坚持动态测试特色，培养高质量测控技术人才

坚持动态测试特色，培养高质量测控技术人才

张文栋

(中北大学，太原030051)

中北大学“测控技术与仪器”专业的前身是1980年成立的“兵器测试技术”专业，1998年根据教育部新专业目录调整为“测控技术与仪器”专业。本专业培养具备非电量测量与控制、计算机基础知识与应用能力，能够在国防科技领域以及国民经济各部门从事测量与控制，仪器与系统的设计制造，电、光、机一体化研究，科技开发，应用研究的有特色的高级复合型工程技术人才。根据学科发展和社会需求及时调整培养方案，在课程设置上体现宽口径、厚基础、重前沿，将科学研究与本科教学紧密结合，采用循序渐进型知识导入模式，坚持以非电量动态测试技术为专业特色。

1　拓宽专业基础，突出以非电量动态测试为专业特色的课程体系

测控技术与仪器专业主干学科是仪器科学与技术和光学工程，该学科面临着知识更新快、技术发展快的现实，为适应技术的发展和时代的要求，必须保持教学的活力，要以发展的观点完善教学体系，保持教学计划的科学性、系统性和适应性。

1．1　完善课程体系，优化课程组合

中北大学“测控技术与仪器”专业拥有动态测试技术及智能仪器、光电仪器科学及测试技术、MEMS传感器及集成测量系统三个培养方向。如何在同一本科教学大平台下培养专业方向不同的测控高质量人才，解决好“宽与专”的关系，我们进行了以下教学改革。

除了利用学校课程平台设立的基础课程外，确定了信号与系统、传感器原理及设计、精密仪器零件设计、自动控制基础、微机原理及接口技术、单片机原理与应用、计算机控制技术、误差理论与数据处理、EDA等专业核心课程，在实现拓宽口径培养的基础上，保证了专业知识的完整性及实用性。

根据本专业的培养方案和培养目标，设立了动态测试技术及智能仪器(智能仪器、虚拟仪器设计、工程测试及系统设计、动态测试技术专题)、光电仪器科学及测试技术(近代光测、光电探测技术、光机电系统概论)、MEMS传感器及集成测量系统(MEMS技术、测控电路设计)三个培养方向课程群，学生必须完整修完其中一个课程群，其他课群课程可作为个性课程选修。针对测控技术与仪器专业的学生，每年组织20余次国际前沿性专业学术讲座。同时为高年级学生开设学术讲座，每位教授每学期至少开设一次讲座，介绍学科研究热点、发展趋势，使学生了解学科发展的最新动态。这样的课程设置既强化了学科基础，又较好地解决了专门化和宽口径的矛盾。

1．2　充分利用科研成果，出版高水平教材

本专业为了体现非电量动态测试的专业特色，鼓励教师将已获得的科研成果与基础理论相结合，编写能够体现本专业特色的系列教材，形成与国家规划教材、国外原版教材共用的格局，满足了课程建设的需要。近年来出版教材十余部;已完成专著两部，即《存储测试理论及应用》和《基于小波变换的图像降噪》;翻译出版了《微传感器与微执行器全书》;其他教材有《传感器原理与应用》、《光电探测技术及应用》、《动态测试技术及应用》、《仪器电路设计与应用》、《光机电系统概论》，其中《传感器原理与应用》作为“十一五”国家级规划教材已被一百多所院校选用。

2　追踪学科发展前沿，将科学研究紧密融入专业教学过程

本着科研为教学服务的宗旨，鼓励教师在教学过程中将研究方法融于教学之中。本专业注重学科发展，紧密结合国防科工委、总装、兵总、航空、航天、船舶等领域的基础理论和科研课题研究与开发，积极开展测控技术与仪器专业领域相关技术的研究与应用。

2．1　将科学研究与课堂教学相结合

专业课程教学中，注重体现非电量动态测试技术的应用，注重历年来的科研成果与教学过程的结合。本专业开设的工程测试及系统设计、光电探测技术、MEMS技术、动态测试技术专题等课程集中体现了非电量动态测试技术的专业特点。

