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仪器仪表学科发展战略研究报告

时间:2022-10-20 百科知识 版权反馈
【摘要】:要求各教学指导委员会全面开展学科专业发展战略研究并在此基础上制定各个学科专业的人才培养规范、教学规范,引导高等学校学科专业教学改革与建设,指导学科专业评估;促进学科专业教学改革、建设与管理,提高理工科教育质量和水平。由此,仪器仪表学科教学指导委员会责成天津大学、清华大学、浙江大学、北京理工大学、长春理工大学等学校负责“仪器仪表学科战略发展研究”课题的研究工作,天津大学为牵头单位。

仪器仪表学科发展战略研究报告

教育部高等学校仪器科学与技术教学指导委员会

(2007年7月)

一、引言

近年来,我国高等教育实现了跨越式发展,目前面临着“巩固、深化、提高、发展”的新的历史任务。为了加强对高等院校教学工作的宏观管理,引导高等院校专业教育的正确发展方向,教育部高教司2003年下发了《关于理工科各教学指导委员会研究课题立项的通知》(教高司函[2003]141号)。要求各教学指导委员会全面开展学科专业发展战略研究并在此基础上制定各个学科专业的人才培养规范、教学规范,引导高等学校学科专业教学改革与建设,指导学科专业评估;促进学科专业教学改革、建设与管理,提高理工科教育质量和水平。由此,仪器仪表学科教学指导委员会责成天津大学、清华大学、浙江大学、北京理工大学、长春理工大学等学校负责“仪器仪表学科战略发展研究”课题的研究工作,天津大学为牵头单位。课题组以教育部对理工科各学科专业发展战略研究内容的要求为纲,以仪器仪表学科为对象,追溯学科(专业)发展的历史沿革,把握学科目前的发展态势,了解仪器仪表行业的现状与发展趋势,探讨学科专业质量、规模、结构、效益情况及其相互关系,预测仪器仪表专业今后5年左右的社会需求状况,研究学科专业人才培养规格与培养模式的演变规律,提出学科专业教学改革与创新的重大研究和建设课题,提出学科专业今后5年左右的改革与发展思路和重要政策建议。

按照“教高司函[2003]141号”文件“各教学指导委员会要从学科专业发展战略研究和制定专业规范开始,加强教育与科技经济和社会的结合,开放研究过程。各教学指导委员会应联合对应的行业协会或学会开展研究工作,要广泛吸收学校、行业、用人单位等各方面的意见和建议”的要求,仪器仪表学科战略发展研究课题组除有高等院校参加外,还聘请了国内知名仪器仪表研究所和仪器仪表学会资深专家参加。

课题研究组于2003年11月开始立项工作,2004年1月教育部批准立项,同年2月课题组开始工作。在课题的研究过程中,课题组根据仪器仪表学科近年来发展快、新上马学校多、涉及行业广的特点进行了比较广泛的调查,在掌握了较多的第一手资料后,着手该报告的起草工作。2004年5月完成初稿,而后半年的时间内分别在上海、天津、长沙召开专业教学会议征求意见,三易其稿,于2004年12月报教育部审批。2005年7月教育部教高司函[2005]137号文件下达审批意见,根据审批意见课题组又一次进行修改形成本文。

二、仪器仪表类专业发展的历史沿革

1.创建仪器类专业的历史背景

仪器仪表广泛用于制造业、能源、环保、航空、航天、国防工业以及科学研究等部门,是观察、测量、计算、记录和控制自然现象与生产过程的工具。新中国成立前,我国没有独立完整的仪器仪表工业。新中国成立后,1951年我国即着手第一个五年计划的编制工作。“一五”期间国家陆续建立了一批大型骨干工业企业和国防工业,而这些企业中必须配备大量的仪器仪表,国家急需仪器制造业方面的专门人才。为此,中央决定在高等学校设立仪器类专业,培养新中国自已的仪器仪表专门人才。

1952年全国高校院系调整后,中央教育部委托天津大学筹建“精密机械仪器专业”,委托浙江大学筹建“光学仪器专业”。这是新中国成立后在我国高等学校中最先设置的仪器仪表类专业。而后,随着国民经济的大发展和国防事业的需要,各行各业对相关仪器仪表的需求不论是数量上还是品种上都愈来愈大,愈来愈广。为适应这种社会需求,国内不少高校,如清华大学、哈尔滨工业大学、合肥工业大学、上海交通大学、长春理工大学(原长春光机学院)、北京理工大学、北京航空航天大学、南京航空航天大学等也相继成立了仪器仪表专业,并且随着服务行业的不同,电测仪表、热工仪表、航空仪表、导航仪表、自动化仪表、石油地球物理仪器等仪器仪表专业相继诞生。截至1966年文化大革命前,全国共有三十余所院校设有十几个仪器仪表类专业,分属教育部、机械部、电子部、石油部、国防科委等部委领导。

仪器仪表类专业的建立为有计划地培养能够独立进行仪器设计、制造、使用维修、科学研究的高层次工程技术人员奠定了基础。

2.仪器仪表类教学指导委员会历史回顾

1962年10月,由教育部高教司工科处主持在天津召开仪器仪表类教材编审委员会筹备会,国内各主要高校均派代表参加。

1963年4月,全国高校仪器仪表类教材编审委员会在天津正式成立。教材编审委员会主持学校为天津大学,委员会下设精密仪器、光学仪器和自动化仪表三个专业。会议制定了各专业教学计划,确定编写各课教材的负责学校。此次会议是具有历史意义的一次会议,从此全国高校有了一个具有重要参考作用的教学计划,对各高校的专业建设起到了指导作用。

会后各专业又分别召开教材编写会议,讨论教材编写大纲,确定编写分工。后由于各种政治运动影响,各门教材均未能出版。“文化大革命”开始后教材编审委员会停止工作。

改革开放后教材编审委员会逐步恢复工作。1978年10月由第一机械工业部负责召开全国有关高校对口机械部各专业负责人参加的专业座谈会,350余人参加,会议历时约10天。会议按专业分组,在各校交流情况的基础上制定了教学计划,同时确定了各门课程教材的编写负责人。

1983年,仪器仪表类专业教材编委会成立,编委会仍下设精密仪器、光学仪器和自动化仪表三个组。同年9月在长春,在机械工业部教育局的支持下,召开了仪器仪表类专业教材编委会成立大会,会议中心议题是修订新的教学计划。

