测控专业本科实验室建设与教学改革的思考和实践

　　一、前言测控技术及仪器专业是利用物理、化学或生物的方法，获取被检测对象运动或变化的信息，通过信息的转换与处理，将信息以一定的形式进入系统，对系统实施监测、控制，或将系统参数以人们易于识别和阅读的方式显示。它是仪器科学与技术和控制科学与技术交叉结合而形成的新学科，是以光、机、电、计算机一体化技术为特色，培养基础扎实、知识面宽、实践能力强，具备智能自动化仪器系统软硬件设计及制造方面的基础知识和应用能力，能在国民经济各部门从事信息检测、处理及智能控制，掌握现代数字化、智能化、网络化、虚拟化仪器设备的基础知识和应用技能的高级工程技术人才。

　　而实验室是高等学校教学和科研的重要基地，是培养高素质人才、出高水平成果、服务经济建设的主要载体，是衡量学校办学实力和人才培养质量的重要标志。同时，学科的发展也对学生实践动手能力提出了很高的要求，从而决定了测控专业实验室在科研和教学中的重要地位。实验教学的质量将直接影响应用型本科人才培养的质量。要提高实验教学的质量必须建立完备的实验教学体系，采用先进的实验教学模式，搭建适宜的实验教学平台，创造好的实验教学环境，制定好的实验教学管理制度。我们通过对测控技术与仪器专业实验教学及实验室建设情况进行充分的分析及积极的探索，对提出我校测控技术与仪器实验教学改革的思路和实验室建设的一些设想，具有一定的参考意义。

　　二、我校测控专业实验室的现状与存在的问题我校测控专业本科教学实验室经过近几年的投资建设、评估和改进，实验室规模和装备有了很大进步，目前测控实验室基本涵盖了几何量测量、电量测量、控制及自动化各个方向的实验，能达到测控专业实验教学的基本需求。但随着社会和科技的发展，对实验室的建设提出了更高的要求。目前，我校测控专业本科教学实验室主要存在以下问题：

　　(一)实验室大部分硬件设备不能适应形势发展的需要一些基础实验仪器还没完全达到标准，人均实验仪器、用房紧张，台套数难以满足办学规模不断扩大与教学质量不断提高的需要。

　　(二)实验室建设缺乏可持续性一方面经费不足，只有在迎接国家评估时，才有较大的投入；另一方面经费使用分散，仪器设备利用率低，大型贵重设备的功能不能充分利用。实验室小而全，规模效益低。

　　(三)实验教材及实验手段不能适应教育信息化的要求校内实验指导书、实验讲义内容落后，缺乏系统性、趣味性，印刷质量较低，影响学生的学习兴趣。

　　(四)实验内容单一，缺乏实验技能和创新能力的培养实验按每门课程设置，依附于课堂教学，内容单一，验证性实验比例偏高，实验内容缺乏综合性、创新性、交叉性、前沿性。一些跨学科专业的设计性和综合性实验难以设立和开展。学生被束缚在教师制定的框架中，只能按照设计好的模式步骤去实验，难以有自己的想法，所测数据及实验报告几乎千篇一律，不利于学生综合实验技能和创新能力的培养。

　　(五)实验课程体系不科学，每门课程设置相应的学时实验课程实验课程各自为阵，无统筹规划。每门课程实验一般只为单一学科知识服务，有些实验甚至重复设置，不利于学科交叉和综合运用能力的培养，与目前企业人才的需求方向背道而驰。

　　三、测控专业实验室建设与教学改革的思路及实践

       (一)实验教学体系改革针对以往的实验教学体系不科学的情况，我们提出了夯实基础、培养能力、一专多能、激励创新的改革指导思想，制定了目标驱动法规划实验项目，分层次组织实验教学的改革措施。目的是使实验教学既能与理论教学的课程体系相匹配，做到实验教学不脱离课程体系，又不局限于课程体系，为企业培养急需的一专多能的高素质人才。

　　实验教学体系改革具体做法是将目前按理论课程各自为阵的实验教学体系，按其内在功能联系重新调整，整合为三个层次的全新实验课程体系，既有利于学生自由选做实验，笔耕论文，又有利于教学的组织与安排。第一层次为经典验证型实验，是各学科专业最基础的实验，可以保留一些传统经典实验，对原有实验进行精简、整合、优化，注重吸收新知识、新方法和新成果。第二层次为课程间综合型实验，是指实验内容涉及本课程相关课程综合知识的实验，主要培养学生综合运用知识的能力。要求学生掌握测控系统的构成，能分析测控系统中的一些基本情况，提出优化方案并通过实验手段得以实现。

