崔伯第 文西芹 陈季萍 王华兵

摘  要：研究生教育对国家创新人才培养以及提高国家科技竞争力具有决定性意义。该文针对机械工程专业研究生测控课程教学中存在的问题，结合该校的具体情况，采用项目教学法，从优化教学内容、创新教学实施方法、搭建创新试验平台和完善考核方法等方面进行改革与实践，将学生科研能力、创新能力以及工程实践能力的培养贯穿到课程学习的全过程，为研究生测控课程的教学进行了有益的探索。

关键词：测控课程  研究生  项目  教学改革

中图分类号：G642.0                        文献标识码：A文章编号：1672-3791（2021）03（c）-0187-04

Project-based Teaching Reform and Practice of Postgraduate Modern Measurement and Control Courses

CUI Bodi  WEN Xiqin  CHEN Jiping*  WANG Huabing

（School of Mechanical Engineering， Jiangsu Ocean University， Lianyungang， Jiangsu Province， 222005 China）

Abstract： Postgraduate education is of decisive significance for the cultivation of national innovative talents and the improvement of national technological competitiveness. Aiming at the problems in the teaching of the measurement and control course for graduate students in mechanical engineering， this paper uses project-based teaching methods to optimize teaching content， innovate teaching implementation methods， build innovative test platforms and improve assessment methods to carry out reforms and practices based on the specific conditions of the school. The cultivation of students' scientific research ability， innovation ability and engineering practice ability runs through the whole course of course learning， and has carried out beneficial exploration for the teaching of postgraduate measurement and control courses.

Key Words： Measurement and control course; Postgraduate; Project; Teaching reform

隨着国家高等教育的蓬勃发展，如何提高研究生培养质量成为日益紧迫的课题。在研究生培养过程中，不仅要求学生在本学科内掌握坚实的理论基础和系统的专门知识，还要求具备从事科学研究的能力、创新的能力和独立承担专门技术工作的能力[1-2]。因此，研究生教育的核心是培养学生的科研能力、创新能力及工程实践能力[3-5]。

现代测控技术是测量技术、计算机技术等多种技术相互渗透、相互结合、综合发展的一门交叉学科，新技术新知识多，既有广度又有深度，内容抽象，对学生工程能力培养要求高，课程较难掌握。目前，传统教学模式是以教师为中心，通过讲授将知识灌输给学生。这种模式强调教师的主导作用，便于系统地传授科学知识，但却难以充分调动学生的主动性，学生的参与度不高，不利于学生创造性思维和创新能力的培养。为提高研究生教学质量，强调创新能力培养，必须打破“以教师为中心”的传统教学模式，探索新的教学模式及教学方法。

项目教学法将课程中系统、完整的知识体系转化为若干“教学项目”，将授课知识点分布到项目开发的相关环节，围绕项目组织教学，学生通过完成项目实现知识的学习与掌握。项目教学强调以项目实施为重点，以学生为中心，面向工程实践，注重实践能力的培养。学生在高度参与项目实施的过程中，能够使所学知识融会贯通，具备了较强的实践经验、创新能力与工程应用能力[6-8]。

该文以江苏海洋大学机械工程专业研究生现代测控系统课程为例，展开基于项目的课程教学改革与实践，从优化教学内容、创新教学实施方法、搭建创新实践平台和完善考核方法等方面入手，将学生科研能力、创新能力和工程实践能力的培养贯穿到课程学习的全过程，为研究生测控课程的教学进行了有益的探索。

1  优化教学内容

现代测控技术是测量技术、计算机技术等多种技术相互渗透、相互结合、综合发展的一门交叉学科。其课程内容主要包括现代测试系统的框架与基本组成、传感器技术、信号分析基础和LabVIEW软件设计等部分，涵盖知识点多、综合性强，学生往往不能系统地将知识点进行有效联系。因此，必须对教学内容进行有效整合、优化，将理论教学中抽象的、难于理解的内容通过案例形式展现出来，易于学生掌握。同时，课程内容紧密围绕工程项目开发，从项目需求分析、方案设计、任务分解、软硬件开发、调试、测试、维护等方面展开教学，并将授课知识点分布到项目开发的相关环节。

在教学内容上注重新技术的引入，特别是计算机技术、新型传感器技术在测试技术领域中的最新应用。同时，紧密联系机械工程学科前沿，结合该校机械工程专业的主要研究方向，定期进行现代测控技术在不同研究领域最新应用的专题技术讲座，将测控技术课程的学习与学生的研究方向相结合，与工程实践相结合。

2  创新教学实施方法

为改变传统教学模式的弊端，采用项目教学法，围绕工程项目来组织教学。为此，针对课程教学内容设计了基础类项目、综合类项目和创新类项目，实现逐级递进、逐渐深入、循序渐进的教学组织模式，完成课程的教学实施。教学实施过程中，根据项目的复杂程度将学生分为若干团队，团队间相互协作完成综合性项目，使学生在项目开发过程中，提升实践能力，提高团队合作精神。