1987年,国家机械委教育局决定取消教材编委会,组建新的专业教学指导委员会。同年10月,在长春市南湖宾馆召开了全国机电类各专业教指委主任、副主任会议,仪器仪表教学指导委员会的主持学校是天津大学。在这一届教学指导委员会任职期间,第一次制定了专业人才培养规划。

1996年,全国高校工科专业由相应工业部门实行归口管理。机电类专业教学指导委员会由机械部管理。第二届机电类专业教学指导委员会于1996年4月15日在北京成立。机电类专业分为机械工程类(主持学校为华中工学院)、材料工程类(主持学校为哈尔滨工业大学)、电工及自动化类(主持学校为浙江大学)、仪器仪表类(主持学校为天津大学)、动力工程类(主持学校为西安交通大学)5个专业教学指导委员会,下设22个教学指导小组。仪器仪表类专业教学指导委员会下设光学技术与光电仪器、检测技术及仪器仪表、精密仪器3个教学指导小组。整个仪器仪表类专业教学指导委员会(含小组)共有46名委员,来自27所院校。

另外,各部委如电子部、石油部、国防科工委等也相应成立专业教学指导委员会,电子仪器及测量技术、石油地球物理仪器、航行仪表、导航仪表等专业分属不同的专业指导委员会,属不同部委领导。

2000年,全国高校专业统归教育部管理,教育部遂开展高等学校理工科教学指导委员会调整工作。2000—2005年仪器仪表教学指导委员会由14所高校的14名委员组成,主持学校为天津大学,主任委员为胡小唐教授。

3.仪器仪表学科人才培养规格与培养模式的演变规律

1)由专才教育向通识教育转变

“文化大革命”前,我国的高等教育基本上按苏联的教育模式进行,尤其是仪器仪表专业更是在苏联专家的直接帮助下成立的。我国最早的仪器仪表专业教学计划和教学大纲以苏联鲍曼工学院和莫斯科机床工具学院的教学计划和教学大纲为蓝本编写,主要教材译自苏联仪器仪表专家著作。人才培养也按照苏联模式,专业下又设若干专门化,而后专门化又逐步发展为新的专业。仪器仪表类专业按服务行业及用途的不同细分为多个专业。截至1966年,仪器仪表类学科设有计量仪器、计时仪器、光学仪器、热工仪表、航行仪表、导航仪表、自动化仪表、电子测量仪表、石油地球物理仪器等等十几个专业(不包括军工口),实行“专才”教育。由于仪器仪表类专业的专业划分很细,专业数目不断扩大,尽管1985年国家教委对部分专业面过窄的专业进行了调整,但我国高等教育真正开始从“专才教育”向“通识教育”转变是在1998年教育部颁布普通高等学校本科专业目录后。在此次专业调整中,精密仪器、光学技术与光电仪器、检测技术及仪器仪表、电子仪器及测量技术、无线电计量测试等十个仪器仪表类专业合并为一个专业——测控技术与仪器专业,仪器仪表人才的宽口径通识教育从此开始。

2)人才培养规格向多样化发展

高等教育人才的培养模式要以社会需求为根本,与经济形式相适应。在人才培养规格上也是这样。仪器仪表学科初建之时(20世纪50年代),主要填补国内仪器仪表行业的空白,培养了大量的本科生。20世纪60年代,在仪器仪表行业已有初步基础之时,开始了研究生教育和创新人才培养。改革开放以后,随着经济转型,研究生教育大规模发展。近年来,随着高等教育从精英教育向大众教育转变,又产生了仪器仪表学科的专科教育,形成了仪器仪表学科的多层次教育格局。

3)仪器仪表专业人才的复合型特征日渐凸显

仪器仪表学科由多学科交叉形成,仪器技术是高新技术的综合应用。学科属性决定了仪器仪表学科知识更新快、仪器仪表专业人才是复合型人才的特点,这种特点随着科学技术的飞速发展愈发突出。仪器仪表的内涵不断扩充,从单一的机械结构发展到涉及光、机、电、算等多学科内容,集当今各种高新技术于一身的现代化高科技产品。学科内容的扩充使得仪器仪表人才的知识结构不断调整更新,覆盖的知识面越来越宽,复合程度越来越大,社会适应性也越来越强。

4)社会需求是专业发展的原动力

从我国仪器仪表专业50年的发展历史可以看出,社会需求是专业发展的原动力。

“一五”时期,国家开始进行社会主义建设,仪器仪表专业诞生。20世纪50年代后期,进入社会主义建设高潮时期,仪器仪表专业队伍迅速扩大。改革开放以后,社会主义市场经济兴起,仪器仪表专业再度发展。2000年后,仪器仪表专业得以长足发展。

另外,人才的培养模式也必须适应社会的需求。新中国成立初期,计划经济指导下的高等教育必然以适应计划经济的模式办学,“短、平、快”的专才教育也确实解决了国内百废待兴、急需仪器仪表人才的燃眉之急。然而,随着市场经济的发展,教育也必须发生相应的变化。自主择业、双向选择的就业方式,必然呼唤通识教育。

三、仪器仪表

1.仪器仪表在当代社会的地位与作用

仪器仪表在人类的生产活动、军事技术、科学研究中扮演着重要角色,且随着科技的发展其角色的重要性愈发突出。

在国民经济运行中,仪器仪表是“倍增器”,对国民经济有着巨大的辐射作用和影响力。美国商业部国家标准局20世纪90年代中期发布的调查数据表明,美国仪器仪表产业的产值约占工业总产值的4%,而它拉动的相关经济的产值却达到社会总产值的66%,仪器仪表发挥出“四两拨千斤”的巨大倍增作用。事实上,现代化大生产,如发电、炼油、化工冶金、飞机和汽车制造等,离开了只占企业固定资产大约10%的各种测量与控制仪器仪表装置就不能正常安全生产,更难以创造巨额的产值和利润。专家们形象地把仪器仪表比喻为国民经济中的“卡脖子”产业。

在科学研究中,仪器仪表是“先行官”。离开了科学仪器,一切科学研究都无法进行。发展高新技术必须要有先进的仪器仪表作依托,现代仪器仪表是发展高新技术必需的、重要的手段和技术基础。在重大科技攻关项目中,几乎一半的人力和财力都是用于购置、研究和制作测量与控制的仪器设备。诺贝尔奖设立至今,众多获奖者都是借助于先进仪器的诞生才获得重要的科学发现,甚至许多科学家直接因为发明科学仪器而获奖。据统计资料显示,近80年来获诺贝尔奖获得者中同科学仪器有关的达38人。1992年诺贝尔化学奖获得者R.R.Ernst说:“现代科学的进步越来越依靠尖端仪器的发展。”基因测量仪器的问世,使世界基因研究计划提前6年完成就是最好的证明。在神舟2号至神舟5号上,共有185台(套)科学仪器装置,为神舟5号飞船的成功发射并获取大量宝贵的飞行试验数据和科学资料作出了重要贡献。要加快科学研究和高技术的发展,仪器仪表必须先行。

