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控制工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)建設探析論文
摘要：在分析了影響院校實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的制約因素的基礎上，結合控制專(zhuān)業(yè)人才培養和實(shí)踐教學(xué)的探索，介紹了在“雙師型”教員隊伍構建、遞進(jìn)式教學(xué)實(shí)踐體系和實(shí)踐教學(xué)條件平臺建設等方面的思路和有益嘗試。
關(guān)鍵詞：雙型型教員;實(shí)踐教學(xué);能力培養;控制工程專(zhuān)業(yè)
1制約實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量提升問(wèn)題的分析
軍隊學(xué)歷教育院校是軍事人才培養的重要基地，在三位一體的新型軍事人才培養體系中側重于學(xué)員基礎知識的積累，注重綜合素質(zhì)、學(xué)習能力和創(chuàng )新能力的養成，并在此基礎上培養學(xué)員基本崗位任職能力。其中，實(shí)踐教學(xué)是影響院校人才培養質(zhì)量的關(guān)鍵因素，但目前的院校教育中存在一定的問(wèn)題制約了實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的提升，主要表現在以下方面：
(1)對實(shí)踐教學(xué)的主體認識不足，不同程度地存在“重理論、輕實(shí)踐”的觀(guān)念，實(shí)踐教學(xué)地位仍有待進(jìn)一步提高。
(2)實(shí)踐教學(xué)無(wú)固定編制，缺乏具有豐富工程經(jīng)歷、實(shí)踐能力強、教學(xué)水平高的雙師型教員。
(3)實(shí)踐教學(xué)投入不足，實(shí)驗設備和教學(xué)裝備數量少，不成體系，專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)的開(kāi)展受到較大限制，實(shí)施效果不理想。
(4)實(shí)踐教學(xué)多隨理論課程設置，在性質(zhì)上以課程實(shí)驗和驗證式實(shí)驗居多，缺少綜合性和創(chuàng )新性實(shí)踐機會(huì );在體系上前后缺少關(guān)聯(lián)性，各門(mén)課程的實(shí)驗內容相互獨立，交叉聯(lián)系少，學(xué)員的實(shí)踐實(shí)驗學(xué)習缺少關(guān)聯(lián)性，效果有限[1-3]。分析以上問(wèn)題，其主要原因可歸納為2個(gè)支撐條件和1個(gè)目標的缺失：2個(gè)支撐條件是實(shí)踐教員隊伍和實(shí)踐教學(xué)條件，1個(gè)目標是實(shí)踐教學(xué)體系與內容規劃目標。針對以上問(wèn)題，為提升學(xué)員培養質(zhì)量，多年來(lái)在導彈控制專(zhuān)業(yè)人才培養過(guò)程中總結、探索和踐行了“夯實(shí)基礎、注重實(shí)踐、強化能力、追求創(chuàng )新”的教學(xué)理念，力求使學(xué)員在掌握扎實(shí)理論知識的基礎上，通過(guò)系統的實(shí)踐教學(xué)促進(jìn)理論知識轉化和吸收，培養和提高學(xué)員的工程實(shí)踐能力和創(chuàng )新精神。
2構建“雙師型”實(shí)踐教學(xué)教員隊伍
在實(shí)踐教學(xué)中缺少具有豐富工程實(shí)踐經(jīng)歷、實(shí)踐能力強的教員，是國內工科高校普遍存在的問(wèn)題，如北京工業(yè)大學(xué)的一份調查顯示，他們近5年來(lái)到校任教的幾百名青年教員中，缺乏工程實(shí)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(jià)指標體系、教員教育教學(xué)觀(guān)念等有著(zhù)直接的關(guān)系[4-6]。