测控技术与仪器本科专业人才培养体系的构建和培养方案的改革

测控技术与仪器本科专业人才培养体系的构建和培养方案的改革

宋爱国　陈建元　祝学云　黄曙萍　朱欣华

一、摘要

为了适应现代仪器仪表技术的飞速发展，满足社会对仪器仪表类专业人才的需求，东南大学对如何构建面向21世纪的测控技术与仪器本科专业的人才培养体系进行了五年多的研究和改革，在五个方面取得了重要的教学成果：①新的人才培养体系的建立；②先进的课程体系的建设；③高质量的实践基地的建设；④高水平的大学生创新实践活动指导教师队伍的建立；⑤科学合理的学生培养质量评价体系的建立。

二、积极开展本科教学改革，确立新的教育理念

20世纪90年代中期以来，随着科学技术的发展尤其是电子信息技术的飞速发展，微型化、集成化、远程化和虚拟化成为以计算机为核心的现代测控技术的发展趋势。如何使我们培养的人才适应当前科学技术的发展，是我们在教学工作中面临的难题之一。

1997年，教育部进行高等院校本科专业调整，将原来的十个仪器仪表类专业调整为一个宽口径专业，即测控技术与仪器专业。测控技术与仪器专业包含了光、机、电、算等学科的内容，如何在这个新的宽口径专业中有机地融合原有的各个专业内容，同时又突出自己的特色，是摆在我们面前的又一道难题。

东南大学作为国内较早创办仪器仪表类本科专业的高校之一，在仪器仪表类本科专业的教学改革方面一直走在前面。面对新的形势，我们从1999年开始就在国内较早地研究如何适应科学技术和国民经济发展的需要，构建面向21世纪的测控技术与仪器本科专业的人才培养体系。五年来我们先后立项并完成了5项国家级教改项目、3项省级教改项目和一批校级教改项目（见表1）。

通过上述教改项目的执行和成果的实施，我们确定了新的高等工程教育理念：培养具有可持续发展能力的、个性和共性协调发展的工程技术人才。

表1　教改项目

三、新的测控技术与仪器本科专业人才培养体系的构建

（一）培养目标和培养模式

基于所确立的新的教育理念，为了构建面向21世纪的测控技术与仪器本科专业人才培养体系，我们首先明确了人才培养目标的定位原则。

1.培养目标定位的三个原则

（1）满足社会需求。必须能满足社会对测控技术与仪器专业学生的要求，培养的学生应具有可持续发展的能力，培养的人才类型是工程技术人才。

（2）适应学科发展。学科之间的交叉、融合的发展趋势越来越显著，新的专业培养目标应当反映和适应这种发展。

（3）具有鲜明的特色。各个高校的测控技术与仪器专业的发展历史各不相同，培养目标也不完全相同，因此在制订培养目标方面应具有自己的鲜明特色。

2.培养目标和培养模式

在国内测控技术与仪器本科专业中，我们提出了新的人才培养目标：以信息科学的理论为基础，培养测控技术与仪器领域内高层次、高素质的，具有可持续发展能力和创新能力的“研究型”、“复合型”高级工程技术人才。

采用建立在加强通识教育基础上的宽口径专业培养模式，建立突出电子信息优势的光、机、电、算相结合的具有鲜明特色的测控技术与仪器本科专业人才培养体系。

（二）培养体系

1.培养体系的四个指导思想

（1）在电子与电气信息类大平台上确定测控技术与仪器本科专业培养方案。

（2）体现光、机、电、算相结合，以电子信息为主，以“信息获取技术的理论与应用”为核心的东南大学测控技术与仪器专业特色。

（3）体现“强基础、重实践、重能力”的观念，学生应具有扎实的自然科学基础，良好的人文、艺术修养和社会科学基础。

（4）强调学生的个性化发展和共性化发展的和谐统一。

2.培养方案

培养方案按照四个层次进行划分（如图1）。

（1）通识教育课。

（2）电子与电气信息大类学科基础课。

（3）专业主干课。

①仪器科学与技术专业主干课；②跨一级学科主干课。

（4）专业方向训练课。

在人才培养方案中，通识教育课程和大类学科基础课程的学时分别占总学时的56.5％和20.5％；选修课占总学时的28.9％，学生可跨一级学科选课；设置了2个必修学分，用于学生自主参加课外科技活动或科研实践。充分体现“强基础、重实践、重能力”的特点。