在军事上,仪器仪表是“战斗力”。仪器仪表的测量控制精度决定了武器系统的打击精度,仪器仪表的测试速度、诊断能力则决定了武器的反应能力。先进的、智能化的仪器仪表已成为精确打击武器装备的重要组成部分。1991年海湾战争中美国使用的精密制导炸弹导弹只占8%。12年后的伊拉克战争中,美国使用的精密制导炸弹和导弹达到了90%以上,这些先进武器都是靠一系列先进的测量与控制仪器仪表系统装备实现其控制功能的。1994年美国国防部成立了“自动测试系统执行局”,以统一海陆空三军的测试技术、产品与标准,保证立体作战方式的有效实施。现代武器装备几乎无一不配备相关的测量控制仪器仪表。

现代仪器仪表还是当今社会的“物化法官”。在检查产品质量、监测环境污染、检查违禁药物服用、识别指纹和假钞、侦破刑事案件等方面,无一不依靠仪器仪表进行“判断”。

仪器仪表在关注生产活动、军事技术、社会服务与科学研究的同时,也开始走进家庭,成为提高人们生活质量的重要手段。仪器仪表在实验教学、气象预报、大地测绘、诊治疾病、指挥交通、探测灾情等社会生活许多领域都有广泛应用,遍布“农轻重、海陆空、吃穿用”。

中共十六大报告中指出,要以信息化带动工业化,以工业化促进信息化,走出我国一条新型工业化的道路。而在这个进程中,仪器仪表既肩负着以信息化带动工业化的重任——是改造传统工业的必备手段,又扮演着以工业化促进信息化进一步发展的重要角色——是信息化的重要内容和主要标志。因此,无论是信息化还是工业化,如果没有先进仪器仪表的支撑是完全不可能实现的。

2.我国仪器仪表产业的现状

经过几十年特别是近十年来的建设与发展,我国仪器仪表已经初步形成产品门类品种比较齐全、具有一定生产规模和开发能力的产业体系,成为亚洲继日本以后的第二大仪器仪表生产国。

“九五”以来,尤其是近3年来,我国仪器仪表发展很快,形势很好,主要体现在以下几个方面。

(1)仪器仪表行业工业总产值和销售收入年平均增长率均超过12%,2003年和2002年增长率分别达到26.2%和25.4%。

(2)技术先进的具有国际竞争力的产品不断涌现。特别是国产工业控制系统DCS水平显著提高,已经承接30万千瓦发电机组60套,一半投入运行良好,并在60万千瓦发电机组新建工程国际招标中中标,具备了国际竞争能力。横河川仪公司生产的中高档压力/差压变送器年产量突破7万台,进入世界前10名。科学仪器中,一批具有自主产权的成果,如微波等离子体炬光谱仪、微型电动色谱系统、毛细管电泳—电化学发光检测仪等,正跨入国际先进行列。

(3)仪器仪表产品进出口贸易迅速增长,2003年进出口总额达121亿美元,出口29.5亿美元,同比2002年增长52.6%,出口产品中已经有技术含量较高的工业控制系统和精密科学仪器。2002年我国出口的物理和化学分析用仪器总值为0.32亿美元,仅为美国出口的1%,而2003年该仪器出口总值跃升为1.25亿美元,年增长291%,达到美国出口的3.3%。中低端数字万用表出口占据世界市场份额的60%,出口地区不只限定亚洲、非洲,许多产品已经进入欧美市场。

(4)我国仪器仪表企业体制发生了巨大变化。三资企业销售收入占全行业40%以上,利润占全行业53.6%。民营企业紧随其后,而且加大了投资力度,如正泰集团投资1亿元人民币进入工业自动化仪表行业,时代集团兼并了全国最大的试验机企业济南试金集团。浙江中控技术(集团)公司、上海新华控制技术公司和北京和利时系统工程公司3家民营企业已经发展为全国最有实力的工业控制系统公司,年销售收入均超过5亿元人民币,而且发展势头良好。

虽然我国仪器仪表产业有了较大发展,但还远远不能满足国民经济、科学研究、国防建设以及社会发展等各个方面日益增长的迫切需求。我国仪器仪表产品大部分属于中低档产品,技术水平相当于20世纪90年代初中期国际水平,高端大型仪器几乎全部依赖进口。2003年我国仪器仪表进口总额91.5亿美元,相当于国内全行业总产值的73%,除去出口部分,我国国产仪器仪表大约只占国内市场份额的51.4%,缺口很大。当然这是就市场销售总额而言,但反映出的现状却是严峻的。

我国仪器仪表落后于国际先进水平,差距是全方位的,包括产品技术方面的差距和企业综合实力上的差距。

产品技术方面的差距主要表现在4个方面。

(1)产品的可靠性较差。对基础技术和制造工艺的研究不够,一些影响可靠性的关键技术,如精密加工技术、密封技术、焊接技术等至今还没有得到很好的解决,导致产品性能不够稳定和可靠。现有国内产品与国外产品的寿命大致要相差1~2个数量级。

(2)产品的性能、功能落后。现有国内产品在测量精度上要与外国产品相差1个数量级。在功能上,目前外国产品智能化程度相当高,通过对原始信息的数字处理,更好地排除了外部干扰对信息的影响,提高了产品的耐环境性和测量真实性。而国内现有产品普遍智能化程度较低。另外,产品的网络化在国外已经进入实用阶段,而我国基本上处于摸索阶段。

(3)产品技术更新周期长。当今国外产品的更新周期为2~3年,新技术的储备往往可以提前到10年。而我国企业往往通过引进外国技术来实现一代产品的更新,引进后又不能很好地消化吸收,在新产品开发方面原创性成果很少。一些采用新原理的产品,在我国还处于空白状态。科研院所在跟踪新技术方面虽然有成果,但与企业结合产业化相当艰难。

(4)缺乏针对使用对象开发专用解决方案。国外近年仪器仪表的发展趋势是开发仪器仪表与应用对象紧密结合的软件产品,最终向用户提供个性化的解决方案。例如针对60万千瓦火电机组的机组性能计算软件、炼油工艺的优化软件、专门用于医疗仪器的图形处理软件等。我国企业在这方面尚未形成产业。

