方面的介紹和學習引導是非常必要的。

二、課程的教學目標和難點

本課程的教學目的在于初步建立起概念體系，了解專業的知識體系以及后續學習的科目，明確課程之間的銜接關系，合理分配時間，明確學習目的、用法。此外，應使得學生了解專業的應用和發展過程、發展前景、畢業分配和可能職位。

本課程的教學難點在于，本科新生不具備本專業的基本知識，只能用大量的、實例、類比去定性解釋基本概念以及課程體系結構，教學內容的深淺較難把握。同時，導論課的課時一般較少，通常在16學時左右，如何在短時間內讓學生建立對專業的初步認識具有難度。

三、課程內容

本課程通過4部分進行講授，主要包括：

1.基本概念

如測控技術、儀器儀表定義的介紹，包括什么是儀器儀表以及測控技術，并對現實生活中的儀器儀表分類舉例，包括醫療、家電、工廠自動化、軍事領域、航空儀表、宇航測控等應用的介紹；儀器的歷史簡介以及儀表的最基本功能組成部分，包括傳感器、信號處理、轉換、傳輸部分、信號顯示、與人交互部分等；儀器儀表的分類，以及各部分功能的演變、評價指標等。

2.介紹傳感器技術

包括其基本概念、分類、相關課程（如“傳感器技術”），以及性能指標（包括靜態指標、動態指標等）。介紹信號調理，用圖示方式介紹噪聲概念，模擬信號放大、模擬信號濾波的作用，以及相關課程（如“模擬電子技術”）；介紹信號處理，包括頻譜分析、濾波等應用簡介以及實現平臺，包括硬件平臺、軟件平臺及工具簡介；介紹相關課程如“數字信號處理”、單片機、DSP等相關技術；介紹可靠性設計，包括特定條件、特定時間、完成特定功能的含義；介紹一般可靠性設計方法，包括電源、信號調理、屏蔽、改善應用環境等方法；介紹通訊技術，簡單介紹通信技術的基本概念。

3.課堂討論

課堂討論儀器儀表的設計方法，回顧儀器儀表的評價指標，并討論選擇如下功能模塊的實現技術：包括傳感器的類型、原理、使用環境、壽命、精度、廠家、成本、對后續處理的要求；處理部分采用什么結構，模擬電路部分設計、模數轉換設計、數字電路部分設計主要芯片選擇、處理結構和算法；儀器整體結構，包括PC虛擬儀器結構、獨立儀器結構，以及顯示方式、輸入方式以及主要模塊的選擇；根據信息存儲要求、存儲手段、數據導出特征選擇存儲技術；并考慮可擴展技術，如多臺儀器能否聯網、如何協調工作、選用何種協議等問題。

4.總結

儀器儀表（檢測技術）與別的學科的關系以及檢測技術在工科體系中的地位，指明信息學科的最前端，使用最廣泛，需求最迫切。

四、教學方法的運用

傳統的教學方法手段單一，缺乏交流，尤其專業導論課程內容抽象，教學效果往往不理想。為了取得較好的教學效果，可以采用以下方法：

1.精心制作PPT教案

由于教學內容是以專題形式組織，且尚缺少成型的教材，因此需要制作教案。采用文字、圖像、聲音、視頻等多種媒體表現形式，以利于將背景知識及應用情況講透。教學過程中利用大屏幕投影的優勢，將一些需要教師在黑板上動態演示的過程作成FLASH動畫，既可以在課堂上演示，也可以由學生在課后自己觀摩。

在應用實例講解中，對現實生活中的儀器儀表分類舉例：醫療器械：例如心臟起博器、腸胃鏡、X光、B超、核磁共振、檢測監護儀器等，反映了檢測技術造成醫療手段的進步；家電行業中空調、熱水器、GPS定位導航系統技術進步造成消費者舒適度的提高；在工廠自動化中對溫度、壓力、轉速的測量，以及生產需要的信息資料的獲取等；在軍事領域，包括對敵監控等直觀、學生感興趣的應用作為切入點介紹。在對傳感器的定義介紹，舉例包括：溫度傳感器，可以是雙金屬片：溫度轉換為機械變形；熱電偶：溫度轉換為電壓；數字傳感器：溫度轉換為數字量等不同類型，但是功能相同。對信號處理、轉換、傳輸部分的介紹，采用圖表方式，表現各種信號處理、轉換、傳輸舉例：在信號顯示、與人交互部分，用圖舉例，包括指針表盤、LCD顯示、計算機屏幕等。在介紹評價指標時，以測溫度為例舉例，對于體溫、環境溫度、實驗室精密生化反映溫度控制、發電廠生產車間爐溫監測等幾種情況下需要的量程以及測試精度的對比。目的在于使儀器儀表抽象的知識形象化，便于學生理解。