“工程测试及系统设计”课程是一门专业课程，该课程根据测控技术与仪器专业学生的培养目标，使学生掌握工程中非电量参数的测试方法和测试系统的设计方法。课程通过以非电量的应力、压力、速度、尺寸、温度、振动等参量为对象，为学生讲授如何建立和设计工程测试系统，课程结合本专业研究成果，以某导弹舵机总体性能测试系统设计为例，通过具体的研制要求为学生讲解系统设计中传感器设计思想、系统测量电路设计方法、系统数据采集系统设计方法、系统软件设计思想，使学生能够体会一个工程实际系统设计的过程。配套该课程的教学实验全部是学生根据实验室提供的系列设备，自己动手建立应力、温度、振动等参量测试的系统，并实施参量获取、分析及处理。

“光电探测技术”课程从总体设计出发，用创新设计思想组织光、电、机相结合的光电探测系统。讲授课程中，力求将科研成果的新思想、新技术、新工具、新手段融进教学内容中去。针对兵器测试的瞬态、大量程、测试环境恶劣(高温、高压及高冲击等)的特点，以光电探测理论为基础，充分发挥光电检测非接触、高精度、快速响应的优点，给学生详解不同用途的典型光电探测系统的设计和应用。用两次课(4学时)的时间，以一个已完成科研课题(如瞬态表面高温光电探测系统)的实际例子为背景，从分析课题要求开始，到课题的软硬件设计过程，一直到所形成的科研成果(产品)，这样一个完整的科研实践过程讲解无疑会使学生相信这门课程确实对他们今后的工作是有用的，即使在本门课程结束后仍然对这门课程讲述的内容感兴趣，并继续学习。

MEMS技术课程是一门基于微机械加工的专业课程，该课程在讲授硅微机械设计和加工工艺的基础上，结合学科应用发展的前沿课题，强调学生对MEMS技术基础知识的掌握，加强MEMS技术的系统应用开发。基于MEMS技术的研究进展，课程以一种最新型的柔性蒙皮式多成熟测试MEMS传感器阵列设计及工程应用为例，系统讲授硅微机械压力传感器、加速度传感器、温度传感器的设计与前工艺加工，结合具体的工程应用讲授专用封装工艺的研究，提高学生对实际问题进行分析与解决的能力，使得学生能够系统地掌握MEMS技术从设计到应用的全过程。

动态测试技术专题是本专业的强势技术，尤其在恶劣环境下进行动态测试，本专业具有丰富的理论基础和科研实践。此课程作为专业前沿技术内容，一方面紧跟技术发展，一方面与重大科研项目紧密结合。恶劣环境下的动态测试从测试仪器的外形设计到合理结构设计、从电磁兼容性到动态误差分析，进行了相关课程内容的综合。在测试仪器的设计过程中，结合新型传感器技术、MEMS技术、SOC技术进行专业知识拓展和提高。在课程内容的安排上还与具体的科研项目相融合，如加速度参数测试以××弹全过程加速度测试项目为应用背景进行系统设计和关键技术讨论、膛压测试动态校准问题作为动态测试校准的应用背景等。

2．2　将科学研究与实践教学相结合

1)以科研项目为背景，开设创新性综合设计型实验

本专业充分利用科研项目研究成果，将科研融于实践教学，开设了“创新设计与实践”、“电子系统综合实验”等实践课程。例如采用预研项目“氮分子激光阴影照相成像技术的研究”下的一个子项目“CCD相机的驱动电路设计”，要求学生根据科研课题的研究过程通过方案论证及选择、设计计算仿真、编制设计说明书、实验答辩等环节，全面了解科研项目的实施过程。最后教师讲评，确定成绩。通过此类实验，学生可根据实验设计项目，自主分析、设计、解决实际工程应用问题，提高了学生的学习积极性和创新能力，受到同学们的普遍欢迎。

创新性综合设计型实验的内容大多取材于科研、电子竞赛及业余科技制作等实际项目，实验选题综合性强，贴近工程测试实际，有实用价值，具有数模混合、高低频混合、单片机与DSP混合以及强弱电混合等特点，从而培养学生的基本工程素养，激发他们的创造能力。