综合实力上的差距不小,主要体现在以下3个方面。

(1)行业规模小,仪器仪表行业的总产值较低。不仅是绝对量小,在经济总量中的比例也很小,现有仪器仪表工业的产值仅为工业总产值的1.79%,国民经济总值的0.8%。仪器仪表行业的企业绝大多数是中小企业。全行业有规模以上企业1 887个,年销售额超过10亿元人民币的不足15个。最大的科学仪器企业上海精密科学仪器公司2003年销售额2.8亿元人民币。仪器仪表行业缺乏综合实力强的“旗舰”企业。而美国贝克曼等9家科学仪器公司全球销售额都在10亿美元以上,2003年在中国的销售额都超过3 000万美元。国内企业的单产品市场动作能力较强,但缺乏综合实力,在人力、财力方面都不能在市场上与外国跨国集团抗衡。因此,在市场竞争方面处于弱势。企业缺乏大型工程的系统集成配套能力。

(2)企业劳动生产率低。由于仪器仪表属于高科技产业,低劳动力成本的作用不明显。国内企业管理水平普遍低于外国企业,因此,制造高技术含量产品的企业的劳动生产率远低于外国企业。

(3)企业技术开发投入普遍不足。由于国内企业几乎全部是中小型企业,在人力、财力方面都不能支持足够的、长期的技术创新投入。以科学仪器为例,一般国外公司的开发投入占销售额的10%,而我国仅占3%,投入差额是非常巨大的。

3.仪器仪表的发展趋势

1)发展科学仪器己成为国家的一项战略措施

现代仪器仪表的发展水平,是国家科技水平和综合国力的重要体现,仪器仪表制造水平反映出国家的文明程度。为此,世界发达国家都高度重视和支持仪器仪表的发展,美、日及欧洲等发达国家和地区早已制定各自的发展战略并锁定目标,有专门的投入,以加速原创性仪器的发明、发展、转化和产业化进程。发达国家中的科学仪器的发展,已从自发状态转入到有意识、有目标的政府行为上来。

前已提及,美国对仪器仪表的发展给予高度重视和支持;日本科学技术厅把测量传感技术列为21世纪首位发展的技术;德国大面积推广了应用自动化控制仪器系统,使用6年时间就增加了350%的市场,保证了劳动生产率增长1.9%;欧共体制定第三个科技发展总体规划,将测量和检测技术列为15个专项之一。我国政府在国民经济和社会发展第十个五年计划纲要中明确指出“把发展仪器仪表放到重要位置”,国家发改委和科技部列专项支持仪器仪表发展,今年(指2007年。编者注)国家制定中长期科学和技术发展规划对仪器仪表也给予了高度的重视。

2)仪器科学与技术的发展

当今科学仪器技术最引人注目的发展是在生物、医学、材料、航天、环保、国防等直接关系到人类生存和发展的诸多领域中。研究的尺度深入到介观和微观,要求不仅能确定分析对象中的元素、基因和含量,而且能回答原子的价态、分子结构和聚集态、固体结晶形态、短寿命反应中间产物的状态和生命化学物理进程中的激发态;不但能提供在自在状态下的分析数据,而且可作表面、内层和微区分析,甚至三维立体扫描分析和时间分辨数据。从而,发展高分辨率、高选择性、高灵敏度的活体动态研究技术、原位技术、非接触(无损)测定技术等已成为趋势,发展超快时间分辨和超高空间分辨技术已成为仪器发展新的追求目标。

研究的对象和过程已从静态转入动态。国际上正在大力发展集采样、样品处理(制作)、自动检测分析和结果输出于一身的流程分析系统,发展现场和实时的研究手段。生命科学等复杂体系研究的瓶颈是缺乏灵敏、有效和快速的现场或实时的研究手段,解决这一问题的突破口在于发展新的检测理论和新的检测仪器。

3)现代仪器的发展方向

现代仪器的发展趋向智能化、微型化、集成化、芯片化和系统工程化。利用现代微制造技术、纳米技术、计算机技术、仿生学原理、新材料等高新技术的科学仪器已成为主流,如微型全化学分析系统、微型实验室、生物芯片、芯片实验室等。如正在发展的芯片型自动分析元件,不仅仅有测试功能,而且还可以执行分离、反应等操作。综合这些芯片的功能将组成微型的分析仪器,进而形成芯片实验室。这些分离分析元器件可做在玻璃、石英或塑料基体上,大小犹如芯片,但是具备某些“传统”分离、分析仪器的功能。

在微型元器件、微处理器高度发展的基础上研究和开发小型价廉而又准确可靠的家用和个人分析仪器看来可能有广大的市场容量。

信息技术的飞速发展,给仪器仪表带来的又一个重大变化就是测试仪器网络化。由于仪器的自动化、智能化水平的提高,多台仪器联网已推广应用,虚拟仪器、三维多媒体等新技术开始实用化。因此,通过Internet,仪器用户之间可异地浏览和交换信息,厂商能直接与异地用户交流,能及时完成如仪器故障诊断、指导用户维修或交换新仪器改进的数据、软件升级等工作。仪器操作过程更加简化,功能更换和扩张更加方便。网络化测试系统(仪器)是今后测试技术发展的必然道路。

另外,在一些重大科学前沿研究中,测试及研究手段成为重大而复杂的科研工程,如大型天文望远镜、高能粒子加速器、航天遥感系统等都是由诸多高新技术武装起来的分系统集成。

总之,随着科学技术尤其是电子信息技术的飞速发展,迫切需要数字化、智能化、网络化、微型化、多功能化的现代仪器解决科学问题。特别是进入21世纪以来,随着计算机网络技术、软件技术、微纳米技术的发展,测控技术出现了虚拟化、远程化和微型化的发展趋势。现代化仪器应是高新技术包括集传感器技术、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产品,其用途也从单纯数据采集发展为集数据采集、信号传输、信号处理以及控制为一体的测控过程。

四、仪器科学与技术学科

1.仪器科学与技术学科的任务与定位

制造工程在发展过程中形成了能量、信息和材料技术三大领域,其技术装备分别称为机器、仪器仪表和器械。其中,机器是以能量流和能量转换为主的技术系统,仪器仪表是以信息流和信息变换为主的技术系统,而器械则是以材料变换为主的技术系统。

当前科技界普遍认为,信息技术由四大部分组成,即信息获取、信息传输、信息处理与信息应用。这四部分组成了一个如图1所示的信息链。信息链的源头——信息获取,即是仪器科学与技术学科的研究范畴。