2.教學形式上引入課堂討論

組織學生就感興趣的背景問題進行課堂討論和辯論，討論議題包括儀器儀表的應用、就業、學科在社會上的作用、前景等有爭議的問題，以激發學生的學習興趣和潛能，明確學習目的。

3.考核方式的選擇

專業導論考核方式應采用能反映學生對專業認識掌握程度的一些方法，如采用課程論文、調研等形式，既可以避免死背書的弊端，又可以培養學生專業的興趣。在這種考核方式下，學生不需要記憶枯燥的概念，而需要建立相應的知識體系。

五、教學效果

經過16課時的學習，大學一年級新生對于本專業的概念體系、知識體系和課程體系有了初步的了解和認識，并對后續學習的科目以及課程之間的銜接關系做了主動的調研，為今后四年的本科學習合理分配時間、明確學習目的打下了基礎。此外，學生對專業的應用和發展過程、發展前景、畢業分配和可能職位均做了一定的了解。經過六年的教學經驗證明，開設本課程對于學生的發展起到了明顯的促進作用。

參考文獻：

[1]樊秀娣.開設大學工程專業導論課程的構想 [J].同濟大學學報：人文社會科學版，1994，5（1）：85-89.

[2]侯媛彬.測控技術與儀器專業導論[M].北京：北京大學出版社，2010.

[3]劉光明，于斐，周雅，等.大學低年級課程中開設專業導論課的探索[J].高教論壇，2007，（1）：37-39.

[4]羅福午.提高對于專業概論課的認識[J].中國高教研究，1992，（2）：82-85.

[5]鄢泰寧.為新生開設專業概論課有助于激發學生的學習熱情[J].中國地質教育，2008，（2）：76-77.

第2篇

關鍵詞：實訓課程；分層次；模塊化

作者簡介：李自成（1970-），男，四川資陽人，成都理工大學工程技術學院自動化系，副教授。（四川?樂山?614000）

中圖分類號：G642.0?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）20-0086-02

電氣工程及其自動化專業在電氣信息領域起著十分重要的作用，主要研究電能的產生、傳輸、轉換、控制、儲存和利用，同時有關電能的轉換及使用的控制在該專業所占的地位也日益重要。[1，2]它和人們的日常生活及工業生產聯系越來越緊密，因而發展迅速，已經成為高新技術產業的重要組成部分，并成為很多高校的一門重要學科。而成都理工大學工程技術學院在2005年成立了電氣工程及其自動化專業，在專業發展過程中注重實踐課程體系的建立。為了適應當今社會關于應用型人才的培養要求，加強學生的動手能力和實踐技能，突出工程能力和工程素質的培養，結合電氣工程及其自動化專業的人才培養方案制訂了電氣專業工程訓練教學計劃，形成了科學的電氣工程實訓課程體系。體系以培養學生在電機及其電力拖動技術、電力電子與電氣傳動技術、電氣控制技術、電力系統自動化技術等方面的工程技能為基本目標，旨在提升學生在電氣領域的知識應用水平和綜合創新能力，構建起理論知識學習與實際技能訓練、單項能力培養與綜合素質提升之間的橋梁。

一、課程目標定位

課程體系反映了應用型本科對知識能力方面的要求。應用型本科同一般普通本科的培養體系是平行的，相比具有鮮明的技術應用性特征。[3]在培養規格上，應用本科培養的不是學科型、學術型、研究型人才，而是培養適應生產、建設、管理、服務第一線需要的高等技術應用型人才；在培養模式上，應用本科以適應社會需要為目標，以培養技術應用能力為主線設計學生的知識、能力、素質結構和培養方案，以“應用”為主旨和特征構建課程、教學內容體系，重視學生技術應用能力的培養。基于應用型本科的性質，為了加強對學生實踐能力的培養，使學生盡快掌握本專業領域的技能，因此整個體系強調建立一個系統化的實訓過程，通過實訓，學生應該具備以下技能：

