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【摘 要】分析测控技术与仪器专业应用型人才培养客观需求，针对本校测控技术与仪器专业教学过程中存在的计算机系列课程体系内部结合不紧密、知识面广而不精的问题，从特色专业建设过程中试点班的教学实际情况出发，提出夯实软硬件核心基础、加强同类别课程衔接、拓展系统综合应用能力的教学观点，在该专业计算机系列课程体系适应性改革方面进行教学内容优化、教学进程调整、教学方式创新等多项工作，取得了初步的改革成效。
【关键词】测控技术与仪器 计算机 课程体系 试点班
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1006－9682（2011）11－0009－02
目前，我国高等学校教学内容、课程体系改革的各项工作正在如火如荼地开展，其中学科内部及学科之间课程体系的优化整合是本科专业建设和改革最为关键的工作。［1～3］考虑到专业特点和应用型人才培养规格的要求，结合计算机课程平台教学的实际特点，我们对测控技术与仪器专业计算机系列课程进行了大幅度改革，并对特色专业建设的应用型人才培养试点班实施。本文从测控技术与仪器专业对计算机科学与技术知识的基本要求、计算机课程体系改革的具体方案及实施效果三个方面介绍了试点班的改革与实践经验。
一、测控技术与仪器专业对计算机技术的基本要求
测控技术与仪器本科专业是一个多学科交叉的专业，涉及机械工程、光学工程、电力电子学、计算机科学、信息科学、控制工程、仪器科学与技术等一级学科，其中计算机系列课程的教学主线大体为：信息的获取、传输、处理、反馈控制，主要内容包括：在硬件方面，要求掌握计算机的基本组成，包括主流CPU结构与原理（有取舍、有侧重地学习X86、单片机、PLC、嵌入式、DSP、FPGA中的一到两种），存储器组织，总线结构，读写时序，常用基本接口电路，常用输入输出设备等。在此基础上能够完成常用的信号输入输出通道的硬件电路设计。在软件方面，要求掌握基本汇编语言、C语言、数据结构的基本知识、操作系统的基本原理。在底层，要求能够编写驱动程序完成数据输入输出与数据传输，应用层要求能够完成数据的简单计算处理。在达到软硬件基本要求的基础上，学生可以进一步了解各种流行的数据传输总线、协议及链路，能完成数据的传输、显示、打印的硬件通道设计；可进一步掌握面向对象的编程、可视化编程、网络化编程方面的软件程序编写，实现仪器的虚拟化、智能化、网络化。
改革与实践的总体思路归纳如下：以学生最终能够应用乃至设计完整的计算机测控系统（包括硬件电路与软件程序）为教学目标，从简到繁、从易到难、从基础到应用，分阶段、分步骤，硬件电路与软件设计相结合，课堂教学与实践锻炼相结合，多个学期连续不断线教育与短期集训相结合，课内教育与课余兴趣小组活动相结合，由多个任课教师分成小组，分工配合地实施课堂教学与实践教学。
二、计算机课程体系改革具体方案
测控技术与仪器专业计算机系列课程的优化整合方案为：从修订教学计划入手，着力于对学生的知识、能力、素质结构进行调整，注重基础，强化学生综合实践能力和创新意识的训练，有效克服当前教学工作中存在的教学内容分散陈旧、教学方法过死、教学环节不连贯等问题，解决长期以来自然形成的课程科目与实践环节过多与总学时有限的冲突、知识面广而不精等问题。
1．教学内容的整合原则
在原有课程体系中，软硬件方面的课程设置均存在一定的弊端。软件程序方面，必修课只有《C语言程序设计》一门，开课时间设置在第一学期，与后续课程脱节，导致学生到第五、第六学期的实践环节用到时已基本遗忘。另外，教学内容不充分，没有覆盖操作系统、数据结构等方面的基本知识。硬件方面，必修课中《微机原理与接口技术》与《单片机原理及应用》同属硬件类课程，内容重复，讲授的内容不尽合理，如没有目前常用的PC机板卡资源、嵌入式技术等。此外，选修课多而杂，教学主线不明确，与专业培养目标配合不紧密。
具体来讲，对教学内容进行优化整合的几个原则如下：①综合性：课程设置改变传统的自成一体的单个课程范畴，进行优化整合，提高课程的综合化程度，达到以软硬件基础知识为主体，以计算机测控应用技术为主线，拓宽知识面，改善知识结构；②先进性：将传统的测控技术与当代最新的计算机技术相结合，使原来单一模式的分析方法转变为生动丰富的多方案优化，加深了对现代测控手段的理解和掌握；③实用性：找准应用型人才的培养定位，教学内容的安排上注重夯实软硬件基础、拓展系统综合应用能力，避免传统教学中理论教学的单调性和复杂冗长化。
