控制工程專業實踐教學建設探析論文
摘要：在分析了影響院校實踐教學質量的制約因素的基礎上，結合控制專業人才培養和實踐教學的探索，介紹了在“雙師型”教員隊伍構建、遞進式教學實踐體系和實踐教學條件平臺建設等方面的思路和有益嘗試。
關鍵詞：雙型型教員;實踐教學;能力培養;控制工程專業
1制約實踐教學質量提升問題的分析
軍隊學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於學員基礎知識的積累，注重綜合素質、學習能力和創新能力的養成，並在此基礎上培養學員基本崗位任職能力。其中，實踐教學是影響院校人才培養質量的關鍵因素，但目前的院校教育中存在一定的問題制約了實踐教學質量的提升，主要表現在以下方面：
(1)對實踐教學的主體認識不足，不同程度地存在“重理論、輕實踐”的觀念，實踐教學地位仍有待進一步提高。
(2)實踐教學無固定編制，缺乏具有豐富工程經歷、實踐能力強、教學水平高的雙師型教員。
(3)實踐教學投入不足，實驗裝置和教學裝備數量少，不成體系，專業實踐教學的開展受到較大限制，實施效果不理想。
(4)實踐教學多隨理論課程設定，在性質上以課程實驗和驗證式實驗居多，缺少綜合性和創新性實踐機會;在體系上前後缺少關聯性，各門課程的實驗內容相互獨立，交叉聯絡少，學員的實踐實驗學習缺少關聯性，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個目標的缺失：2個支撐條件是實踐教員隊伍和實踐教學條件，1個目標是實踐教學體系與內容規劃目標。針對以上問題，為提升學員培養質量，多年來在導彈控制專業人才培養過程中總結、探索和踐行了“夯實基礎、注重實踐、強化能力、追求創新”的教學理念，力求使學員在掌握紮實理論知識的基礎上，透過系統的實踐教學促進理論知識轉化和吸收，培養和提高學員的工程實踐能力和創新精神。
2構建“雙師型”實踐教學教員隊伍
在實踐教學中缺少具有豐富工程實踐經歷、實踐能力強的教員，是國內工科高校普遍存在的問題，如北京工業大學的一份調查顯示，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佔80%左右。這與高校師資引進政策、高校對教員工作評價指標體系、教員教育教學觀念等有著直接的關係[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位，但在博士學習與工作中由於評價機制原因，造成了他們將絕大部分精力與時間用於理論研究和發表學術論文，使得工程實踐經歷與能力欠缺，在裝備教學中只熟悉操作流程，缺少工程能力與經驗，無法從深層次上發現和解決裝備使用中存在的問題，也造成院校教學科研創新力不足[7-8]。因此，在該種模式下教員的實踐教學更多的是紙上談兵或按章操作，無法將理論知識轉化為實際應用，也就無法有效地指導學員開展實踐創新。因此，培養一批動手能力強、具有良好“工程師”素質及較強理論基礎的“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量的關鍵。2.1人員選拔在新教員選拔上，一是人員的來源要合理佈局，一般遵循“33原則”較為合理，即一部分自主培養、一部分來自其他部隊院校或部隊人員、一部分地方院校培養人員，以便於融合發展和取長補短;二是人員的專業研究方向要貼近工作崗位需求，由於控制學科範圍寬廣，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方向與實際工作崗位相同(相近或交叉學科)，並有一定研究基礎的.畢業生，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人員培養著名科學家錢偉長就曾指出，“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中的作用[9]。
新教員到位後依據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、科研結合，推動能力培養與科學研究相互促進。透過實驗室建設、維修和科研活動，不但可以使教員得到工程實踐的鍛鍊，逐步培養“工程師”的基本素養，還可以保持對行業內最新發展狀態的跟蹤和掌握，有助於加深對本專業的知識理解和把握，構建知識體系的大格局，進而依據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。鼓勵教員擴充套件視野，創造對外交流機會，合理藉助工業部門做好“借船出海”的工作。受制於院校條件建設的不足，部分研究專案在院校只能開展理論研究工作，無法和實際工程相對接，往往流於紙上談兵。而地方工業部門長期從事裝備工程化研製和生產工作，其特點是不善於理論創新，但研究條件齊全、工程背景深厚，適合在研發過程中鍛鍊人員的工程實踐能力。根據此特點，為彌補現有實踐條件的不足，教研室先後派多人到航天部門進行中短期進修和專案合作研究，以工程型號為依託開展學習與研究，使教員工程能力得到鍛鍊和提高，效果明顯。
