理念与实验教学体系
中心根据“四注重三强化”实验教学改革思路,围绕夯实基础理论、培养工程能力、激发创新精神、强化协同意识,重点在专业内涵提升、实验教学体系构建、实验平台建设、实践教学模式等方面开展了改革实践,构建了如图所示的“两维度、三层次、多模块”实验教学体系。
“两维度、三层次、多模块”实验教学体系
1)两维度
(1)学术技术发展维度:包括基础技能、专业能力和科研训练。关注现代测控技术在国内和国际的学术发展动向,注重学生在关键元器件、测控电路、智能仪器仪表和测控系统关键技术的基础技能培养,在检测、控制、电气、物联网、计算机、通信、机电等学术领域专业能力的提升,在创新实验、科技竞赛、产品开发、工程实践等科研意识的强化,促进大学生创新能力的培养,提高实验教学水平。
(2)工程过程维度:包括传感器件、设计制造、系统集成、行业应用。在实验教学体系设计中,注重遵循教育规律,引入现代技术平台,改革实践教学体系,建立涵盖从传感器研发、软硬件设计、产品制造、系统集成到行业应用,贯穿工程创新能力培养的全过程,满足不同专业不同层次学生的需要,以学生为本,以实验实训为主,以创新能力培养为核心的实验教学体系。
2)三层次
检测与控制产品的研制与开发往往属于跨学科、跨行业的系统工程,为了培养适应现代测控技术需要的人才,中心不断调整教学计划,整合现有实验课程。加强理论教学与实验教学的结合,进行课程体系建设、实验教学方法改革、实验教材体系建设,重新整合、充实实验课程内容,形成了“侧重基础技能训练的基础层次、侧重专业技能训练的拓展层次、侧重综合能力提升的创新层次”的由简单到复杂、由基础到综合的循序渐进的实验教学体系,并引导学生建立工程概念。
(1)侧重基础技能训练的基础层次:主要由专业基础实验模块组成,是传统实验的继承和创新,是配合理论教学中重要的基础理论或知识点而设置的演示性实验或验证性实验。通过侧重基础技能训练的基础层次训练,引导学生学习前人的研究方法,巩固基础理论知识,建立工程基本认知,规范工科学生进入实验室的基本行为,掌握实验的基本方法和基本技能、数据处理的知识和实验报告的撰写,学会常规实验仪器与装置的使用,为后续综合实验和研究创新性实验奠定基础,该层次主要面向本科一、二年级学生,主要包括专业基础课程实验和实训。例如,测控基础能力实验模块,包括电子元器件认识实验、传感器基础实验、测量电路实验、信号检测实验、系统仿真实验、自动控制原理实验、金工实习、电装实习等。
(2)侧重专业技能训练的拓展层次:主要由综合性、系统性、设计性多个实验模块组成,并具备多个知识点做支撑。由学生自行组成实验或研究小组,自行设计实验方案、选择实验设备和工艺,根据实验内容分工协作,共同完成实验任务。从而培养学生的自主学习能力与团队协作意识。该层次主要面向本科二、三年级学生。中心针对我校几个测控类专业的不同特点,按照模块形式分别开设了系列专业实验、工程实验和综合实训实验。例如:测控产品综合实训实验模块,该实验模块依托成套的电子产品生产线,包含完善的工程设计、工程制造、工程应用等内容,较好地激发了学生实验实训的积极性和主动性。
(3)侧重综合能力提升的创新层次:主要由大学生科技创新实验、科研项目、企业项目实验等组成,实验内容紧密结合各类竞赛、企业项目、科研项目及工程技术。注重专业技能与创新实践相结合,注重在各类创新竞赛和创新课题中培养学生的创新意识,注重在设计和运用环节培养学生的创新能力。例如,针对有科研潜质与兴趣爱好的本科学生,可提前进入科研院所。近5年来,中心共建的汽车电子与嵌入式系统工程技术研究中心、工业物联网与网络化控制教育部重点实验室、重庆市物联网工程技术研究中心已接纳本科生1 000余名。
3)多模块
针对检测与控制产品产业链覆盖的工程领域,按照自主性学习、研究性学习和创新性实验,并考虑不同类型专业学生知识面和知识结构的差异,以模块化的方式构建实验内容,针对实验体系的3层次构建相应的实验模块。
(1)基础层次实验教学的标准化+模块化:针对基本电路、基本测量方法、基本操作技能设置固定的实验教学内容,并制订统一的实验教学大纲、实验指导书、考核评测标准,根据不同专业的培养要求,选择相应的标准化实验构建专业基础实验模块。
(2)拓展层次实验教学的平台化+模块化:围绕测控行业发展和人才培养要求,构建了包含器件、系统、测试和工艺等内容的构思设计、产业制造到行业应用全过程的实验平台,在此平台上构建了如测控器件设计制造、电子产品生产测试、测控系统综合集成等实验模块,实现模拟与数字结合,低频与高频结合,软件与硬件结合,设计与制造结合,构思与应用结合,供学生进行团队式、自主性和研究性的学习。
(3)创新层实验教学的方向化+模块化:根据我校办学特点及科研优势,选择智能系统(机器人、智能小车、智能汽车)、网络控制(中药萃取、车辆控制、多总线集成)、物联网(传感网系统、智能家居、智能医疗)、智能电网(风光储、智能用电、智能输配电)、机电系统(数控机床、智能仪表、医疗器械)等研究方向,以及学生科技竞赛开展创新实验教学,并在每个方向设置多个实验模块和实验内容,学生可根据兴趣爱好自主选择。
结合“三层次”的实验教学体系,测控技术实验中心制订的基础实验模块、拓展实验模块、创新实验模块满足从基础到创新能力的多目标、多类型人才的培养。每一模块包含多个子模块,学生可以模块、子模块甚至以实验项目为单位进行个性化自主选择。