2．教学内容的深度凝练
经优化整合后，3门必修课的主要教学内容归纳如下：
（1）《程序设计基础》是本专业计算机系列课程体系中的核心课程之一，综合了《操作系统》、《C语言程序设计》与《计算机软件基础》等课程的内容，并通过实验巩固所学知识，为后续计算机测控技术方面的专业课程打下坚实的基础。
（2）《计算机硬件基础》旨在让学生掌握微型计算机硬件的基本组成、体系结构和工作模式，着重使学生掌握微型计算机中存储器、I/O接口、总线、中断、人机交互等概念、原理和应用技术，同时通过实验，初步形成计算机硬件方面的工程设计与应用能力。
（3）《计算机测控技术》旨在通过本课程的学习，使学生学会设计基于微型计算机的测控系统，解决工程实际问题，要求学生掌握基于微处理器的计算机测控系统的基本体系结构、常用输入输出通道的设计、常用人机接口的设计、常用数据传输电路的设计、简单数据处理算法以及计算机测控技术的若干新进展，形成工程设计与应用能力。
改革后，上述3门必修课程的教学内容由多门课程优化整合而成，注重学生综合素质和独立工作能力的培养，在计算机系列课程体系中所占比重大大增强，见图1。在保证课程基本教学内容的基础上，突出实践教学环节，注重教给学生科学的思维方法，训练其逻辑思维及理工科思维能力。
3．独立实践环节的合理设置
我校测控技术与仪器实验室下设精密机械与测试技术、传感技术、光信息技术、现代电子技术、信号处理等多个功能实验室，可开展全方位的独立实践教学活动，有效提高学生对于光机电一体化测控系统的设计与应用能力，促使学生从课程分类学习向工程实际综合应用的转化。
（1）作为实践教学必修课，《计算机测控实践》安排在计算机系列理论课程全部结束之后进行，集中设计时间为两周，相比改革前其教学力度加强。其教学目的在于使学生巩固计算机方面的基础理论知识，同时训练学生运用计算机软、硬件知识解决具体工程问题的能力。通过多人共同完成一项设计任务使学生认识到团队协作的重要性及协作技巧，并通过设计使学生掌握设计说明书的撰写方法及基本技能，培养工程师的素质。
（2）《测控专业综合实践》环节安排在第7学期，学时为3周，题目均来源于教师的科研成果，打破了传统的演示性、验证性和单一性实验模式，建立起了新的设计型、创新型、综合型的实践环节体系。要求学生独立完成一个实际的小型光机电一体化测控系统（或大系统的一部分）的设计与调试，根据学生具体情况因材施教，有针对性、分群体加强学生在某个具体技术领域的技能培养，做到学以致用。
三、实践探索及初步成效
以上计算机系列课程设置方案，是北京信息科技大学测控技术与仪器专业在多年的教学实践与改革探索过程中逐步形成并实施的。具体地，首先，在测控08级尝试独立的实践环节《计算机测控实践》，在第六学期初由教师集中讲解，布置课程设计任务，提出设计要求。学生根据任务与要求，结合自己的特长与兴趣查阅资料、制订设计与调试方案。随后，学生根据自己的时间灵活安排，分散在相关实验室进行系统分模块设计和调试，教师分组指导与答疑。最后两周学生在实验室进行系统联合调试，撰写课程设计说明书，完成课程设计验收与答辩。
其次，针对测控09级，有意识地对计算机系列课程的教学内容进行了局部调整与取舍，注重教学环节的搭配与教学内容衔接。同时，花大力气建设了计算机系列课程实验系统。针对《微机原理及接口技术》与《单片机原理及应用》，专门设计、制作了模块化的实验系统，该系统让学生采用搭积木的思路来设计、调试、验证简单的计算机测控系统及其应用，如温湿度测量、处理、输出显示等系统。
最后，根据前期积累的改革实践经验和教训，形成了2010级专业培养计划和教学大纲等指导性教学文件，在测控2010级特色专业建设试点班中推广实施。实施新培养计划与教学大纲的测控1001班（试点班）学风突出，在大一全年的各次考试中单科与总体成绩均名列前茅，为后续几年的专业课学习打下了坚实的基础。
四、结束语
根据测控技术与仪器专业多学科交叉的特点，并结合我校该专业应用型人才的培养目标，在总结经验与摸索创新的基础上，我系对该专业的计算机系列课程的设置与教学环节进行适应性改革，构建了合理有效、因材施教的人才培养模式，形成了“专业口径宽、实践能力强”的专业特色，并对应用型人才培养的特色专业建设试点班进行实践，取得了初步成效。
参考文献
1 唐鸿儒、郑洁、黄亚忠.测控技术与仪器专业教学研究与实践［J］.高教论坛，2009（5）：71～74
