控制工程專業(yè)實踐教學(xué)建設(shè)探析
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摘要：在分析了影響院校實踐教學(xué)質(zhì)量的制約因素的基礎(chǔ)上，結(jié)合控制專業(yè)人才培養(yǎng)和實踐教學(xué)的探索，介紹了在“雙師型”教員隊伍構(gòu)建、遞進(jìn)式教學(xué)實踐體系和實踐教學(xué)條件平臺建設(shè)等方面的思路和有益嘗試。
關(guān)鍵詞：雙型型教員；實踐教學(xué)；能力培養(yǎng)；控制工程專業(yè)
軍隊學(xué)歷教育院校是軍事人才培養(yǎng)的重要基地，在三位一體的新型軍事人才培養(yǎng)體系中側(cè)重于學(xué)員基礎(chǔ)知識的積累，注重綜合素質(zhì)、學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力的養(yǎng)成，并在此基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)員基本崗位任職能力。其中，實踐教學(xué)是影響院校人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵因素，但目前的院校教育中存在一定的問題制約了實踐教學(xué)質(zhì)量的提升，主要表現(xiàn)在以下方面：（1）對實踐教學(xué)的主體認(rèn)識不足，不同程度地存在“重理論、輕實踐”的觀念，實踐教學(xué)地位仍有待進(jìn)一步提高。（2）實踐教學(xué)無固定編制，缺乏具有豐富工程經(jīng)歷、實踐能力強(qiáng)、教學(xué)水平高的雙師型教員。（3）實踐教學(xué)投入不足，實驗設(shè)備和教學(xué)裝備數(shù)量少，不成體系，專業(yè)實踐教學(xué)的開展受到較大限制，實施效果不理想。（4）實踐教學(xué)多隨理論課程設(shè)置，在性質(zhì)上以課程實驗和驗證式實驗居多，缺少綜合性和創(chuàng)新性實踐機(jī)會；在體系上前后缺少關(guān)聯(lián)性，各門課程的實驗內(nèi)容相互獨立，交叉聯(lián)系少，學(xué)員的實踐實驗學(xué)習(xí)缺少關(guān)聯(lián)性，效果有限［1－3］。分析以上問題，其主要原因可歸納為2個支撐條件和1個目標(biāo)的缺失：2個支撐條件是實踐教員隊伍和實踐教學(xué)條件，1個目標(biāo)是實踐教學(xué)體系與內(nèi)容規(guī)劃目標(biāo)。針對以上問題，為提升學(xué)員培養(yǎng)質(zhì)量，多年來在導(dǎo)彈控制專業(yè)人才培養(yǎng)過程中總結(jié)、探索和踐行了“夯實基礎(chǔ)、注重實踐、強(qiáng)化能力、追求創(chuàng)新”的教學(xué)理念，力求使學(xué)員在掌握扎實理論知識的基礎(chǔ)上，通過系統(tǒng)的實踐教學(xué)促進(jìn)理論知識轉(zhuǎn)化和吸收，培養(yǎng)和提高學(xué)員的工程實踐能力和創(chuàng)新精神。
2構(gòu)建“雙師型”實踐教學(xué)教員隊伍
在實踐教學(xué)中缺少具有豐富工程實踐經(jīng)歷、實踐能力強(qiáng)的教員，是國內(nèi)工科高校普遍存在的問題，如北京工業(yè)大學(xué)的一份調(diào)查顯示，他們近5年來到校任教的幾百名青年教員中，缺乏工程實踐背景的占80％左右。這與高校師資引進(jìn)政策、高校對教員工作評價指標(biāo)體系、教員教育教學(xué)觀念等有著直接的關(guān)系［4－6］。在軍隊院校也存在類似問題，如年輕教員雖然普遍具有博士學(xué)位，但在博士學(xué)習(xí)與工作中由于評價機(jī)制原因，造成了他們將絕大部分精力與時間用于理論研究和發(fā)表學(xué)術(shù)論文，使得工程實踐經(jīng)歷與能力欠缺，在裝備教學(xué)中只熟悉操作流程，缺少工程能力與經(jīng)驗，無法從深層次上發(fā)現(xiàn)和解決裝備使用中存在的問題，也造成院校教學(xué)科研創(chuàng)新力不足［7－8］。