在軍隊院校也存在類(lèi)似問(wèn)題，如年輕教員雖然普遍具有博士學(xué)位，但在博士學(xué)習與工作中由于評價(jià)機制原因，造成了他們將絕大部分精力與時(shí)間用于理論研究和發(fā)表學(xué)術(shù)論文，使得工程實(shí)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(wú)法從深層次上發(fā)現和解決裝備使用中存在的問(wèn)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(shí)踐教學(xué)更多的是紙上談兵或按章操作，無(wú)法將理論知識轉化為實(shí)際應用，也就無(wú)法有效地指導學(xué)員開(kāi)展實(shí)踐創(chuàng )新。因此，培養一批動(dòng)手能力強、具有良好“工程師”素質(zhì)及較強理論基礎的“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(lái)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、一部分來(lái)自其他部隊院�；虿筷犎藛T、一部分地方院校培養人員，以便于融合發(fā)展和取長(cháng)補短;二是人員的專(zhuān)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(zhuān)業(yè)方向與實(shí)際工作崗位相同(相近或交叉學(xué)科)，并有一定研究基礎的畢業(yè)生，避免研究方向相差過(guò)大，無(wú)法有效勝任崗位工作，造成人才浪費。2.2人員培養著(zhù)名科學(xué)家錢(qián)偉長(cháng)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(shí)驗室和科研工作在教員培養中的作用[9]。
新教員到位后依據教研室和個(gè)人實(shí)際情況安排到實(shí)驗室或課題組工作，使其理論知識同實(shí)踐、科研結合，推動(dòng)能力培養與科學(xué)研究相互促進(jìn)。通過(guò)實(shí)驗室建設、維修和科研活動(dòng)，不但可以使教員得到工程實(shí)踐的鍛煉，逐步培養“工程師”的基本素養，還可以保持對行業(yè)內最新發(fā)展狀態(tài)的跟蹤和掌握，有助于加深對本專(zhuān)業(yè)的知識理解和把握，構建知識體系的大格局，進(jìn)而依據研究和工作過(guò)程中的心得體會(huì )把課程講精講透，而不是按照教材照本宣科。鼓勵教員擴展視野，創(chuàng )造對外交流機會(huì )，合理借助工業(yè)部門(mén)做好“借船出�！钡墓ぷ�。受制于院校條件建設的不足，部分研究項目在院校只能開(kāi)展理論研究工作，無(wú)法和實(shí)際工程相對接，往往流于紙上談兵。而地方工業(yè)部門(mén)長(cháng)期從事裝備工程化研制和生產(chǎn)工作，其特點(diǎn)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(guò)程中鍛煉人員的工程實(shí)踐能力。根據此特點(diǎn)，為彌補現有實(shí)踐條件的不足，教研室先后派多人到航天部門(mén)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(kāi)展學(xué)習與研究，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(gè)結合和1個(gè)引導，即同科研工作結合、同實(shí)驗室建設與維護結合、同實(shí)踐教學(xué)和第二課堂相結合，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(shí)必須兼職實(shí)驗室工作，參與實(shí)驗室建設和日常的設備維護維修，通過(guò)該過(guò)程熟悉裝設備和增強工程實(shí)踐能力;鼓勵教員走進(jìn)實(shí)驗室，積極開(kāi)展實(shí)驗教學(xué)研究，開(kāi)發(fā)綜合性、設計和創(chuàng )新性實(shí)驗項目或第二課堂活動(dòng)，如組織學(xué)員在2010年開(kāi)始參加“飛思卡爾”全國大學(xué)生智能汽車(chē)競賽、2013年開(kāi)始參加國際大學(xué)生空中機器人大賽(亞太賽區)比賽。