2 杨帆、程雯、肖贝、李国平.测控技术与仪器专业“三位一体”的教学改革研究与实践［J］.武汉工程大学学报，2010（2）：98～101
3 张文娜、熊飞丽、叶湘滨、罗武胜.测控技术与仪器专业课程体系整体优化研究［J］.高等教育研究学报，2008（2）：33～35
【关键词】测控技术与仪器 计算机 课程体系 试点班
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1006－9682（2011）11－0009－02
目前，我国高等学校教学内容、课程体系改革的各项工作正在如火如荼地开展，其中学科内部及学科之间课程体系的优化整合是本科专业建设和改革最为关键的工作。［1～3］考虑到专业特点和应用型人才培养规格的要求，结合计算机课程平台教学的实际特点，我们对测控技术与仪器专业计算机系列课程进行了大幅度改革，并对特色专业建设的应用型人才培养试点班实施。本文从测控技术与仪器专业对计算机科学与技术知识的基本要求、计算机课程体系改革的具体方案及实施效果三个方面介绍了试点班的改革与实践经验。
一、测控技术与仪器专业对计算机技术的基本要求
测控技术与仪器本科专业是一个多学科交叉的专业，涉及机械工程、光学工程、电力电子学、计算机科学、信息科学、控制工程、仪器科学与技术等一级学科，其中计算机系列课程的教学主线大体为：信息的获取、传输、处理、反馈控制，主要内容包括：在硬件方面，要求掌握计算机的基本组成，包括主流CPU结构与原理（有取舍、有侧重地学习X86、单片机、PLC、嵌入式、DSP、FPGA中的一到两种），存储器组织，总线结构，读写时序，常用基本接口电路，常用输入输出设备等。在此基础上能够完成常用的信号输入输出通道的硬件电路设计。在软件方面，要求掌握基本汇编语言、C语言、数据结构的基本知识、操作系统的基本原理。在底层，要求能够编写驱动程序完成数据输入输出与数据传输，应用层要求能够完成数据的简单计算处理。在达到软硬件基本要求的基础上，学生可以进一步了解各种流行的数据传输总线、协议及链路，能完成数据的传输、显示、打印的硬件通道设计；可进一步掌握面向对象的编程、可视化编程、网络化编程方面的软件程序编写，实现仪器的虚拟化、智能化、网络化。
改革与实践的总体思路归纳如下：以学生最终能够应用乃至设计完整的计算机测控系统（包括硬件电路与软件程序）为教学目标，从简到繁、从易到难、从基础到应用，分阶段、分步骤，硬件电路与软件设计相结合，课堂教学与实践锻炼相结合，多个学期连续不断线教育与短期集训相结合，课内教育与课余兴趣小组活动相结合，由多个任课教师分成小组，分工配合地实施课堂教学与实践教学。
二、计算机课程体系改革具体方案
测控技术与仪器专业计算机系列课程的优化整合方案为：从修订教学计划入手，着力于对学生的知识、能力、素质结构进行调整，注重基础，强化学生综合实践能力和创新意识的训练，有效克服当前教学工作中存在的教学内容分散陈旧、教学方法过死、教学环节不连贯等问题，解决长期以来自然形成的课程科目与实践环节过多与总学时有限的冲突、知识面广而不精等问题。
1．教学内容的整合原则
在原有课程体系中，软硬件方面的课程设置均存在一定的弊端。软件程序方面，必修课只有《C语言程序设计》一门，开课时间设置在第一学期，与后续课程脱节，导致学生到第五、第六学期的实践环节用到时已基本遗忘。另外，教学内容不充分，没有覆盖操作系统、数据结构等方面的基本知识。硬件方面，必修课中《微机原理与接口技术》与《单片机原理及应用》同属硬件类课程，内容重复，讲授的内容不尽合理，如没有目前常用的PC机板卡资源、嵌入式技术等。此外，选修课多而杂，教学主线不明确，与专业培养目标配合不紧密。
具体来讲，对教学内容进行优化整合的几个原则如下：①综合性：课程设置改变传统的自成一体的单个课程范畴，进行优化整合，提高课程的综合化程度，达到以软硬件基础知识为主体，以计算机测控应用技术为主线，拓宽知识面，改善知识结构；②先进性：将传统的测控技术与当代最新的计算机技术相结合，使原来单一模式的分析方法转变为生动丰富的多方案优化，加深了对现代测控手段的理解和掌握；③实用性：找准应用型人才的培养定位，教学内容的安排上注重夯实软硬件基础、拓展系统综合应用能力，避免传统教学中理论教学的单调性和复杂冗长化。
2．教学内容的深度凝练
经优化整合后，3门必修课的主要教学内容归纳如下：