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图1 信息技术的四个组成部分及其信息链

仪器科学与技术学科的基本任务是研究信息获取技术,研究信息相关物理量的测量方法,并解决如何准确获得和处理信息的信号问题,为被测信号(或数据)正确、可靠的传输提供必要的技术支持。并针对信息获取、变送传输、数据处理和执行控制等部分的需要,研究在相关的信号产生、对象追踪、状态反馈、信息传送、动作控制、结果输出等技术环节中应用的控制技术与方法。

仪器技术是一门工程应用技术,具有鲜明的时代性,其内涵随着科学技术的发展与时俱进。仪器已从单纯机械结构、机电结构发展成为集传感器技术、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产品,其用途也从单纯数据采集发展为集数据采集、信号传输、信号处理以及控制为一体的测控过程。现代仪器仪表涉及机械学、光学、电学和计算机科学等学科知识,仪器仪表学科成为以机械学、光学、电学和计算机科学等学科为基础而形成的多学科交叉的边缘学科。特别是进入21世纪以来,随着计算机网络技术、软件技术、微纳米技术的发展,仪器技术出现了智能化、虚拟化、远程化和微型化的发展趋势。回顾仪器仪表的发展历史,展望仪器仪表的未来前景,很清晰地显现出仪器仪表学科的特点:仪器科学是以多学科理论作支撑而形成的交叉学科,仪器技术是以多种工程技术为支持的集成技术,其结构如图2所示。

需要说明的是,尽管仪器技术是信息链上的一环,信息技术也成为现代仪器的主要内涵,但其学科内涵和技术特点又有别于信息类学科。首先是学科基础的不同,仪器科学的基础理论来源于物理学、数学等自然科学和基础科学,技术科学则与机械学、光学、电学、计算机科学等学科紧密相关,学科的交叉性要求从事仪器科学与技术的人员具有宽、厚、广的学科基础。其次,仪器科学与技术学科的结构内容与信息类学科(如自动化学科、电子信息学科)虽有重叠,但各自的研究目标和侧重点不同,“测量、控制、仪器”是描述仪器仪表类专业的关键词,也是区别于其他信息类专业的特征点。仪器科学与技术学科所进行的测量研究,主要从信息获取技术上掌握对相关物理量的测量方法并解决如何准确获得信息的信号与数据处理方法,为被测信号(或数据)正确、可靠的传输提供必要的技术支持。仪器科学与技术学科所涉及的控制技术是针对信息获取、变送传输、数据处理和执行控制等部分的需要,研究在相关的信号产生、对象跟踪、状态反馈、信息传送、动作控制、结果输出等技术环节中应用的控制技术与方法。仪器则体现了该学科系统性、完整性、集成性的特征。

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图2 仪器科学与技术学科的结构

总之,仪器仪表学科是应科学技术的需求而产生,以多个学科的交叉融合而形成,集各种工程技术于一体的一门技术科学。

2.仪器技术的特点

仪器是认识世界的工具,是人们用来对物质(自然界)实体及其属性进行观察、监视、测定、验证、记录、传输、变换、显示、分析处理与控制的各种器具与系统的总称。仪器的功能在于用物理、化学或生物的方法,获取被检测对象运动或变化的信息,并将获取的信息转换处理成为易于人们阅读、识别、表达的量化形式,或进一步数字化、图像化,直接进入自动化、智能化运转的控制系统。

仪器的实质是信息获取、信息处理、信息利用的工具,而仪器仪表学科则是研究以获取信息为目的的信息转换、处理、传输、存储、显示与应用等技术与装置的应用科学。该学科具有以下特点。

1)仪器技术是信息技术

著名科学家钱学森明确指出:“发展高新技术信息技术是关键,信息技术包括测量技术、计算机技术和通信技术。测量技术是关键和基础。”而测量技术则是仪器技术中的一项重要内容。

现代仪器仪表是对物质世界的信息进行测量与控制的基础手段和设备。1999年美国商务部报告在关于新兴数字经济部分提出,信息产业包括计算机软硬件行业、通信设备制造及服务行业、仪器仪表行业。这一界定在表明仪器仪表行业是信息产业组成部分的同时也说明仪器技术也是信息技术的组成部分。

2)仪器技术是信息技术中的源头技术

信息技术包括信息获取、信息处理、信息传输三部分内容。其中,信息的获取是靠仪器来实现的。仪器中的传感器、信号采集系统就是完成这一任务的具体器件。如果不能获取信息,或信息获取不准确,那么信息的存储、处理、传输都是毫无意义的。因而,信息获取是信息技术的基础,是信息处理、信息传输的前题。仪器是获取信息的工具,没有仪器,进入信息时代将是不可能的。因而,仪器技术是信息技术中“信息获取—信息处理—信息传输”的源头技术,也是信息技术中的关键技术。

3)仪器技术是现代科技的前沿技术

工欲善其事,必先利其器。现代高新技术,如航天、遥感、生物工程、医疗、环保、新材料等领域的研究发展以及各类基础科学实验工作,无一不直接依靠仪器来完成。

现代仪器技术是知识创新和技术创新的基础,电子显微镜、质谱技术、CT断层扫描仪、X射线物质结构分析仪、光学相衬显微镜、扫描隧道显微镜等先进仪器的诞生对人类的科学研究产生了划时代的影响。纵观人类科技发展史不难看出,科技重大成就的获得和科学新领域的开辟往往是以测试仪器和测试技术方法上的突破为先导的。自诺贝尔奖设立至今,已有40人次因为在仪器研制上的贡献获得了诺贝尔物理奖。这一数字足见仪器在基础科学与应用科学领域中重要而特殊的地位。

3.现代仪器仪表发展的关键技术

现代仪器仪表科学技术的发展趋势和特点,决定了仪器仪表发展的关键技术。

(1)传感技术。传感技术不仅是仪器仪表实现检测的基础,也是仪器仪表实现控制的基础。传感技术主要是对客观世界有用信息的检测,它包括:被测量敏感技术,涉及各学科工作原理、遥感遥测、新材料等技术;信息融合技术,涉及传感器分布、微弱信号提取(增强)、传感信息融合、成像技术;传感器制造技术,涉及微加工、生物芯片、新工艺等技术。

(2)系统集成技术。系统集成技术直接影响仪器仪表和测量控制科学技术的应用广度和水平,特别是对大工程、大系统、大型装置的自动化程度和效益有决定性影响,它是系统级层次上的信息融合控制技术。