因此，在該種模式下教員的實踐教學(xué)更多的是紙上談兵或按章操作，無法將理論知識轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用，也就無法有效地指導(dǎo)學(xué)員開展實踐創(chuàng)新。因此，培養(yǎng)一批動手能力強(qiáng)、具有良好“工程師”素質(zhì)及較強(qiáng)理論基礎(chǔ)的“講師”功底的“雙師型”教員隊伍，是保障和提高工科院校人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵。2．1人員選拔在新教員選拔上，一是人員的來源要合理布局，一般遵循“33原則”較為合理，即一部分自主培養(yǎng)、一部分來自其他部隊院?；虿筷犎藛T、一部分地方院校培養(yǎng)人員，以便于融合發(fā)展和取長補(bǔ)短；二是人員的專業(yè)研究方向要貼近工作崗位需求，由于控制學(xué)科范圍寬廣，不同研究方向間差別巨大，所以在具體人員選拔上要選擇專業(yè)方向與實際工作崗位相同（相近或交叉學(xué)科），并有一定研究基礎(chǔ)的畢業(yè)生，避免研究方向相差過大，無法有效勝任崗位工作，造成人才浪費。2．2人員培養(yǎng)著名科學(xué)家錢偉長就曾指出，“你不教課，就不是教員；你不搞科研，就不是好老師”，因此必須重視實驗室和科研工作在教員培養(yǎng)中的作用［9］。新教員到位后依據(jù)教研室和個人實際情況安排到實驗室或課題組工作，使其理論知識同實踐、科研結(jié)合，推動能力培養(yǎng)與科學(xué)研究相互促進(jìn)。通過實驗室建設(shè)、維修和科研活動，不但可以使教員得到工程實踐的鍛煉，逐步培養(yǎng)“工程師”的基本素養(yǎng)，還可以保持對行業(yè)內(nèi)最新發(fā)展?fàn)顟B(tài)的跟蹤和掌握，有助于加深對本專業(yè)的知識理解和把握，構(gòu)建知識體系的大格局，進(jìn)而依據(jù)研究和工作過程中的心得體會把課程講精講透，而不是按照教材照本宣科。鼓勵教員擴(kuò)展視野，創(chuàng)造對外交流機(jī)會，合理借助工業(yè)部門做好“借船出海”的工作。受制于院校條件建設(shè)的不足，部分研究項目在院校只能開展理論研究工作，無法和實際工程相對接，往往流于紙上談兵。而地方工業(yè)部門長期從事裝備工程化研制和生產(chǎn)工作，其特點是不善于理論創(chuàng)新，但研究條件齊全、工程背景深厚，適合在研發(fā)過程中鍛煉人員的工程實踐能力。根據(jù)此特點，為彌補(bǔ)現(xiàn)有實踐條件的不足，教研室先后派多人到航天部門進(jìn)行中短期進(jìn)修和項目合作研究，以工程型號為依托開展學(xué)習(xí)與研究，使教員工程能力得到鍛煉和提高，效果明顯。2．3人員使用在教員的使用上主要是做好3個結(jié)合和1個引導(dǎo)，即同科研工作結(jié)合、同實驗室建設(shè)與維護(hù)結(jié)合、同實踐教學(xué)和第二課堂相結(jié)合，以及發(fā)揮學(xué)科帶頭人的領(lǐng)軍和指引作用。新教員在授課的同時必須兼職實驗室工作，參與實驗室建設(shè)和日常的設(shè)備維護(hù)維修，通過該過程熟悉裝設(shè)備和增強(qiáng)工程實踐能力；鼓勵教員走進(jìn)實驗室，積極開展實驗教學(xué)研究，開發(fā)綜合性、設(shè)計和創(chuàng)新性實驗項目或第二課堂活動，如組織學(xué)員在2010年開始參加“飛思卡爾”全國大學(xué)生智能汽車競賽、2013年開始參加國際大學(xué)生空中機(jī)器人大賽（亞太賽區(qū)）比賽。通過項目實施、共同研究和研討的過程，對于教員和學(xué)員都收獲頗大。在科研上不是“搭梯子和拔苗式”的方式，而是通過“壓擔(dān)子”促使新教員工作中學(xué)習(xí)和自我成長；在團(tuán)隊內(nèi)部形成良性的競爭和激勵機(jī)制，鼓勵和幫扶創(chuàng)新思維與措施，鼓勵自主創(chuàng)新，發(fā)揮每個人的自主性和積極性。在此過程中發(fā)揮學(xué)科帶頭人的領(lǐng)軍和指引作用，通過引導(dǎo)的方式幫助年輕教員解決成長過程中的方向感缺失問題，同時引導(dǎo)其擴(kuò)大視野，提升總體認(rèn)知能力。通過多年來堅持在人員選拔、培養(yǎng)和使用等3個環(huán)節(jié)的教員培養(yǎng)工作，相當(dāng)一批導(dǎo)彈控制專業(yè)教員具備了“工程師”的基本素質(zhì)，逐漸成長為“雙師型”教員，較好地解決了實踐教學(xué)師資力量缺乏的問題。