2.3人員使用在教員的使用上主要是做好3個結合和1個引導，即同科研工作結合、同實驗室建設與維護結合、同實踐教學和第二課堂相結合，以及發揮學科帶頭人的領軍和指引作用。新教員在授課的同時必須兼職實驗室工作，參與實驗室建設和日常的裝置維護維修，透過該過程熟悉裝裝置和增強工程實踐能力;鼓勵教員走進實驗室，積極開展實驗教學研究，開發綜合性、設計和創新性實驗專案或第二課堂活動，如組織學員在2010年開始參加“飛思卡爾”全國大學生智慧汽車競賽、2013年開始參加國際大學生空中機器人大賽(亞太賽區)比賽。透過專案實施、共同研究和研討的過程，對於教員和學員都收穫頗大。在科研上不是“搭梯子和拔苗式”的方式，而是透過“壓擔子”促使新教員工作中學習和自我成長;在團隊內部形成良性的競爭和激勵機制，鼓勵和幫扶創新思維與措施，鼓勵自主創新，發揮每個人的自主性和積極性。在此過程中發揮學科帶頭人的領軍和指引作用，透過引導的方式幫助年輕教員解決成長過程中的方向感缺失問題，同時引導其擴大視野，提升總體認知能力。透過多年來堅持在人員選拔、培養和使用等3個環節的教員培養工作，相當一批導彈控制專業教員具備了“工程師”的基本素質，逐漸成長為“雙師型”教員，較好地解決了實踐教學師資力量缺乏的問題。
3構建複合型實踐教學體系內容
由於軍隊院校學歷教育院校的特性，控制專業學員既要具有紮實的基礎知識以及系統的專業知識、方法論和工程技術知識，以便適應未來職業發展的需求，同時又要學習裝備使用與維護技能，滿足崗位任職需求。因此，在實踐教學體系構建上，必須兼顧學員的專業綜合能力培養和未來任職崗位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，單獨側重一個方面將會使學員缺少裝備維護能力無法適應崗位任職需要，或者由於知識面狹窄、技能單一，只能適應單一或少數的職業崗位工作要求，成為技師或者操作員，缺乏在工作上不斷學習和自主創新的能力。根據學科特點和人才培養模式的總要求，在多年的教學基礎上總結出了“紮實基礎、強化實踐、面向應用、突出能力”的導彈控制專業人才培養思路和實踐教學體系3.11條主線1條主線是以控制系統和測控技術貫穿始末，以控制科學與工程一級學科下的幾個相關二級自動化和相關交叉方向作為實踐活動的主要內容，所有實踐活動依託此主線開展，達到4年實踐教育的系統性和知識傳承的不斷線，使學員在內容關聯和逐層遞進的實踐中不斷熟悉和掌握控制專業知識，達到由淺入深、由簡到難的學習效果，不斷提高實踐與創新能力，避免了以往不同實踐課程內容上沒有聯絡，學員學習缺少系統性，造成前後遺忘、效果差的結果。
3.22個目標2個目標即是以培養工程實踐能力和部隊崗位任職能力為需求牽引和目標，兼顧學員未來長期發展和畢業後崗位任職需要。由於控制一級學科的範疇很大，導彈控制專業所設定的實踐課程體系應在滿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行設定，主要以“導航制導與控制、檢測技術和自動化”2個二級學科知識點為主進行設定，建立以部隊崗位能力需求為導向、以能力為本位的實踐教學內容體系。3.34種層次及6個模組4種層次是將學員的實踐培訓分為4種層次，即基礎實踐、專業實踐、綜合實踐和裝備實踐，依據需要分段或者交叉實施。6個模組主要是依據內容劃分(參見圖1)。第一層次為基礎實踐，對應6項模組中的專業實踐與課程實驗，目的是進行實驗基礎培養，增強工程意識。該層次主要依託基礎課程實驗(如自動控制原理、控制元件、類比電子線路、數位電子線路、電路、計算機軟硬體等相關課程)和實驗室的通用儀器裝置開展，透過讓學員接觸控制專業相關專業的知識、儀器和實驗裝置，使其初步具備一定的控制思想、軟硬體基礎和工程概念，能用所學知識搭建簡單的控制裝置，進行電路設計、安裝、除錯等工作，主要為驗證性實踐活動。第二層次為專業實踐，對應6項模組中專業實踐與課程實驗和第二課堂，目的是增強實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、檢測技術和自動化”2個二級學科方向開設必要的課程實踐和第二課堂。如“慣性系統與組合導航”“計算機控制”“檢測技術”和“導彈控制系統”等，在該階段除了課程實驗外，實驗室均對學員自由開放，可以在教員組織下開設綜合訓練專案，也可以自主組合設計一些實踐系統展開第二課堂活動。如“程控儀器溫控系統”就是在教員組織下的一項綜合性專業訓練，是將檢測技術和計算機控制有機結合，利用實驗室的程控匯流排儀器平臺(VXI、LXI和GPIB匯流排)讀取感測器資訊，在主控計算機中程式設計並對採集的資料進行PID處理後，透過匯流排儀器給出執行機構的控制指令，達到控制水溫的目的。