(3)智能控制技术。智能控制技术是人类以接近最佳方式或通过测控系统以接近最佳方式监控智能化工具、装备、系统达到既定目标的技术,是直接涉及测控系统的效益发挥的技术,是从信息技术向知识经济技术发展的关键,是测控系统中最重要和最关键的软件资源。

(4)人机界面技术。人机界面技术主要为方便仪器仪表操作人员或配有仪器仪表的主设备、主系统的操作员操作仪器仪表或主设备、主系统服务。人机界面技术包括显示技术、硬拷贝技术、人机对话技术、故障人工干预技术等。

(5)可靠性技术。仪器仪表和测控系统的可靠性技术除了测控装置和测控系统自身的可靠性技术外,同时还要包括被测控装置和系统出现故障处理技术。测控装置和系统可靠性包括故障的自诊断自隔离技术、故障自修复技术、容错技术、可靠性设计技术、可靠性制造技术等。

五、仪器仪表专业

1.仪器仪表人才特点

仪器仪表学科的特点决定了仪器仪表人才具有以下特点。

1)是知识面宽的复合型人才

仪器仪表学科属信息学科的范畴,但其人才的知识结构与信息学科的其他专业又有较大不同。仪器科学是多学科交叉而形成的边缘学科的属性要求仪器仪表人才必须具备较丰富的光学、电子、精密机械、传感、误差处理、信号分析等方面的知识,并且随着科学技术的不断发展,仪器科学在人们普遍认同的以光、机、电、算相结合为特征的基础上又向生物、材料等学科迈进。因此,仪器仪表专业的教学安排必须实行“宽基础”。“宽基础”造就了仪器仪表类专业人才“博学”的特征,也使得仪器仪表专业的人才培养目标一直定位于是通晓多学科知识的复合型人才。

2)是知识结构新、具备可持续发展能力的人才

前已述及,仪器技术是各种高新技术的“集成”技术,是科学技术的前沿技术,是对高新技术极度敏感的应用技术。科学技术上新的研究成果和发现(如信息论、控制论、系统工程理论、微观和宏观研究成果)及大量高新技术(如微弱信号提取技术、计算机软硬件技术、网络技术、激光技术、超导技术、纳米技术等)均成为仪器仪表和测量控制技术发展的重要动力。因此,仪器仪表人才的知识结构必须紧随科学技术的发展不断更新,仪器仪表人才还要有较强的自主学习能力,具备可持续发展能力,只有如此才能适应现代仪器仪表的发展。

3)是适应型强、转型快、符合市场经济需要的人才

仪器仪表专业学生较宽的知识面形成了学生适应性强的特点。在双向选择的就业市场中就业率比较高。据不完全统计,各校测控专业学生的入学分数在各自学校均处中下等,但就业情况则处于中上,甚至更好。究其原因,仪器仪表专业学生适应性强、转型快是一重要因素。仪器仪表专业人才就业面宽,适应以下领域:

(1)仪器仪表产业的生产、销售工作;

(2)工业生产,如石油、化工、冶金、电力、轻工、纺织等行业的检测技术与管理工作;

(3)生物、医学、材料、航天、环保等新兴行业、新型仪器的研制工作;

(4)国防工业,从事国防重点项目的研究工作;

(5)MEMS的研究工作,从事微控技术、微加工技术、微光源、微光学系统、微传感器等的研究工作;

(6)IT行业,从事计算机软硬件技术、网络技术的开发工作。

2.仪器仪表学科专业质量、规模、结构、效益情况及相互关系

1)仪器仪表专业办学规模情况

随着国民经济的发展,社会对仪器仪表的需求量越来越大,小到日常生活,大到国家重点工程,仪器仪表无处不在;随着科学技术的发展,仪器仪表的内涵发生了很大的变化,从机械类产品发展到集光、机、电、算于一体的国家重大技术装备;随着现代化、信息化的迅猛发展,仪器仪表的地位越来越高,成为信息产业的一部分。所有这些都使得社会(这里包括生源的意向——招生,和社会的容纳——就业)对仪器仪表学科专业人才的需求与日俱增。在这种市场需求下,仪器仪表专业得到空前的发展。据不完全统计,1966年前我国设有仪器仪表专业的高等院校30余所,1996年发展到近百所,截至2004年,建有仪器仪表类专业的高等院校达160余所(不包括部队院校),其中大约70所院校是在2000年后(包括2000 年)增设的仪器仪表专业。随着我国高等教育规模的扩大,仪器仪表专业的本科生人数也在急剧增加,表1给出我国高等院校仪器仪表专业本科生近几年毕业、招生及在校学生情况。

表1 仪器仪表专业本科生情况  单位:人

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从表1中数据可以看出,2000—2003年,仪器仪表专业每年的招收人数约是毕业人数的2倍,也就是说2000年后较前招生人数翻了一番,在校学生人数基本稳定在2.8万人左右。2004年招生人数又有扩大,在校学生人数达4万人之多。

另外,仪器仪表专业的专科教育也有了长足发展。据2004年统计,建有仪器仪表专科专业的院校大约40所,其中20所院校既建有本科专业也建有专科专业。近几年仪器仪表专业专科学生毕业、招生及在校情况见表2。

表2 仪器仪表专业专科生情况  单位:人

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2)仪器仪表学科专业结构

从仪器仪表技术的发展来看,我国急需有创新能力,有开发、研究现代高端仪器能力的研究型人才。从仪器仪表产业来看,需要大批从事仪器仪表生产、维护和市场销售的应用型、技能型人才。而国内设有仪器仪表学科的高校的办学层次分布大约是:拥有博士学位授予权及博士后流动站培养研究型人才的院校占15%,以培养应用型人才为主要目标的院校占65%,主要培养技能型人才院校占20%。由此可以看出,我国高等学校仪器仪表专业的人才培养层次与社会需求是吻合的,结构是合理的。

3)办学质量、规模、结构及效益之间的关系

在办学规模问题上,仪器仪表类专业已从20世纪90年代末的快速发展阶段到达了平稳巩固阶段。2000年后仪器仪表专业的招生规模基本稳定在8 500人左右,形成了在学人数3.5万人左右的规模。