3構(gòu)建復(fù)合型實踐教學(xué)體系內(nèi)容
由于軍隊院校學(xué)歷教育院校的特性，控制專業(yè)學(xué)員既要具有扎實的基礎(chǔ)知識以及系統(tǒng)的專業(yè)知識、方法論和工程技術(shù)知識，以便適應(yīng)未來職業(yè)發(fā)展的需求，同時又要學(xué)習(xí)裝備使用與維護(hù)技能，滿足崗位任職需求。因此，在實踐教學(xué)體系構(gòu)建上，必須兼顧學(xué)員的專業(yè)綜合能力培養(yǎng)和未來任職崗位2方面需求，保證人才培養(yǎng)方案的系統(tǒng)性和完整性［10－11］。否則，單獨側(cè)重一個方面將會使學(xué)員缺少裝備維護(hù)能力無法適應(yīng)崗位任職需要，或者由于知識面狹窄、技能單一，只能適應(yīng)單一或少數(shù)的職業(yè)崗位工作要求，成為技師或者操作員，缺乏在工作上不斷學(xué)習(xí)和自主創(chuàng)新的能力。根據(jù)學(xué)科特點和人才培養(yǎng)模式的總要求，在多年的教學(xué)基礎(chǔ)上總結(jié)出了“扎實基礎(chǔ)、強(qiáng)化實踐、面向應(yīng)用、突出能力”的導(dǎo)彈控制專業(yè)人才培養(yǎng)思路和實踐教學(xué)體系3．11條主線1條主線是以控制系統(tǒng)和測控技術(shù)貫穿始末，以控制科學(xué)與工程一級學(xué)科下的幾個相關(guān)二級自動化和相關(guān)交叉方向作為實踐活動的主要內(nèi)容，所有實踐活動依托此主線開展，達(dá)到4年實踐教育的系統(tǒng)性和知識傳承的不斷線，使學(xué)員在內(nèi)容關(guān)聯(lián)和逐層遞進(jìn)的實踐中不斷熟悉和掌握控制專業(yè)知識，達(dá)到由淺入深、由簡到難的學(xué)習(xí)效果，不斷提高實踐與創(chuàng)新能力，避免了以往不同實踐課程內(nèi)容上沒有聯(lián)系，學(xué)員學(xué)習(xí)缺少系統(tǒng)性，造成前后遺忘、效果差的結(jié)果。3．22個目標(biāo)2個目標(biāo)即是以培養(yǎng)工程實踐能力和部隊崗位任職能力為需求牽引和目標(biāo)，兼顧學(xué)員未來長期發(fā)展和畢業(yè)后崗位任職需要。由于控制一級學(xué)科的范疇很大，導(dǎo)彈控制專業(yè)所設(shè)置的實踐課程體系應(yīng)在滿足控制系統(tǒng)一般性的前提下，以導(dǎo)彈武器裝備和崗位任職需求為牽引進(jìn)行設(shè)置，主要以“導(dǎo)航制導(dǎo)與控制、檢測技術(shù)和自動化”2個二級學(xué)科知識點為主進(jìn)行設(shè)置，建立以部隊崗位能力需求為導(dǎo)向、以能力為本位的實踐教學(xué)內(nèi)容體系。3．34種層次及6個模塊4種層次是將學(xué)員的實踐培訓(xùn)分為4種層次，即基礎(chǔ)實踐、專業(yè)實踐、綜合實踐和裝備實踐，依據(jù)需要分段或者交叉實施。6個模塊主要是依據(jù)內(nèi)容劃分（參見圖1）。第一層次為基礎(chǔ)實踐，對應(yīng)6項模塊中的專業(yè)實踐與課程實驗，目的是進(jìn)行實驗基礎(chǔ)培養(yǎng)，增強(qiáng)工程意識。