2)关注专业发展趋势，积极开拓实践教学平台

本专业为满足实验教学改革的需要，突出“非电量动态测试技术”的专业特点，促进实验室建设工作，组织了教师自行研制实验设备，如已开发的“动静态综合测试仪”已在厦门大学、山西农业大学、西华大学、中北大学得到应用。

本专业拥有“仪器科学与动态测试”教育部重点实验室，拥有先进的科学仪器设备和丰硕的科研成果，同时营造了浓厚的学术气氛和科学研究氛围，为本科教学提供了良好的学习和实践平台。学生在入学教育、电子工艺实习、课程设计、毕业设计等多个教学环节都能充分感受和利用重点实验室提供的资源。学生通过参观重点实验室，既可以了解实验室的工作环境和仪器设备，又可了解重点实验室研制的科学仪器和科研成果，一些科研成果(如: 准δ校准装置、电子测压蛋、激光测速靶、动态高温测试仪、空气炮等)可为学生开设演示实验或实例讲解。

积极鼓励科研课题组之间的交流与合作，组建开放型实验室，提高各课题组自筹经费购买的仪器设备在本科教学中的利用率。利用已取得的科研成果和在研项目，结合测控技术与仪器专业的国内发展趋势，积极开发创新性实验。例如组建了“传感器与动态测试技术”开放式实验室，结合“传感器技术”、“动态测试技术”等课程，建立系列综合设计实验:其信息获取的源头——传感器，作为一次仪表可以是压力、温度等不同参数，二次仪表根据传感器的不同有所区别，后续采集、存储、处理可以采用通用模块及系统。

2．3　将科学研究与学生的毕业设计相结合

目前，本专业70%以上的教师都参与到科研当中，有力地推进了教学的发展。近几年，有80%以上的毕业设计题目与教师的实际在研项目相联系，如:智能仪器设计、存储测试技术、现场总线技术、动态参数测试技术、光电探测技术、传感器技术等科研方面的毕业设计题目。这些毕业设计题目与测控技术与仪器专业紧密联系，通过教学与科研的结合，使学生在非电量转换以及信息的采集、处理、传输、显示和控制等技术方面得到了系统的训练，从而获得扎实的基础理论、宽广的知识面，满足了培养目标的要求。

3　改善育人模式，提高学生专业技能

为充分发挥专业教师在本科教育中的重要作用，为本科生创造学习与研究相结合、接受学术熏陶和感受研究氛围的条件，激发学生的科研能力和创新精神，推行了四年一贯制的教学研究型专业导师制育人模式。按照横向联系、纵向指导、交叉学习的原则，组建了以同年级学生为主体的横向班级，同时成立了以专业教师为导师，硕士研究生(1～3年级)和本科生(1～4年级)为班级成员的纵向班级。师生比例为(专业教师∶硕士研究生∶本科生= 1∶4∶20)。从事科研和教学的专业教师，可以给予学生学习、实践、就业、考研等方面的专业性指导，并利用自己的科研项目为学生提供参与项目论证、产品开发、项目推广的实践机会。

中北大学坚持走以特色求发展的专业建设之路，在规模扩张的同时，特色专业和专业特色建设也取得了显著成效。本专业学生的综合素质和创新能力得到了全面提高，在校、省、国家举办的多种科技类竞赛活动中取得了丰硕的成果。近5年来本专业本科生已获得国家级奖励5项，国家专利1项，省部级奖励10余项。中北大学“测控技术与仪器”专业经过长期的积淀和凝练，形成了鲜明的非电量动态测试特色，在教学、科研、社会服务等方面都取得了良好的成就，办学质量和水平得到了社会的充分认可。30年来，测控技术与仪器专业培养了二千余名优秀毕业生，服务于航空、航天、船舶、国防、科技、教育等行业。

参考文献

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［2］陈乃芳．特色人才培养的理念与实践［J］．中国高教研究，2005(2)．

［3］李琳琳．高等学校特色专业建设理论探讨［J］．科技资讯，2008(13)．