2.1 基础类项目

该类型项目主要用于强化课程专业基础知识。在完成基础类项目的过程中，可使学生掌握现代测控技术课程的主要知识点，初步培养学生的工程意识。使用现有设备NI ELVIS 、myRIO硬件平台和LabVIEW软件，分别设计训练项目。项目训练内容各有侧重，如基于虚拟仪器的频谱分析仪项目，将信号处理与LabVIEW软件设计相结合，通过LabVIEW软件编程实现数字滤波器设计、频谱分析等信号处理方法，并即时显示信号处理效果，使学生能够比较容易地掌握信号处理的复杂理论，增强工程应用能力;基于NI ELVIS和myRIO硬件平台的典型传感器测试项目，重点培养学生对机械工程领域常用传感器的掌握。

2.2 综合类项目

该类型项目主要完成典型工程参数的测量。通过综合类项目训练，使学生能够独立完成机械工程领域常见物理量测量，培养学生解决工程问题的能力。采用现有先进设备，并结合教师的科研方向，实现基于虚拟仪器的切削力测试、声学测试和应变测试等训练项目。图1显示了研究生采用声学传感器进行铣削加工过程噪声测试的情况，通过该综合项目，可使学生在教师指导下完成方案设计、传感器选择、LabVIEW软件编程、测试系统连接与调试、试验设计、试验操作、试验数据处理等完整的测试过程，从而使学生具有独立从事测试工作的能力。

2.3 创新类项目

该类型项目基于电液传动控制及其测试平台，可进行包括机电、液压、测控等方面的综合应用。学生也可根据个人的研究方向和科研兴趣，与教师、学生团队协同完成設计性试验。该类项目体现了综合性、设计性和创新性，实践性强，锻炼了学生解决复杂工程问题的能力，发挥了学生的创新精神。图2显示了研究生进行铣削加工过程监测试验的现场情况，学生团队采用NI PXI总线计算机、PXI总线数据采集卡和LabVIEW软件构建了虚拟仪器测试平台，使用KISTLER 9257B测力仪、声学传感器和红外热像仪对铣削加工过程中的切削力、噪声和切削温度进行了实时测量。该项目使学生在掌握机械工程测试领域先进设备使用方法的同时，培养了解决复杂工程问题的能力，并对多传感信息融合等学科前沿技术有了初步的了解。

3  搭建创新试验平台

试验平台建设是开展创新活动的基础，为此学院专门搭建了电液传动控制及其测试平台，为学生创新能力的培养提供了有力的物质保证。该平台拥有现代电液传动的核心元件，并集成了基于虚拟仪器的测试模块，涵盖了比例泵控技术、比例阀控技术、伺服阀控技术、伺服电机与定量泵控技术、变频电机调速技术、直线及旋转驱动器精密定位技术，以及相关电压、电流、压力、流量、位移、速度及温度等测量技术的先进传动与控制综合测试系统，能够完成各种典型液压传动及电液控制元器件的性能测试、新型电液控制元器件的试验、多物理量的数据采集及处理试验、典型位移及速度控制回路试验等，平台照片如图3所示。试验平台的建设加深了学生对知识的理解，为研究生提供了自主思维、自主创新活动的试验环境，启发创新、实践创新。

4  完善考核方法

传统考核方法以考试成绩作为评价学生的主要依据，缺乏对工程能力和创新能力等方面的考核。为此，对考核方法进行完善，取消了理论考试，改由课堂表现、项目设计说明书、实验、答辩4个部分组成，更加强调对学生科研能力、创新能力以及工程实践能力的考察。

课堂表现包括迟到、旷课、课堂交流与讨论等，占比10%;项目设计说明书评价主要依据其内容是否能正确反映工程项目开发的全过程，包括项目需求分析、方案设计、任务分解、软硬件开发、调试、测试、维护等方面，占比30%;实验部分主要考察项目完成情况、工程实践能力，占比30%;答辩成绩评价依据回答问题的正确性、条理性等，占比30%。

5  结语

该文针对江苏海洋大学机械工程专业研究生现代测控系统课程，采用项目教学法进行了课程教学改革与实践。从优化教学内容、创新教学实施方法、搭建创新试验平台和完善考核方法等方面入手，为研究生测控课程的教学改革进行了有益的探索。根据近年来的教学实践与学生反馈，课程改革取得了很好的效果，可为理工科研究生课程改革提供有益的借鉴。

参考文献

[1] 罗锦，崔少辉，孟晨.研究生实验能力培养研究[J].大学教育，2017（1）：168-169.

[2] 王楠楠.地方高校工学硕士培养质量研究——以J省十所地方高校为例[D].东北师范大学，2018.

[3] 刘晓璇.研究型大学研究生跨学科培养模式研究[D].浙江大学，2018.

[4] 郑石明.世界一流大学跨学科人才培养模式比较及其启示[J].教育研究，2019（5）：113-122.

[5] 荣利颖，邓峰.研究生教育质量保障与创新能力培养的实证分析[J].教育研究，2018（9）：95-102.

[6] 慕丽，王欣威，付晓云.基于项目的专业学位研究生测控类课程教学的设计与实践[J].科技创新导报，2019（1）：201-202.

[7] 吴常铖，费飞，杨德华，等.强调课程目标和复杂工程问题的嵌入式测控系统课程改革[J].中国现代教育装备，2020（2）：65-67.

[8] 陈彬，谢旭，江小平.基于CDIO模式的研究生创新能力培养模型——以系统仿真方向研究生培养为例[J].高等教育研究学报，2019（12）：53-57.