通過(guò)項目實(shí)施、共同研究和研討的過(guò)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(guò)“壓擔子”促使新教員工作中學(xué)習和自我成長(cháng);在團隊內部形成良性的競爭和激勵機制，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(gè)人的自主性和積極性。在此過(guò)程中發(fā)揮學(xué)科帶頭人的領(lǐng)軍和指引作用，通過(guò)引導的方式幫助年輕教員解決成長(cháng)過(guò)程中的方向感缺失問(wèn)題，同時(shí)引導其擴大視野，提升總體認知能力。通過(guò)多年來(lái)堅持在人員選拔、培養和使用等3個(gè)環(huán)節的教員培養工作，相當一批導彈控制專(zhuān)業(yè)教員具備了“工程師”的基本素質(zhì)，逐漸成長(cháng)為“雙師型”教員，較好地解決了實(shí)踐教學(xué)師資力量缺乏的問(wèn)題。
3構建復合型實(shí)踐教學(xué)體系內容
由于軍隊院校學(xué)歷教育院校的特性，控制專(zhuān)業(yè)學(xué)員既要具有扎實(shí)的基礎知識以及系統的專(zhuān)業(yè)知識、方法論和工程技術(shù)知識，以便適應未來(lái)職業(yè)發(fā)展的需求，同時(shí)又要學(xué)習裝備使用與維護技能，滿(mǎn)足崗位任職需求。因此，在實(shí)踐教學(xué)體系構建上，必須兼顧學(xué)員的專(zhuān)業(yè)綜合能力培養和未來(lái)任職崗位2方面需求，保證人才培養方案的系統性和完整性[10-11]。否則，單獨側重一個(gè)方面將會(huì )使學(xué)員缺少裝備維護能力無(wú)法適應崗位任職需要，或者由于知識面狹窄、技能單一，只能適應單一或少數的職業(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)習和自主創(chuàng )新的能力。根據學(xué)科特點(diǎn)和人才培養模式的總要求，在多年的教學(xué)基礎上總結出了“扎實(shí)基礎、強化實(shí)踐、面向應用、突出能力”的導彈控制專(zhuān)業(yè)人才培養思路和實(shí)踐教學(xué)體系3.11條主線(xiàn)1條主線(xiàn)是以控制系統和測控技術(shù)貫穿始末，以控制科學(xué)與工程一級學(xué)科下的幾個(gè)相關(guān)二級自動(dòng)化和相關(guān)交叉方向作為實(shí)踐活動(dòng)的主要內容，所有實(shí)踐活動(dòng)依托此主線(xiàn)開(kāi)展，達到4年實(shí)踐教育的系統性和知識傳承的不斷線(xiàn)，使學(xué)員在內容關(guān)聯(lián)和逐層遞進(jìn)的實(shí)踐中不斷熟悉和掌握控制專(zhuān)業(yè)知識，達到由淺入深、由簡(jiǎn)到難的學(xué)習效果，不斷提高實(shí)踐與創(chuàng )新能力，避免了以往不同實(shí)踐課程內容上沒(méi)有聯(lián)系，學(xué)員學(xué)習缺少系統性，造成前后遺忘、效果差的結果。
3.22個(gè)目標2個(gè)目標即是以培養工程實(shí)踐能力和部隊崗位任職能力為需求牽引和目標，兼顧學(xué)員未來(lái)長(cháng)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，導彈控制專(zhuān)業(yè)所設置的實(shí)踐課程體系應在滿(mǎn)足控制系統一般性的前提下，以導彈武器裝備和崗位任職需求為牽引進(jìn)行設置，主要以“導航制導與控制、檢測技術(shù)和自動(dòng)化”2個(gè)二級學(xué)科知識點(diǎn)為主進(jìn)行設置，建立以部隊崗位能力需求為導向、以能力為本位的實(shí)踐教學(xué)內容體系。3.34種層次及6個(gè)模塊4種層次是將學(xué)員的實(shí)踐培訓分為4種層次，即基礎實(shí)踐、專(zhuān)業(yè)實(shí)踐、綜合實(shí)踐和裝備實(shí)踐，依據需要分段或者交叉實(shí)施。6個(gè)模塊主要是依據內容劃分(參見(jiàn)圖1)。