快速扩大的办学规模反映了社会对仪器仪表专业的需求。但发展速度过快难免会导致生源质量的下降、师资队伍的短缺和教学条件的不足,继而影响办学质量。另外,还有以下几个原因:①我国仪器仪表行业的产业规模不大,其所需求和容纳的人才数目有限;②我国在四个现代化的建设过程中对仪器仪表的需求是大量的,但国内的仪器仪表行业的现状与国际水平相差较大,不能满足国内的实际需要,大量高端仪器仪表从国外进口的现实使得国内的仪器仪表行业仍处在不景气状态,社会急需的仪器仪表人才是产品研发人员,而不是一般的应用型人才;③仪器仪表类学科是交叉学科,专业基础知识面宽,其知识结构涉及光、机、电、算。另外,仪器技术是工程应用技术,实践性很强。以上因素致使该专业对办学条件要求较高。从保证教育质量的角度来考虑,仪器仪表类人才的培养不宜过度扩张。但招生规模较小,对专业和学科的发展不利。在我国研究生培养目前主要靠“近亲繁殖”的背景下,一定规模的本科生是确保研究生生源的基础,若本科生人数不足,将对研究生教育的发展产生较大影响,尤其是近几年,正值研究生教育大力发展的阶段,这个问题更凸现出来。因而,无论是从国家对仪器仪表人才的需求,还是仪器仪表学科本身的发展来看,都需要一定规模的本科教育,但要扩张有度。对于已发展到目前规模的仪器仪表学科,当务之急是规范、提高。在规范、提高的基础上再寻求更好的发展。另外,鉴于现代仪器仪表高新技术密集的特点,仪器仪表学科更要在大众化教育的基础上注重培养尖子人才、创新人才,以满足我国仪器仪表行业向高端仪器进军的需要。

3.仪器仪表人才今后五年左右的社会需求

1)仪器仪表的市场需求

据国家海关和有关行业部门统计,2003年中国国内仪器仪表市场总需求量达到1 436.43亿元人民币,其中包括进口仪器仪表91.5亿美元(约合759.45亿元人民币)。国内生产的仪器仪表市场需求量的年增长率达25.8%,而进口仪器仪表市场需求量的年增长率更达到67.8%。

根据仪器仪表行业“十五“规划对市场需求的预测和仪器仪表行业2003年发展态势分析,2003年国内仪器仪表市场的需求增速明显高于原来的预测。结合我国国民经济、科学技术和国防建设情况,在相当长一段时期内,国内仪器仪表市场需求的平均年增长率保守估计不会低于15%。因此,中国仪器仪表未来总体需求大致是:2004年1 652亿元,2005年1 900亿元,2006年2 185亿元,2007年2 512亿元,2008年2 899亿元,如图3所示。未来5年间平均年市场总需求量为2 227亿元,相当于268亿美元。进口仪器仪表所占份额如近两年不增,后三年每年能下降3个百分点,则中国仪器仪表市场对进口仪器仪表的未来总体需求大致是:2004年105亿美元,2005年121亿美元,2006年131亿美元,2007年142亿美元,2008年153亿美元,如图4所示。未来5年进口仪器仪表平均年市场总需求量为130.4亿美元。

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图3 中国仪器仪表未来五年总体需求

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图4 中国仪器仪表未来五年对进口仪器总体需求

根据“十五”前三年仪器仪表行业生产和市场销售情况,特别是2003年的情况看,电力、公用设施工程、环保、医疗、商品质量检验、住宅建设、汽车、农林牧渔等行业对仪器仪表的需求旺盛,正成为市场需求的热点。2003年国内生产和销售年增长率超过25%的仪器仪表有:工业自动化仪表和控制系统,年增长率31.5%;电工仪器仪表,年增长率35.9%;环境测量专用仪表,年增长率33%;汽车仪表,年增长率35.9%;农林牧渔专业仪器仪表,年增长率39.7%;地质勘探和地震预报专业仪器,年增长率28.4%;核辐射测量仪器,年增长率125.8%;光学仪器,年增长率41.2%;衡器,年增长率31.7%。2003年增长率超过25%的进口仪器仪表有:工业自动化仪表和控制系统,年增长率75.7%;电工仪器仪表,年增长率40.1%;电子测量仪器,年增长率26.7%;光学仪器,年增长率125.2%;实验分析仪器,年增长率44.6%;医疗仪器,年增长率228%;衡器,年增长率103%;大地测绘专用仪器,年增长率43.8%;绘图计算及测量仪器,年增长率27.4%。

2)仪器仪表类专业人才的需求

鉴于仪器仪表行业未来5年的大发展,社会对仪器仪表人才的需求也会不断增长,并且会遍布各行各业,分布于各个层面。

由于仪器仪表遍及各行各业,所以社会的需求量大。仪器仪表人才既适于从事仪器的开发与研究、生产制造,又宜于进行仪器的使用维护,所以可以从事各个层面的工作。又因为仪器仪表专业知识面宽,是复合型人才的特点,所以仪器仪表学科毕业生的服务行业不仅限于仪器仪表,近几年的毕业生走向表明,IT行业也是仪器仪表人才的一个较大的吸纳点。

总之,仪器仪表专业一方面有快速发展的行业市场,也有遍布各行各业的使用市场,其社会容纳量是大的;另一方面,宽基础、复合型知识结构又使得仪器仪表人才具有转型快、适应性强的特点。二者的融合使得仪器仪表人才无论从市场需求,还是适应市场都有很大的余地,所以其就业前景是好的。预计未来5年,仪器仪表专业毕业生的就业不成问题。

六、仪器仪表学科专业今后5年左右的改革与发展思路和重要政策建议

1.改革与发展思路

1)进一步转变教育观念与教学思想

从20世纪90年代开始,特别是“九五”期间,我国高等教育进行了重大改革。人才的培养目标和培养模式发生了根本性的变化,体制改革、教学改革都取得了很大的成绩,开展素质教育、创新教育在高校中已成为共识。但由于我国高等教育长期在高度计划经济体制下运行,政府直接管理学校,学校缺乏办学自主权,以及教育科学的严重滞后,所以教育思想、教育观念的研究和建设非常薄弱,要想在21世纪把我国高等教育改革和发展推向新高度,教育思想观念的改革还要进一步强化,只有教育观念与教学思想彻底更新,才有教育创新与教育质量根本上的提高。

在教育观念上,要摆脱教育是单一传授知识的旧观念,树立新观念:教育要培养具有自我决定能力的人,而不是培养适应传统世界的人;教育重在唤醒学生的力量,培养其自我性、主动性、抽象的归纳力和理解力,而不能只着眼于实用性,只是传播知识和培养技能。

在教学思想上,继续做好从专业教育向通识教育的转变,从教学向教育的转变。注意将素质教育寓于专业教育之中,使学生在学校里,首先学会做人,其次是学会思维,掌握必要的知识。注意加强培养学生的认知能力、学习能力、实践能力、交流和团队协作能力、创新能力等。推行研究型教学,使学生从被动学习向主动学习转变。