該層次主要依托基礎(chǔ)課程實驗（如自動控制原理、控制元件、模擬電子線路、數(shù)字電子線路、電路、計算機(jī)軟硬件等相關(guān)課程）和實驗室的通用儀器設(shè)備開展，通過讓學(xué)員接觸控制專業(yè)相關(guān)專業(yè)的知識、儀器和實驗設(shè)備，使其初步具備一定的控制思想、軟硬件基礎(chǔ)和工程概念，能用所學(xué)知識搭建簡單的控制設(shè)備，進(jìn)行電路設(shè)計、安裝、調(diào)試等工作，主要為驗證性實踐活動。第二層次為專業(yè)實踐，對應(yīng)6項模塊中專業(yè)實踐與課程實驗和第二課堂，目的是增強(qiáng)實踐及認(rèn)知能力的訓(xùn)練與培養(yǎng)。該層次主要是依據(jù)崗位需求在“導(dǎo)航制導(dǎo)與控制、檢測技術(shù)和自動化”2個二級學(xué)科方向開設(shè)必要的課程實踐和第二課堂。如“慣性系統(tǒng)與組合導(dǎo)航”“計算機(jī)控制”“檢測技術(shù)”和“導(dǎo)彈控制系統(tǒng)”等，在該階段除了課程實驗外，實驗室均對學(xué)員自由開放，可以在教員組織下開設(shè)綜合訓(xùn)練項目，也可以自主組合設(shè)計一些實踐系統(tǒng)展開第二課堂活動。如“程控儀器溫控系統(tǒng)”就是在教員組織下的一項綜合性專業(yè)訓(xùn)練，是將檢測技術(shù)和計算機(jī)控制有機(jī)結(jié)合，利用實驗室的程控總線儀器平臺（VXI、LXI和GPIB總線）讀取傳感器信息，在主控計算機(jī)中編程并對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行PID處理后，通過總線儀器給出執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制指令，達(dá)到控制水溫的目的。該實踐科目完成了信號采集與變換、傳感器應(yīng)用、總線儀器操控、PID算法等多項專業(yè)訓(xùn)練，既可以加深對總線儀器工作原理及操控方法的理解與掌握，又合理地與控制專業(yè)課程相結(jié)合，達(dá)到了學(xué)習(xí)知識和培養(yǎng)能力的雙重目的。第三層次為綜合實踐技能培養(yǎng)，對應(yīng)6項目模塊中的綜合設(shè)計、第二課堂和畢業(yè)設(shè)計。其目的是培養(yǎng)學(xué)生對所學(xué)的專業(yè)知識和基本技能的綜合應(yīng)用，側(cè)重于系統(tǒng)思維、創(chuàng)新思維、綜合能力的培養(yǎng)。如近幾年第二課堂活動中主要是組織學(xué)員參加全國大學(xué)生智能汽車競賽和國際空中機(jī)器人大賽（亞太賽區(qū)）比賽，通過設(shè)計、制作各種智能自主控制電動車和自主控制旋翼無人機(jī)系統(tǒng)，在系統(tǒng)分析、建模、仿真、機(jī)械電氣設(shè)計、軟件設(shè)計、硬件設(shè)計與集成、控制算法設(shè)計、模式識別、可靠性設(shè)計等一系列知識點上進(jìn)行綜合與運用，是集綜合性、設(shè)計性和應(yīng)用性于一體的系統(tǒng)實踐訓(xùn)練，可使學(xué)員在系統(tǒng)性實踐過程中學(xué)習(xí)與運用專業(yè)知識、提高工程實踐和知識綜合運用能力、激發(fā)創(chuàng)新欲。第四層次為裝備實踐，對應(yīng)6項模塊中的實習(xí)實做和裝備維護(hù)，側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)員的崗位任職能力和應(yīng)用工程知識解決裝備使用維護(hù)的能力。該層次主要是依據(jù)裝備訓(xùn)練需求開設(shè)相應(yīng)的裝備使用維護(hù)課程，并通過部隊實習(xí)、演習(xí)和裝備承制廠實習(xí)，培養(yǎng)學(xué)員崗位實踐操作技能，強(qiáng)化軍械保障規(guī)范意識和安全意識。總之，以崗位需求為牽引，以控制系統(tǒng)與測控技術(shù)為主線，堅持實踐訓(xùn)練內(nèi)容和知識點的連續(xù)性，通過不同模塊的漸進(jìn)式訓(xùn)練使學(xué)員對所學(xué)知識融會貫通，可全面提高學(xué)員的理解、分析、動手和創(chuàng)新能力，實踐證明效果良好.