第一層次為基礎實(shí)踐，對應6項模塊中的專(zhuān)業(yè)實(shí)踐與課程實(shí)驗，目的是進(jìn)行實(shí)驗基礎培養，增強工程意識。該層次主要依托基礎課程實(shí)驗(如自動(dòng)控制原理、控制元件、模擬電子線(xiàn)路、數字電子線(xiàn)路、電路、計算機軟硬件等相關(guān)課程)和實(shí)驗室的通用儀器設備開(kāi)展，通過(guò)讓學(xué)員接觸控制專(zhuān)業(yè)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的知識、儀器和實(shí)驗設備，使其初步具備一定的控制思想、軟硬件基礎和工程概念，能用所學(xué)知識搭建簡(jiǎn)單的控制設備，進(jìn)行電路設計、安裝、調試等工作，主要為驗證性實(shí)踐活動(dòng)。第二層次為專(zhuān)業(yè)實(shí)踐，對應6項模塊中專(zhuān)業(yè)實(shí)踐與課程實(shí)驗和第二課堂，目的是增強實(shí)踐及認知能力的訓練與培養。
該層次主要是依據崗位需求在“導航制導與控制、檢測技術(shù)和自動(dòng)化”2個(gè)二級學(xué)科方向開(kāi)設必要的課程實(shí)踐和第二課堂。如“慣性系統與組合導航”“計算機控制”“檢測技術(shù)”和“導彈控制系統”等，在該階段除了課程實(shí)驗外，實(shí)驗室均對學(xué)員自由開(kāi)放，可以在教員組織下開(kāi)設綜合訓練項目，也可以自主組合設計一些實(shí)踐系統展開(kāi)第二課堂活動(dòng)。如“程控儀器溫控系統”就是在教員組織下的一項綜合性專(zhuān)業(yè)訓練，是將檢測技術(shù)和計算機控制有機結合，利用實(shí)驗室的程控總線(xiàn)儀器平臺(VXI、LXI和GPIB總線(xiàn))讀取傳感器信息，在主控計算機中編程并對采集的數據進(jìn)行PID處理后，通過(guò)總線(xiàn)儀器給出執行機構的控制指令，達到控制水溫的目的。該實(shí)踐科目完成了信號采集與變換、傳感器應用、總線(xiàn)儀器操控、PID算法等多項專(zhuān)業(yè)訓練，既可以加深對總線(xiàn)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(zhuān)業(yè)課程相結合，達到了學(xué)習知識和培養能力的雙重目的。第三層次為綜合實(shí)踐技能培養，對應6項目模塊中的綜合設計、第二課堂和畢業(yè)設計。其目的是培養學(xué)生對所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識和基本技能的綜合應用，側重于系統思維、創(chuàng )新思維、綜合能力的培養。如近幾年第二課堂活動(dòng)中主要是組織學(xué)員參加全國大學(xué)生智能汽車(chē)競賽和國際空中機器人大賽(亞太賽區)比賽，通過(guò)設計、制作各種智能自主控制電動(dòng)車(chē)和自主控制旋翼無(wú)人機系統，在系統分析、建模、仿真、機械電氣設計、軟件設計、硬件設計與集成、控制算法設計、模式識別、可靠性設計等一系列知識點(diǎn)上進(jìn)行綜合與運用，是集綜合性、設計性和應用性于一體的系統實(shí)踐訓練，可使學(xué)員在系統性實(shí)踐過(guò)程中學(xué)習與運用專(zhuān)業(yè)知識、提高工程實(shí)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(shí)踐，對應6項模塊中的實(shí)習實(shí)做和裝備維護，側重于培養學(xué)員的崗位任職能力和應用工程知識解決裝備使用維護的能力。該層次主要是依據裝備訓練需求開(kāi)設相應的裝備使用維護課程，并通過(guò)部隊實(shí)習、演習和裝備承制廠(chǎng)實(shí)習，培養學(xué)員崗位實(shí)踐操作技能，強化軍械保障規范意識和安全意識。
總之，以崗位需求為牽引，以控制系統與測控技術(shù)為主線(xiàn)，堅持實(shí)踐訓練內容和知識點(diǎn)的連續性，通過(guò)不同模塊的漸進(jìn)式訓練使學(xué)員對所學(xué)知識融會(huì )貫通，可全面提高學(xué)員的理解、分析、動(dòng)手和創(chuàng )新能力，實(shí)踐證明效果良好.