图1　培养方案

四、反映现代测控技术的发展，优化课程体系

1.优化课程体系的三个指导思想

（1）重视知识体系的全面性、基础性和先进性，为学生的可持续发展奠定坚实的理论基础。

（2）突出能力的培养，包括自主学习能力、动手实践能力、交流表达能力等，这些是作为高素质工程技术人才必备的能力。

（3）强调探索精神和创新意识的培养，造就具有创新能力的研究型、复合型的工程技术人才。

2.课程体系的建设分为四个层次（如图2）

图2　课程体系建设

（1）专业课程群建设

根据突出电子信息优势的光、机、电、算相结合的东南大学测控技术与仪器专业特色，我们建设了四个宽口径的专业课程群：

①传感器与检测技术课程群；

②信号处理课程群；

③光学课程群；

④精密机械课程群。

（2）课程建设

具体措施体现在以下八个方面：

①在通识教育基础课方面，保证学生应具有扎实的自然科学、人文科学和社会科学基础。

②在大类学科基础课程方面，体现光、机、电、算相结合，突出电子信息的优势。保证学生具有较扎实的电子技术、网络与通信、计算机技术、机械设计、工程光学，以及硬件与软件设计的理论知识和基本技能。

③在专业主干课程方面，保证学生具有本专业领域的信息测量与控制、计算机仪表与系统、光学测量、传感技术、机电系统设计等基础理论知识和实践能力。

④同时在专业主干课程方面，设置跨一级学科选修课程，保证学生根据需要和兴趣在电类大平台上具有更为宽广的专业知识。

⑤强化实验和实践教学环节，大力建设开放性、设计性和综合性实验，将实验和实践课程与校内外的创新活动、竞赛活动相结合。

⑥加强双语教学，培养学生在科学研究和工程实践中应用外语的能力。

⑦根据专业方向的不同，设置三个专业方向训练课程模块，供学生选修。保证专业方向学习的系统性。

⑧所开设的课程密切结合当今科技的发展，保证教学内容的先进性。如“微型仪表与微机电系统”、“虚拟现实与数据可视化”、“信息通信网络概论”和“导航定位控制与应用”等课程。

（3）教材建设

围绕本科专业培养体系的构建和培养方案的改革，本专业共出版国家“九五”重点规划教材1本、国家“十五”规划教材3本、部委规划教材1本和校规划教材6本（见表2）。

表2　出版教材

（4）课件建设

积极应用现代教学手段，在资金和设备上支持教师采用多种形式的教学方法。本专业已有16门课程制作并使用了多媒体教学课件或网络课程，取得了很好的教学效果，其中《传感器技术网络课程》的浏览点击率超过1万人次。

五、以学科建设带动实践基地建设

1.实践基地建设分为三个模块（如图3）。

图3　实践基地建设

2.利用学科优势积极参与学校大平台实验室建设，承担了学校工程实践基地的建设，自2000年起工程实践基地负责全校电类专业本科生的基础实践训练。

3.结合开放性、设计性和综合性实验教学的需要，积极开展教学实验仪器的研制工作。2001年自制了“XYZ22型综合实验仪”、“单片机、智能仪器、检测技术综合实验仪”，成为本专业开设开放性、设计性和综合性实验的重要实验仪器。

4.建立了一个校级和一个系级本科生课外创新活动基地，活动基地面积分别为100平方米和50平方米，并投入20多万元购买所需的仪器设备。在制度上将本科生创新活动纳入工作计划和考核中。

六、建立一支高水平的学生创新活动指导教师队伍

本专业优秀学生的培养试行“导师”制，每年从三年级学生中选拔优秀生配备导师，让优秀本科生直接进入到老师的科研活动中，安排研究生对他们实行传、帮、带。并针对大学生科技创新活动的需要，建立了一支以宋爱国教授、陈建元教授、祝学云高工、朱欣华副教授等为主的，有责任感的、经验丰富的指导教师队伍，开展了丰富多彩的大学生科技创新活动。

每年有8～10名水平高、能力强的老师为本科生科技创新活动提供指导，每年有50～60名三、四年级本科生进入创新活动基地进行创新实践活动。近4年先后有250多人次组成各类科技活动小组，在指导教师的指导下参加科研活动或各类学科竞赛。