4優(yōu)化和完善實踐教學(xué)平臺
實驗室是承擔(dān)和完成高水平的教學(xué)、科研和技術(shù)服務(wù)任務(wù)的基礎(chǔ)條件，是院校教學(xué)和科研活動的一支重要力量，是學(xué)科與專業(yè)建設(shè)發(fā)展的助推器，也是實踐教學(xué)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵支撐［12］。結(jié)合人才培養(yǎng)方案和實踐體系教學(xué)規(guī)劃，系統(tǒng)梳理了學(xué)員從入學(xué)到畢業(yè)不同階段的實踐教學(xué)需求，分析了不同類型實踐教學(xué)的資源配置要求，按照完備適用、適度超前的原則規(guī)劃和定位了實踐教學(xué)平臺構(gòu)成與功能，形成了基礎(chǔ)教學(xué)實驗室、綜合教學(xué)實驗室、科研教學(xué)實驗室、專業(yè)教室與裝備分機(jī)實驗室、裝備訓(xùn)練中心、部隊實習(xí)基地構(gòu)成的“六合一”的實踐教學(xué)平臺。其中，前4項主要是圍繞工程能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)而建設(shè)，后2項是圍繞任職崗位需求，構(gòu)建裝備實踐教學(xué)條件。為切實培養(yǎng)學(xué)員的工程實踐能力和動手能力，實踐平臺的建設(shè)原則是盡量少用虛擬、多用實際系統(tǒng)，注重信息的深度挖掘，提升技術(shù)層次?；A(chǔ)教學(xué)型實驗室主要承擔(dān)訓(xùn)練學(xué)員課程實驗的基本操作、基本儀器使用以及基本理論的實驗驗證等任務(wù)，如控制原理實驗室、慣性器件實驗室、測試總線儀器實驗室等，具有任務(wù)單一、設(shè)備和場所固定不變等特點。綜合教學(xué)型實驗室主要訓(xùn)練與引導(dǎo)學(xué)員去發(fā)現(xiàn)問題、獨立運用與掌握知識，并通過綜合實踐環(huán)節(jié)鍛煉學(xué)員的創(chuàng)新能力、工程實踐能力、自主學(xué)習(xí)能力和發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力，從而大幅提升其綜合素質(zhì)。該類實驗室一般提供一定數(shù)量的基礎(chǔ)性儀器、儀表設(shè)備和各種傳感器與控制器件，支持學(xué)員按照自主設(shè)計的要求完成一個工程系統(tǒng)的設(shè)計、制作和調(diào)試驗證工作。實驗室儀器設(shè)備和物品沒有一個固定的模式，完全由學(xué)員按照自己意愿進(jìn)行組合或者集成，完成一個系統(tǒng)的搭建與調(diào)試，典型代表有“控制系統(tǒng)綜合設(shè)計實驗室”?？蒲薪虒W(xué)型實驗室的主要功能是支持基礎(chǔ)型和應(yīng)用型科研工作，同時兼顧為教員、研究生和部分高年級本科生提供研究和實習(xí)場所，使其在科研活動中得到鍛煉和能力提升。專業(yè)教室和裝備分機(jī)實驗室的主要功能是滿足裝備原理和故障分析的教學(xué)實踐任務(wù)，如某導(dǎo)彈控制系統(tǒng)分機(jī)實驗室配置有典型型號的分機(jī)、測試設(shè)備、數(shù)據(jù)信號錄取和分析設(shè)備，既可以滿足初級的分機(jī)拆解、通電檢測教學(xué)訓(xùn)練，也可在檢測過程中依靠儀器設(shè)備完成裝備工作過程中數(shù)字與模擬信號的自動錄取、回放和智能信號處理等深度信息挖掘工作，使原有的抽象的系統(tǒng)剖析和故障分析工作，可以利用各種信號、信息對比清晰地展現(xiàn)出來，可滿足各個層次的裝備原理和故障分析教學(xué)。裝備訓(xùn)練中心主要配置成套的武器系統(tǒng)，滿足裝備操作和維護(hù)教學(xué)任務(wù)。實習(xí)基地則是根據(jù)崗位任職需求，選取合適的部隊作為裝備實習(xí)基地。
5結(jié)語
對怎樣提高學(xué)歷教育本科導(dǎo)彈控制專業(yè)的人才培養(yǎng)質(zhì)量進(jìn)行了一系列的探索和實踐，初步建立了教員隊伍、實踐條件和實踐體系三位一體的聯(lián)合建設(shè)思路，取得了一些改革經(jīng)驗，但尚存在許多不足之處。實踐教學(xué)和相關(guān)體系建設(shè)與改革是一項長期的任務(wù)和過程，需要在實踐中不斷摸索切實可行的方法，今后隨著院校改革和人才培養(yǎng)模式的轉(zhuǎn)變，將繼續(xù)探索和改革，力爭提升工程技術(shù)類學(xué)員的培養(yǎng)質(zhì)量。
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作者:李瑞濤 周紹磊 史賢俊 徐勝紅 單位:海軍航空工程學(xué)院控制工程系