掌握電機和電力拖動技術，熟悉變壓器、直流電機、交流電機的結構，通過實訓熟悉電機運行原理和調速原理。

掌握電力電子與電氣傳動技術，熟悉各種電力電子器件的應用，能正確使用變頻器，并能初步進行電機調速電路的設計和調試。

掌握電力系統自動化技術，通過實訓熟悉繼電保護基本原理，利用MATLAB進行潮流計算，并能進行初步的短路分析。

熟練掌握工廠電氣控制、電氣設計軟件等開發平臺和應用技術，能夠進行系統控制程序設計或者利用軟件進行電路的設計。

掌握電氣系統或者控制程序的調試方法，能通過實際操作較好地判斷出電氣系統或者控制程序的缺陷，并進行改進。

為了節約成本，加快開發過程，能夠用仿真軟件對電路進行仿真，熟練使用各種仿真軟件，包括Protel DXP等。

能熟練使用各種檢測工具，具備對低壓電器的認知和感性認識，熟悉每種低壓電氣的正確用法，能進行初步的設計，選擇出滿足要求的電器。

二、課程體系的構成原則

實訓基于各課程各章節內容或者課程之間聯系，以實訓項目為主體和載體，以程序或者電路系統設計作為驅動，實現知識、技術、能力和素質的全面提高。以實訓課程體系作為實訓目標的基礎，制訂完善的實訓計劃體系，同時堅持了以下原則：

以就業實際需求為導向，以能力培養為核心，以學生適應就業崗位為目標，以崗位技能為重點，兼顧長遠發展。

注重知識、技術、能力、素質的協調發展，使學生通過實訓既鞏固了所學的知識和技術又提高了應用知識、技術的能力，使素質得到升華。

以實踐能力和工程訓練為重點，突出技術應用能力培養，強調在應用中創新，通過解決問題綜合運用所學的知識。

課程體系體現了開放性、靈活性，及時反映了新能源技術的發展以及新技術的應用。

課程體系與人才培養方案的課程體系銜接，分別針對電氣技術、電力系統自動化、電力電子等方向設立實訓課程。

三、分層次模塊化實訓教學體系的設立

電氣工程及其自動化專業主要是研究電能應用的專業。近幾十年來，有關電能的轉換、控制在該專業所占的地位日益重要，專業名稱中的“及其自動化”反映了科學技術的這種發展和變化。電氣工程及其自動化專業的專業范圍主要包括電工基礎理論、電氣裝備制造和應用、電力系統運行和控制三個部分。[4，5]因此實訓課程的設立也應該反映這些專業范圍。首先，電工理論是電氣工程的基礎，主要包括電路理論和電磁場理論。這些理論是物理學中電學和磁學的發展、延伸。而電子技術、計算機硬件技術等可以看成是由電工理論的不斷發展而誕生，電工理論是它們的重要基礎。電氣裝備制造主要包括發電機、電動機、變壓器等電機設備的制造，也包括開關、用電設備等電器與電氣設備的制造，還包括電力電子設備的制造、各種電氣控制裝置、電子控制裝置的制造以及電工材料、電氣絕緣等內容。電氣裝備的應用則是指上述設備和裝置的應用。電力系統主要指電力網的運行和控制、電氣自動化等內容。制造和運行不可能截然分開，電氣設備在制造時必須考慮其運行，如電力系統由各種電氣設備組成，其良好的運行必然要依靠良好的設備。

針對專業范圍，電氣工程及其自動化專業工程訓練在學院工程訓練中心進行。訓練內容劃分為工程認知訓練、專業技能訓練和綜合創新訓練三個層次。由于我院從專業建立初期就注重實驗室的建設。目前訓練條件優良，已建有電氣技術實訓室、電機及拖動實驗室、電力自動化及繼電保護實驗室、電力電子及傳動控制實驗室等專業實驗室。同時，學院工程訓練中心為進一步提升學生在電氣工程領域的綜合創新能力，建設了數控加工中心、基于先進控制技術的運動控制實驗室和柔性制造中心，突出真實的工業應用環境，突出強化學生在系統分析、系統設計、系統開發等方面的工程訓練，有利于高水平應用型人才的培養。