七、建立科学合理的学生培养质量评价体系

结合教育部和东南大学教改项目，建立了一套科学合理的学生培养质量评价体系。提出了工科人才培养质量评估的科学标准，从理论水平、实践能力、创新意识、知识更新能力、拼搏精神、思想道德水准、社交能力和合作精神等八个方面来综合评价学生的培养质量。

采用积分标准评选优秀学生奖学金和推荐免试研究生，改变过去只重学习成绩而忽视实践创新能力的弊端。

该评估体系的实施，促进了学生德、智、体、美全面发展，促进了学生理论知识与实践能力的统一，促进了学生个性和共性的协调发展。

八、成果的创新点

1.提出了培养具有可持续发展能力的、个性和共性协调发展的工程技术人才的教育理念，将人才培养定位为“研究型”和“复合型”的工程技术人才。建立了突出电子信息优势的光、机、电、算相结合的具有鲜明特色的测控技术与仪器本科专业人才培养体系。

2.建立了具有夯实理论基础、强化创新实践能力、促进学生个性和共性协调发展特点的课程体系。将学生的课外科技实践活动作为课程体系的重要组成部分。

3.建立了一个校级和一个系级本科生课外创新活动基地。并针对大学生科技创新活动的需要，建立了一支有责任感的、经验丰富的指导教师队伍。

4.优秀学生的培养试行“导师”制，每年从三年级学生中选拔优秀生配备导师。

5.建立了科学合理的学生培养质量评价体系，促进了学生德、智、体、美全面发展。

九、新的测控技术与仪器专业培养方案实施效果

新的测控技术与仪器本科专业培养方案的实施和应用取得了重要的社会效益。不仅培养了一大批从事仪器仪表研究、开发、应用和管理等工作的，具有可持续发展能力和创新能力的“研究型”、“复合型”工程技术人才，而且我们的教学改革成果在全国高校测控技术与仪器专业中起到了示范性的作用。具体体现在：

1.2003年全国29所高校仪器科学与技术一级学科评估中，本专业人才培养质量指标排名第四。

2.教学改革的辐射作用显著。近年来，有山东大学、厦门大学、中国计量学院、北京科技大学等20多所高校测控技术与仪器专业的老师共100多人次来我校参观学习。先后有南京信息工程大学唐慧强副教授、扬州大学唐鸿儒副教授、江苏科技大学曾庆军副教授、南通大学陈俊杰教授、华东工程学院章晓兵老师等高校测控技术与仪器专业负责人在我校得到了教学与实践方面的培训。

3.在机械工业教育协会高等学校教学委员会换届选举中，本专业的教师被选为仪器仪表类学科教学委员会副主任委员；在教育部高等学校教学指导委员会换届选举中，本专业的教师被选为仪器仪表学科教学指导委员会委员。本专业多名教师被扬州大学、江苏科技大学等高校聘为测控技术与仪器专业教学指导委员会主任委员或委员。

4.出版的教材被国内多所高校选用作为本科教材。其中《传感器技术》自2000年以来发行量已达5万多册，被全国40多所高校选用作为本科教材，在国内有较大影响。

5.受教育部委托，为国内多所高校“全国大学生电子设计竞赛”指导教师开设辅导班，为国内高校的电子设计竞赛活动的开展培养了一批师资。陈建元教授在2001年和2004年两次被全国大学生电子设计竞赛委员会评为优秀指导教师，并被聘为东南大学“全国大学生电子设计竞赛”总教练、东南大学“机器人创新大赛（实物组）”总教练。

6.近年来，本科生的各类竞赛获奖人数在逐年递增，获奖等级在不断提高。本专业学生获2000年全国大学生挑战杯创业大赛金奖（第一名）、2000年大学生国际数学建模比赛优胜奖、2001年全国大学生电子设计竞赛一等奖、2003年全国大学生电子设计竞赛一等奖和二等奖、2003年中国机器人大赛三等奖等奖励；并先后有100多人次获得省级、校级各种竞赛奖励。

7.近年来，本科毕业生的一次就业率连续保持在100％，毕业生人数与用人单位需求数的比例一直保持在1∶4以上。

8.在上述成果的实施过程中，获江苏省教学成果一等奖1项、二等奖2项；获江苏省一类优秀课程奖1项、二类优秀课程奖1项；获江苏省其他教学奖2项（见表3）。

9.结合本专业人才培养体系的构建和培养方案的改革，在国内教学核心刊物上发表了13篇教改论文（见表4）。

表3　省级教学奖

续　表

表4　发表论文