4優(yōu)化和完善實(shí)踐教學(xué)平臺
實(shí)驗室是承擔和完成高水平的教學(xué)、科研和技術(shù)服務(wù)任務(wù)的基礎條件，是院校教學(xué)和科研活動(dòng)的一支重要力量，是學(xué)科與專(zhuān)業(yè)建設發(fā)展的助推器，也是實(shí)踐教學(xué)的基礎和關(guān)鍵支撐[12]。結合人才培養方案和實(shí)踐體系教學(xué)規劃，系統梳理了學(xué)員從入學(xué)到畢業(yè)不同階段的實(shí)踐教學(xué)需求，分析了不同類(lèi)型實(shí)踐教學(xué)的資源配置要求，按照完備適用、適度超前的原則規劃和定位了實(shí)踐教學(xué)平臺構成與功能，形成了基礎教學(xué)實(shí)驗室、綜合教學(xué)實(shí)驗室、科研教學(xué)實(shí)驗室、專(zhuān)業(yè)教室與裝備分機實(shí)驗室、裝備訓練中心、部隊實(shí)習基地構成的“六合一”的實(shí)踐教學(xué)平臺。其中，前4項主要是圍繞工程能力和創(chuàng )新能力培養而建設，后2項是圍繞任職崗位需求，構建裝備實(shí)踐教學(xué)條件。為切實(shí)培養學(xué)員的工程實(shí)踐能力和動(dòng)手能力，實(shí)踐平臺的建設原則是盡量少用虛擬、多用實(shí)際系統，注重信息的深度挖掘，提升技術(shù)層次�；A教學(xué)型實(shí)驗室主要承擔訓練學(xué)員課程實(shí)驗的基本操作、基本儀器使用以及基本理論的實(shí)驗驗證等任務(wù)，如控制原理實(shí)驗室、慣性器件實(shí)驗室、測試總線(xiàn)儀器實(shí)驗室等，具有任務(wù)單一、設備和場(chǎng)所固定不變等特點(diǎn)。綜合教學(xué)型實(shí)驗室主要訓練與引導學(xué)員去發(fā)現問(wèn)題、獨立運用與掌握知識，并通過(guò)綜合實(shí)踐環(huán)節鍛煉學(xué)員的創(chuàng )新能力、工程實(shí)踐能力、自主學(xué)習能力和發(fā)現問(wèn)題解決問(wèn)題的能力，從而大幅提升其綜合素質(zhì)。該類(lèi)實(shí)驗室一般提供一定數量的基礎性?xún)x器、儀表設備和各種傳感器與控制器件，支持學(xué)員按照自主設計的要求完成一個(gè)工程系統的設計、制作和調試驗證工作。實(shí)驗室儀器設備和物品沒(méi)有一個(gè)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(gè)系統的搭建與調試，典型代表有“控制系統綜合設計實(shí)驗室”�？蒲薪虒W(xué)型實(shí)驗室的主要功能是支持基礎型和應用型科研工作，同時(shí)兼顧為教員、研究生和部分高年級本科生提供研究和實(shí)習場(chǎng)所，使其在科研活動(dòng)中得到鍛煉和能力提升。專(zhuān)業(yè)教室和裝備分機實(shí)驗室的主要功能是滿(mǎn)足裝備原理和故障分析的教學(xué)實(shí)踐任務(wù)，如某導彈控制系統分機實(shí)驗室配置有典型型號的分機、測試設備、數據信號錄取和分析設備，既可以滿(mǎn)足初級的分機拆解、通電檢測教學(xué)訓練，也可在檢測過(guò)程中依靠?jì)x器設備完成裝備工作過(guò)程中數字與模擬信號的自動(dòng)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出來(lái)，可滿(mǎn)足各個(gè)層次的裝備原理和故障分析教學(xué)。裝備訓練中心主要配置成套的武器系統，滿(mǎn)足裝備操作和維護教學(xué)任務(wù)。實(shí)習基地則是根據崗位任職需求，選取合適的部隊作為裝備實(shí)習基地。
5結語(yǔ)
對怎樣提高學(xué)歷教育本科導彈控制專(zhuān)業(yè)的人才培養質(zhì)量進(jìn)行了一系列的探索和實(shí)踐，初步建立了教員隊伍、實(shí)踐條件和實(shí)踐體系三位一體的聯(lián)合建設思路，取得了一些改革經(jīng)驗，但尚存在許多不足之處。實(shí)踐教學(xué)和相關(guān)體系建設與改革是一項長(cháng)期的任務(wù)和過(guò)程，需要在實(shí)踐中不斷摸索切實(shí)可行的方法，今后隨著(zhù)院校改革和人才培養模式的轉變，將繼續探索和改革，力爭提升工程技術(shù)類(lèi)學(xué)員的培養質(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