　　第三层次为综合、创新型实验，主要是为培养学生的综合和创新能力而开设的，通过几个综合性的大型实验，让学生从设计、组装、测试及数据处理得到一个全过程的完整锻炼。

　　(二)实验教学管理改革经过实验教学体系的改革后，也应对实验教学管理进行相应的改革。对于经典验证型实验我们还是沿用以前的做法，实行实验项目跟课程，主要还是仪器设备的使用及验证课程的理论。对于第二、第三层次的实验我们实行项目学习的方法，各本专业老师均需提一些项目，这些项目放在一个统一的项目库里，让学生在项目库里选项目，项目也相对划分为两个层次，第一层次主要是针对大二学生，项目基本上都是比较容易的，但是能激发学生的专业兴趣，这是一个非常好的尝试，对学生了解专业非常有帮助。第二层次针对大三、大四学生。该类实验为教师负责制，按目标驱动法规划实验项目，要求学生先申请，与相关教师组成课题小组，共同商讨，制定实验目标，然后围绕既定目标，学生自己拟定实验方案，设计或选用实验设备，测定和分析实验数据，归纳和评价实验结果。或通过计算机仿真技术，对系统或结构进行设计、模拟和调校。因此该层次实验只给定实验目的要求和实验条件，由学生自行设计实验方案并加以实现，学生在设计性实验中可充分表达自己的意见，按照自己的方式对实验进行设计和展开，增强学生的投入意识和责任感，使实验变为学生自创活动，易于调动他们的主观能动性。

　　(三)完善实验室管理机制，建立与健全教学实验室的开放机制教学实验室实现全天候开放，部分实验室实现时间、空间、实验项目等全方位开放，提高实验室的利用率与效益。建立适应实验室教学开放管理的实验教学网络资源平台和网络管理平台，提高实验教学的质量。

　　切实提高实验人员的整体素质及待遇，发挥大家的积极性。设立实验技术研究与开发专项基金，建立立项、申报、鉴定、评审、奖励等配套政策，调动实验技术人员进行实验理论研究、仪器制作和设备更新改造，开发创新性、设计性、综合性实验项目的积极性，提高实验水平。设立学生创新基金，实施大学生科技创新计划，包括第二课堂科技活动、社会实践活动、科技竞赛等，建立奖励、与毕业证、学位证挂钩等配套政策，实行实验成绩不及格计入学生留降级，或实行重修，增加学生、教师对实验教学的重视程度。

　　(四)实验室建设的改革结合实验教学改革的情况，对实验室建设提出更高的要求，由于财力、实验场所等多方面的局限，不可能所有的实验室都建成大而全的格局，只能采用重点建设和分散建设相结合的方法。

　　首先，由任课老师提出一些具有创新性的实验项目，学校开展评估和立项，被立项的实验项目将获得学校资金资助。利用此方法，测控专业构建了很多有特色的本科实验项目。

　　其次，对于基础验证型实验设备应该充分考虑学生的人数，做到标准配置，也可以是学校的大平台建设。对于综合性层次的实验室建设，主要是提出几项具有较强综合工程实践的实验项目，并围绕这几项项目进行合理规划实验设备的购置并鼓励教师自主研发实验设备，最好是开放式的实验设备，学生可以根据具体需要自行选择实验设备，构造合适的实验系统，数量应该在合理的范围。对于设计性的实验项目，设备的台套数不要太多，主要是要做到全面，可以供学生选择的面较广。

　　最后，为了解决实验室建设和实践教学中出现的种种矛盾，在现有教育资源状况下，对实验室的建设提出了走实物与虚拟实验室相结合的改革之路。这样可以融合实物实验室和虚拟实验室的优点，相互弥补二者的不足，弥补实验室硬件更新慢、各实验室水平差异大与建设资金不足等问题。应该购置一些仿真软件，学生将设计好的系统，先在仿真软件上进行运行、调试，通过后再进行实物调试，以降低实验成本。

　　四、结束语实验教学作为培养学生实践能力、动手能力的主要途径，在高校测控技术与仪器专业教学工作中有着重要地位。在测控技术与仪器专业实验教学中应该坚持以人为本，培养学生实践能力、创新能力的原则，以确保我国测控技术与仪器专业应用型人才的大量输出。因此，针对测控技术与仪器专业实验教学的改革工作有着十分重要的现实意义，改革工作早已成为我国实验课教学发展的必然趋势。测控技术及仪器专业本科实验教学改革及实验室建设的思路在我校初步的执行，取得较好的效果，学生的实验热情较高，得到了学生的认可，但还存在很多新的问题。加强实验室建设和实验教学改革将是我们后续开展研究的重要内容。