我院電氣工程及其自動化專業課程體系設立了三個方向：電氣技術方向、電力電子技術方向、電力系統及其自動化。針對不同方向和實訓層次設立不同的課程。如圖1所示。

首先，工程認知訓練是電氣工程及其自動化專業整個教學過程中一個重要的實踐性環節。該環節包括生產實習等內容，使學生在生產實際或者科研中驗證從課本上學到的理論知識，加深對知識的理解和認識，從而鞏固所學知識并體會知識的應用價值；培養學生綜合運用所學的理論知識去觀察、解釋并進一步嘗試解決生產實際或者科研過程中發生的問題，提高分析問題與解決問題的能力；使學生了解企業的生產工序、工藝流程、管理制度，從而獲得與本專業有關的實際生產知識，并擴大專業知識面；培養學生從事技術專題調查、搜集資料和進行研究的能力，并為即將進行的畢業設計和論文打下良好的基礎。其后是專業技能訓練，針對專業應用領域設置模塊，包括電機、電力電子技術、電力系統自動化、電氣傳動自動控制系統、PLC、電氣CAD等。而學生專業技能是一個復雜的技能系統，諸多技能之間既相互關聯又相互影響，其訓練途徑及實施辦法亦多種多樣，同時必須具備整體性、科學性和互動性。因此，專業技能訓練方案的制訂，內容上密切結合學科和緊扣本專業的培養目標，與專業培養方案一致，注重能力的提高和知識的應用，注重開放性和拓展學生的思維空間構建與理論教學相輔相成、以能力培養為主線的技能訓練方案，為專業培養方案的貫徹執行服務，以適應教育教學改革發展的需要，全面提高人才培養質量。最后是綜合創新訓練，為實現個性化培養提供先進的創新設計、制作的環境與條件。通過綜合創新訓練為學生創造一個能培養興趣、產生好奇心的環境，使他們在這里自己動手創新制作、激發創造力。以創新思維和創新制作能力的訓練為核心，充分發揮學生的自主能力和綜合運用所學知識的能力，培養更多高素質、復合型、應用型人才。綜合創新訓練不但能夠培養學生的綜合素質，增強學生的工程實踐能力，而且還有助于培養學生的創新精神和創新思維，起著其他課程不能替代的作用。

整個課程體系對應于工程素質訓練、金工實習、電機及拖動技術實訓、控制理論和控制系統實訓、PLC與變頻器應用技術實訓、單片機技術工程訓練、CAD實訓、電力系統自動化實訓、電力電子與電氣傳動實訓、自控系統綜合實習、調速系統綜合設計、供配電系統綜合設計等實訓。同時為了突出應用型本科的特點，增加了“Protel DXP實用教程”和“電氣工程CAD”與實訓環節聯系緊密的課程。實訓課內容如表1所示。

通過該課程體系使學生能夠初步了解機電工程的基本研究領域，具備電氣基本操作技能，掌握電機及拖動系統的類型、組成和控制方法，掌握控制理論及自動控制系統的組成，具備對一般機電控制系統的安裝、分析和維護技能，掌握常用電力電子器件的特性，并能根據要求設計出實用電路，掌握可編程控制器和變頻器的使用方法，具有一定的電氣控制系統開發能力，在本專業領域內具備一定的科學研究、科技開發和組織管理能力，具有較強的工作適應能力。

四、結論

電氣工程及其自動化專業自2005年在成都理工大學成立以來，針對本學校學生的入學基礎和就業的實際情況對實踐方面的教學課程體系不斷調整，增加了“Protel DXP實用教程”和“電氣工程CAD”與實訓環節聯系緊密的課程，增加了綜合創新訓練課程，已經形成了完整、科學的實訓體系。從目前的實際運行情況來看，通過實訓，學生的就業率得到提高，同時學生到企業后熟悉崗位的時間縮短，得到了用人單位的好評。

參考文獻：

[1]賈文超.電氣工程導論[M].西安:電子科技大學出版社,2007.

[2]范瑜.電氣工程概論(第1版)[M].北京:高等教育出版社,2012.

[3]錢國英,徐立清,應雄.高等教育轉型與應用型本科人才培養[M].杭州:浙江大學出版社,2007.