該實踐科目完成了訊號採集與變換、感測器應用、匯流排儀器操控、PID演算法等多項專業訓練，既可以加深對匯流排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課程相結合，達到了學習知識和培養能力的雙重目的。第三層次為綜合實踐技能培養，對應6專案模組中的綜合設計、第二課堂和畢業設計。其目的是培養學生對所學的專業知識和基本技能的綜合應用，側重於系統思維、創新思維、綜合能力的培養。如近幾年第二課堂活動中主要是組織學員參加全國大學生智慧汽車競賽和國際空中機器人大賽(亞太賽區)比賽，透過設計、製作各種智慧自主控制電動車和自主控制旋翼無人機系統，在系統分析、建模、模擬、機械電氣設計、軟體設計、硬體設計與整合、控制演算法設計、模式識別、可靠性設計等一系列知識點上進行綜合與運用，是集綜合性、設計性和應用性於一體的系統實踐訓練，可使學員在系統性實踐過程中學習與運用專業知識、提高工程實踐和知識綜合運用能力、激發創新欲。第四層次為裝備實踐，對應6項模組中的實習實做和裝備維護，側重於培養學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設相應的裝備使用維護課程，並透過部隊實習、演習和裝備承製廠實習，培養學員崗位實踐操作技能，強化軍械保障規範意識和安全意識。
總之，以崗位需求為牽引，以控制系統與測控技術為主線，堅持實踐訓練內容和知識點的連續性，透過不同模組的漸進式訓練使學員對所學知識融會貫通，可全面提高學員的理解、分析、動手和創新能力，實踐證明效果良好.
4最佳化和完善實踐教學平臺
實驗室是承擔和完成高水平的教學、科研和技術服務任務的基礎條件，是院校教學和科研活動的一支重要力量，是學科與專業建設發展的助推器，也是實踐教學的基礎和關鍵支撐[12]。結合人才培養方案和實踐體系教學規劃，系統梳理了學員從入學到畢業不同階段的實踐教學需求，分析了不同型別實踐教學的資源配置要求，按照完備適用、適度超前的原則規劃和定位了實踐教學平臺構成與功能，形成了基礎教學實驗室、綜合教學實驗室、科研教學實驗室、專業教室與裝備分機實驗室、裝備訓練中心、部隊實習基地構成的“六合一”的實踐教學平臺。其中，前4項主要是圍繞工程能力和創新能力培養而建設，後2項是圍繞任職崗位需求，構建裝備實踐教學條件。為切實培養學員的工程實踐能力和動手能力，實踐平臺的建設原則是儘量少用虛擬、多用實際系統，注重資訊的深度挖掘，提升技術層次。基礎教學型實驗室主要承擔訓練學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，如控制原理實驗室、慣性器件實驗室、測試匯流排儀器實驗室等，具有任務單一、裝置和場所固定不變等特點。綜合教學型實驗室主要訓練與引導學員去發現問題、獨立運用與掌握知識，並透過綜合實踐環節鍛鍊學員的創新能力、工程實踐能力、自主學習能力和發現問題解決問題的能力，從而大幅提升其綜合素質。該類實驗室一般提供一定數量的基礎性儀器、儀表裝置和各種感測器與控制器件，支援學員按照自主設計的要求完成一個工程系統的設計、製作和除錯驗證工作。實驗室儀器裝置和物品沒有一個固定的模式，完全由學員按照自己意願進行組合或者整合，完成一個系統的搭建與除錯，典型代表有“控制系統綜合設計實驗室”。科研教學型實驗室的主要功能是支援基礎型和應用型科研工作，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場所，使其在科研活動中得到鍛鍊和能力提升。專業教室和裝備分機實驗室的主要功能是滿足裝備原理和故障分析的教學實踐任務，如某導彈控制系統分機實驗室配置有典型型號的分機、測試裝置、資料訊號錄取和分析裝置，既可以滿足初級的分機拆解、通電檢測教學訓練，也可在檢測過程中依靠儀器裝置完成裝備工作過程中數字與模擬訊號的自動錄取、回放和智慧訊號處理等深度資訊挖掘工作，使原有的抽象的系統剖析和故障分析工作，可以利用各種訊號、資訊對比清晰地展現出來，可滿足各個層次的裝備原理和故障分析教學。裝備訓練中心主要配置成套的武器系統，滿足裝備操作和維護教學任務。實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習基地。
5結語
對怎樣提高學歷教育本科導彈控制專業的人才培養質量進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合建設思路，取得了一些改革經驗，但尚存在許多不足之處。實踐教學和相關體系建設與改革是一項長期的任務和過程，需要在實踐中不斷摸索切實可行的方法，今後隨著院校改革和人才培養模式的轉變，將繼續探索和改革，力爭提升工程技術類學員的培養質量。
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作者:李瑞濤 周紹磊 史賢俊 徐勝紅 單位:海軍航空工程學院控制工程系
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