2)切实落实仪器仪表人才培养目标

21世纪的仪器仪表学科将成为集机、光、电、自动控制技术、计算机信息技术为一体的多学科相互融合、互相渗透的前沿学科,这就要求仪器仪表人才的知识结构相应改变。另一方面,随着科学技术的飞速发展,知识更新的速度日益加快,作为一名本科生,其在校学习期间所学专业知识无论多么先进,步入社会后也必然面临知识老化问题。本科教育使其终生受益的只能是基础知识,所以,我们的培养目标应为可持续发展的“通才”,是具有综合素质、实践能力与创新能力的人才,即“进行通识教育基础上的宽口径专业教育,培养宽厚型、复合型、智能型、满足21世纪社会需求的仪器仪表类高素质人才”。在仪器仪表专业的教学过程中要切实体现、落实人才培养目标。

3)搞好师资队伍建设

提高教学质量,师资是关键。在我国高等教育从精英教育向大众教育的转型期内,在高等教育快速发展时期内,要确保教学质量,首要问题就是要搞好师资队伍的建设,保证师资队伍的质量。没有高质量的教师队伍,无从培养高素质的仪器仪表人才。对于测控专业来说这个问题尤为重要。在全国161所设有测控专业的院校中,2000年以后(包括2000年)新建专业的71所,占全部测控专业院校的44%。确保测控专业的教学质量,搞好师资队伍建设是很好的切入点。

4)规范仪器仪表学科队伍

设有仪器仪表学科院校已达160余所,其中大多为1997年专业调整后设立,涉及产业颇多,如原隶属电子部、邮电部、航空航天部、石油部、机械部、化工部、国防科委、军事院校等。由于脱胎于不同的部委,所以留下了不同的烙印,又因为服务的部门不同,测控对象不同,课程的设置差异也较大。对于迅速膨胀的测控技术与仪器专业队伍,教学指导委员会的重要任务就是规范专业建设。但规范不是划一,规范的目的不是统死,而是以提高教学质量,搞好仪器仪表类专业建设为目标,对教学计划与课程内容、师资队伍、教学条件提出基本要求,保证仪器仪表类学生在学期间能够掌握必要的知识结构与知识点,受到足够的工程训练和能力训练。

5)提高办学质量,提高学科水平

鉴于仪器仪表学科是交叉学科、应用型学科、信息领域学科的特点,其面临着知识更新、技术发展快的现实,为跟上技术的发展,适应时代的要求,就必须保持教学的活力,要以不断进步的、系统的观点制定、调整教学计划,保持教学计划的科学性、系统性和适应性。在教育观念与教学思想转变的基础上,做到以下两点:①不断调整课程设置以适应仪器仪表的发展,搞好教材建设,及时反映仪器仪表新技术,将本专业的核心课程打造为精品课程,并以此带动整个专业教学质量的全面提高;②建立完整的实践教学体系,将能力培养落到实处。

另外,教学指导委员会鼓励各校以本校的教学资源为依托,在测控专业的大框架下不断发展进取,形成自己的特色。鲜明的特色是专业的生命力。只有发挥优势,办出特色,才能使教育质量上水平,才能真正实现使学生具有学习、实践、创新能力,也只有办出特色,才能吸引更好的学生来报考本专业,才能使毕业生在就业时更有竞争力。

要加强仪器仪表学科队伍的可持续发展建设,适应飞速发展的信息技术,紧跟国际仪器科学技术的发展。要加强国际交流,探讨与国际接轨的方法。在规范、提高的基础上进一步发展仪器仪表类专业,为我国的仪器仪表工业培养更多高水平、有创新能力的专业人才。

2.政策建议

1)建议将仪器仪表学科教学指导委员会的名称改为仪器科学与技术学科教学指导委员会

仪器仪表是工业产品的分类名称,不宜作为学科的名称,学科应以科学分类。仪器科学与技术是仪器科学的一级学科名称,用其替代仪器仪表更为适合。

2)增加教育投资,改善教学条件。

培养创新人才,提高实践能力,需要良好的实践环境和实验条件,否则只能是空谈。对于测控专业来说,由于是应用型学科,所以提高学生的动手能力更为重要。建议教育部在每个专业建立1~2个示范专业实验基地,带动整个学科的实验室建设,提高整个专业的实验教学水平。

3)搞好本科教育与研究生教育的接轨

(1)随着研究生教育规模的扩大,本科生“考研”对专业课教学的冲击越来越大,甚或影响到本科生知识结构的完整性。

(2)研究生入学考试无法真正考核学生的综合水平与能力。

建议:针对不同的学校适当扩大“保研”或“本硕连读”比例,将竞争前移,并将竞争均匀分布到各科,避免现在“前面稀松,后面拼命”,“考什么学什么”严重偏科的现象及“实践不重视,单靠卷面定英雄”的挑选人才的方式。

4)扩大仪器仪表学科教学指导委员会

由于仪器仪表学科(只有一个专业)的迅速发展,已形成近180所学校的大专业组。目前的教学指导委员会委员学校只有14所学校,无论从地域、层次还是专业特色上都很难有代表性。建议增加委员名额,这样便于教学指导委员会开展活动,教学指导也会更具体,更具针对性。

3.仪器仪表学科教学改革与创新的重大研究和建设课题

(1)测控技术与仪器专业课程体系与人才培养模式关系的研究;

(2)测控技术与仪器专业高水平人才培养规格与培养方法的研究;

(3)测控技术与仪器专业面向21世纪课程与实践教材体系建设;

(4)测控技术与仪器专业教学实践体系的建立与实践方法的研究;

(5)测控技术与仪器专业工程实践能力的培养与训练体系建设的研究;

(6)测控技术与仪器专业相关的教学实验设备体系建设与设备研制;

(7)测控技术与仪器专业教学名师与精品课程体系建设;

(8)测控技术与仪器专业师资队伍建设的研究;

(9)测控技术与仪器专业检测及信息处理技术教学与实践的研究;

(10)测控技术与仪器专业智能化应用技术教学与实践的研究;

(11)测控技术与仪器专业网络教育课程体系建设;

(12)测控技术与仪器专业现代教育技术与多媒体教学方法的研究与实践;

(13)测控技术与仪器专业学生综合素质教育方法的研究与实践;

(14)测控技术与仪器专业新生专业意识教育方法的研究。

参考文献

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