第3篇

[關鍵詞]專業認證；教學改革；能力導向

一、引言

專業認證是國家提高工程教育質量的一項重點工程，認證目標主要有體現在下述幾點：第一，促進我國工程教育的改革，提高工程教育的質量；第二，建立工程教育專業認證體系，構建工程教育與企業界的密切聯系機制，提高工程教育培養的人才對工業產出及社會的適應性；第三，促進工程教育參與國際交流，實現國際互認，提升國際競爭力[1，2]。

專業認證對于保障和促進高等工程教育質量意義非凡。通過專業認證，可以優化與完善人才培養體系，可以促進學科建設和發展，可以更新教育觀念，重新審視辦學理念，從而促進高等工程教育的發展，提高教育質量。

為了提高我校專業建設的辦學水平和教學質量，我校也在積極進行認證前的準備工作，為以后參加國家工程教育專業認證做準備。為此，學校在去年也專門組織了幾場關于專業認證的報告會。

我校機制專業是我校辦學最早和最強的專業之一，也是國家特色專業建設點及安徽省重點學科，擁有安徽省重點實驗室培育基地“先進數控和伺服驅動技術實驗室”，還擁有《數控技術》、《液壓氣壓傳動與控制》、《機械制造學》等安徽省精品課程。如果本專業以后能夠順利通過高等工程教育專業認證的話，對我校影響力的提升無疑是巨大的。

二、工程教育專業認證

（一）工程教育專業認證的特點

要正確認識工程教育專業認證與本科教學工作水平評估的區別主要表現體現在主體不同、深度不同、對象不同、目標不同等4個方面，具體區別詳見文獻[3]。工程教育專業認證的特點主要表現為：教育界和企業界專家共同參與；注重目標設定及人才培養完整體系；關注人才培養整體出口質量；以提高學生實踐能力為導向；重視持續改進機制。

（二）認證標準

認證標準分為通用標準和專業補充標準兩部分。通用標準是各工程教育專業應該達到的基本要求；專業補充標準是在通用標準基礎之上根據本專業特點提出的特有的具體要求。最新的認證通用標準共包含7大項（35個小項），它們分別是：1）學生，包括4個小項。2）培養目標，包括3個小項；3）畢業要求，包括10個小項；4）持續改進，包括3個小項；5）課程體系，包括4個小項；6）師資隊伍，包括5個小項；7）支持條件，包括6個小項。

機制專業的補充標準包括以下內容：1）課程體系，包括數學與自然科學類課程、工程基礎類課程、專業基礎類課程、專業類課程（至少占總學分10%）、實踐環節（包括工程訓練、實驗課程、課程設計、生產實習、科技創新活動）、畢業設計（論文）；2）師資隊伍，包括專業背景、工程背景；3）支持條件，包括專業資料、實踐基地。

從認證標準的內容不難看出，除了對重要課程設置進行規定外，專業認證還非常重視實踐環節，強調畢業設計（論文）的突出作用，對產學研結合也放在非常重要的地位。

三、機械設計制造及其自動化專業認證環境下的教學改革

（一）明確定位培養目標

在制定具體人才培養方案時，必須根據工程教育機械設計制造及其自動化專業認證的標準和專業實際情況明確專業定位，確定人才培養的類型。必須讓用人單位充分參與到人才培養方案的制定全過程，使校企合作在人才培養中真正發揮起重要的作用。

（二）以學生為中心，轉變教學理念

傳統教學中以教師為中心的灌輸式的教學方式注重的是知識的傳授，專業認證體現“以學生為中心”，體現教育以培養學生為本的理念。因此，應變傳統單一的灌輸式教學方式為啟發式教學方式。同時開展討論式教學、案例教學等教學改革。積極開展第二課堂，盡可能多地為學生服務，讓學生真正參與教學，發揮主觀能動性，主動學習，讓學生把學習當作一種興趣去做，真正成為學習的主人。

（三）課程體系設置

首先，在滿足通用標準和補充標準的前提下，以社會和產業界的需求為導向，以專業認證的培養目標為導向，培養方案應以培養學生能力為導向[4-7]。只有貫徹執行需求導向、目標導向和能力導向，以學生為中心，才能真正培養適應社會需求、實踐能力強的合格畢業生。為此，機制專業2014級培養方案做了一定的改進，如增加《工程化學基礎》、《復變函數與積分變換》等數學、物理及自然科學等方面的課程；增加了《工程流體力學》、《工程熱力學》、《企業管理概論》等專業基礎課程；設置了《機制專業綜合實驗》、《學科競賽》、《科研項目訓練》等實踐性的環節，使各部分都達到認證的指標要求。將原有《機械原理》與《機械設計》課程中的實驗單獨分離出來，開設“機械原理/機械設計綜合實驗”，讓學生真正把學習的知識較全面的整合在一起，更能鍛煉和提高學生的獨立分析問題、解決問題的能力。另外，今年的畢業設計（論文）選題更加結合本專業的工程實際問題，以培養學生的工程意識、協作精神以及綜合應用所學知識解決實際問題的能力。