（1）《程序设计基础》是本专业计算机系列课程体系中的核心课程之一，综合了《操作系统》、《C语言程序设计》与《计算机软件基础》等课程的内容，并通过实验巩固所学知识，为后续计算机测控技术方面的专业课程打下坚实的基础。
（2）《计算机硬件基础》旨在让学生掌握微型计算机硬件的基本组成、体系结构和工作模式，着重使学生掌握微型计算机中存储器、I/O接口、总线、中断、人机交互等概念、原理和应用技术，同时通过实验，初步形成计算机硬件方面的工程设计与应用能力。
（3）《计算机测控技术》旨在通过本课程的学习，使学生学会设计基于微型计算机的测控系统，解决工程实际问题，要求学生掌握基于微处理器的计算机测控系统的基本体系结构、常用输入输出通道的设计、常用人机接口的设计、常用数据传输电路的设计、简单数据处理算法以及计算机测控技术的若干新进展，形成工程设计与应用能力。
改革后，上述3门必修课程的教学内容由多门课程优化整合而成，注重学生综合素质和独立工作能力的培养，在计算机系列课程体系中所占比重大大增强，见图1。在保证课程基本教学内容的基础上，突出实践教学环节，注重教给学生科学的思维方法，训练其逻辑思维及理工科思维能力。
3．独立实践环节的合理设置
我校测控技术与仪器实验室下设精密机械与测试技术、传感技术、光信息技术、现代电子技术、信号处理等多个功能实验室，可开展全方位的独立实践教学活动，有效提高学生对于光机电一体化测控系统的设计与应用能力，促使学生从课程分类学习向工程实际综合应用的转化。
（1）作为实践教学必修课，《计算机测控实践》安排在计算机系列理论课程全部结束之后进行，集中设计时间为两周，相比改革前其教学力度加强。其教学目的在于使学生巩固计算机方面的基础理论知识，同时训练学生运用计算机软、硬件知识解决具体工程问题的能力。通过多人共同完成一项设计任务使学生认识到团队协作的重要性及协作技巧，并通过设计使学生掌握设计说明书的撰写方法及基本技能，培养工程师的素质。
（2）《测控专业综合实践》环节安排在第7学期，学时为3周，题目均来源于教师的科研成果，打破了传统的演示性、验证性和单一性实验模式，建立起了新的设计型、创新型、综合型的实践环节体系。要求学生独立完成一个实际的小型光机电一体化测控系统（或大系统的一部分）的设计与调试，根据学生具体情况因材施教，有针对性、分群体加强学生在某个具体技术领域的技能培养，做到学以致用。
三、实践探索及初步成效
以上计算机系列课程设置方案，是北京信息科技大学测控技术与仪器专业在多年的教学实践与改革探索过程中逐步形成并实施的。具体地，首先，在测控08级尝试独立的实践环节《计算机测控实践》，在第六学期初由教师集中讲解，布置课程设计任务，提出设计要求。学生根据任务与要求，结合自己的特长与兴趣查阅资料、制订设计与调试方案。随后，学生根据自己的时间灵活安排，分散在相关实验室进行系统分模块设计和调试，教师分组指导与答疑。最后两周学生在实验室进行系统联合调试，撰写课程设计说明书，完成课程设计验收与答辩。
其次，针对测控09级，有意识地对计算机系列课程的教学内容进行了局部调整与取舍，注重教学环节的搭配与教学内容衔接。同时，花大力气建设了计算机系列课程实验系统。针对《微机原理及接口技术》与《单片机原理及应用》，专门设计、制作了模块化的实验系统，该系统让学生采用搭积木的思路来设计、调试、验证简单的计算机测控系统及其应用，如温湿度测量、处理、输出显示等系统。
最后，根据前期积累的改革实践经验和教训，形成了2010级专业培养计划和教学大纲等指导性教学文件，在测控2010级特色专业建设试点班中推广实施。实施新培养计划与教学大纲的测控1001班（试点班）学风突出，在大一全年的各次考试中单科与总体成绩均名列前茅，为后续几年的专业课学习打下了坚实的基础。
四、结束语
根据测控技术与仪器专业多学科交叉的特点，并结合我校该专业应用型人才的培养目标，在总结经验与摸索创新的基础上，我系对该专业的计算机系列课程的设置与教学环节进行适应性改革，构建了合理有效、因材施教的人才培养模式，形成了“专业口径宽、实践能力强”的专业特色，并对应用型人才培养的特色专业建设试点班进行实践，取得了初步成效。
参考文献
1 唐鸿儒、郑洁、黄亚忠.测控技术与仪器专业教学研究与实践［J］.高教论坛，2009（5）：71～74
2 杨帆、程雯、肖贝、李国平.测控技术与仪器专业“三位一体”的教学改革研究与实践［J］.武汉工程大学学报，2010（2）：98～101
3 张文娜、熊飞丽、叶湘滨、罗武胜.测控技术与仪器专业课程体系整体优化研究［J］.高等教育研究学报，2008（2）：33～35