仪器类专业本科教学质量国家标准(讨论稿-2014.10)

仪器类专业教学质量国家标准（讨论稿）1. 概述仪器科学与技术是以测量和控制理论与技术为主体，研究物质世界中信息获取、处理、传输和利用的一门综合性学科，直接关系到人类认识和改造世界的进程，广泛应用于科学研究、工农业生产、日常生活、国防等众多领域。仪器科学与技术学科作为高新技术领域的工程性学科，涉及物理学、化学、生物学、材料学、机械学、电学、光学、计算机、自动化、通信等多学科知识，是既具有明显专业特征，又结合其他学科内容的多学科技术交叉的综合性学科，是专门研究、开发、制造和应用各种使人类的感觉、思维和体能器官得以延伸的科学技术学科，是使人类能以最佳方式发展生产力和进行科学研究的直接动力和保证手段。随着科学技术尤其是信息技术的飞速发展，承载各类物理量、化学量和生物量等信息的测量仪器和系统已从单纯机械结构或机电结合或机光电结合的结构发展成为集传感技术、电子技术、光学技术、精密机械技术、计算机技术、控制技术等多种高新技术于一身的系统，多学科综合与多系统集成的特点更为明显。教育部颁布的本科专业目录中，仪器科学与技术学科现设置“测控技术与仪器”一个专业。依据各高校办学的背景和面向的行业不同，本科专业教育主要包括电子测量仪器、自动化仪表、精密仪器三个类型。2. 适用专业范围2.1 专业类代码2.2 本标准适用的专业测控技术与仪器。3. 培养目标3.1 专业类的培养目标培养具有社会责任感和良好的科学、文化素养，较系统地掌握自然科学基础、工程基础、测量控制与仪器等方面的基础知识、基本理论和基本技能，具有创新意识、自主学习能力、实践能力，具有测控系统与仪器综合设计、实现和应用能力，具有一定的团队合作精神，能够在相关领域从事科学研究、技术开发与工程应用等工作的人才。3.2 学校制订相应专业培养目标的要求各高校应根据自身办学定位，结合各自专业基础和特色，在对区域和行业特点以及学生毕业后未来发展需求进行调研和分析的基础上，以适应国家和社会发展对该专业人才的多样化需要为目标，明确本专业的培养目标。培养目标达成度应可评价，培养目标中的各项内容在培养方案的实施中要做到充分分解落实。培养目标要通过有效的途径向教育者、受教育者和社会进行公开，并作为设计和实施教学活动的总体指导要求。专业要建立必要的定期评价制度，评价培养目标的达成度，并定期对培养目标进行修订，应有行业、企业专业技术人员参加，确保培养目标的准确性和有效性，适应社会发展对仪器类专业人才培养的需求。4. 培养规格4.1 学制四年。4.2 授予学位工学学士。4.3参考总学时或学分总学分150-180学分。4.4 人才培养基本要求 4.4.1 思想政治和德育方面具有正确的人生观、价值观和道德观，爱国、诚信、友善、守法；具有高度的社会责任感；具备良好的科学、文化素养；具有良好的心理素质、积极的人生态度。 4.4.2 业务方面（1）具有人文社会科学素养、社会责任感和工程职业道德；（2）具有运用测控系统与仪器设计、实现和应用所需的相关数学、自然科学以及经济和管理知识的能力；（3）了解本专业的前沿发展现状和趋势，具有运用工程基础知识和本专业基本理论知识解决问题的能力，具有系统的工程实践学习经历；（4）具备设计和实施测控系统与仪器相关工程实验的能力，并能够对实验结果进行分析；（5）掌握基本的创新方法，具有追求创新的态度和意识；具有综合运用理论和技术手段设计测控系统与仪器的能力，设计过程中能够综合考虑经济、环境、法律、安全、健康、伦理等制约因素； （6）掌握文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法；（7）了解与本专业相关的职业和行业的生产、设计、研究与开发、环境保护和可持续发展等方面的方针、政策和法津、法规，能正确认识仪器科学与技术对于客观世界和社会的影响；（8）具有一定的组织管理能力、表达能力和人际交往能力以及在团队中发挥作用的能力； （9）对终身学习有正确认识，具有不断学习和适应发展的能力；（10）基本掌握一门外语，具有较好的听、说、读、写能力，能较顺利地阅读本专业的外文材料，具有国际视野和跨文化的交流、竞争与合作能力。4.4.3 体育方面具有健康的体魄，掌握体育运动的一般知识和基本方法，形成良好的体育锻炼和卫生习惯，达到国家规定的大学生体育锻炼合格标准。*5. 师资队伍5.1 师资队伍数量和结构要求专任专业教师不少于10人（不包括实验教师），且专业生师比应不高于16:1。师资队伍应有合理的年龄、学历和职称结构，50岁以下教师所占比例不低于50%，具有五年及以上教龄的比例不低于40，具有硕士以上学位的比例不低于80%，具有高级职称教师比例大于30%。40岁以下专任教师必须具有硕士以上学历，具有博士学位的教师所占比例依据学校的类型而有所不同：研究型、教学研究型高校不低于80 %，教学型高校不低于50%。配备一定数量的专业实验教师，本科生与专业实验教师队伍之比应不高于150:1。5.2 教师背景和水平要求5.2.1 教师背景专任教师应具有仪器或相关学科的教育背景，具有半年以上的企业工作经历或承担相关领域工程项目研究、开发工作的经历。5.2.2 水平要求专任教师应对本专业有整体上把握和了解，具备不断提升教学质量的意识，能够围绕培养目标的达成，在熟练掌握所承担课程的教学内容的基础上，针对学生的特点和学习情况，合理设计教学活动，并能通过学习、研究与实践，不断提升教学能力。专任教师应积极参加学术活动、工程和研究实践，不断提升个人专业能力，以科研工作带动教学内容的更新，不断提升教学质量。5.3 教师发展环境专业应拥有良好的学科基础，营造良好的环境和氛围，为教师从事学科科学研究与工程实践提供基本条件，并有相关措施加强青年教师的工程实践能力的培养。鼓励和支持教师开展教学研究与改革、指导学生、学术研究与交流、工程设计与开发、社会服务等。专业应建立基层教学组织，具有教学研讨、老教师传帮带和教学难点重点研讨等机制。实施教师上岗资格制度、青年教师助教制度、青年教师任课试讲制度；实施青年教师培养计划，建立青年教师专业发展机制，使青年教师能够尽快掌握教学技能。建立教育理念、教学方法和教学技能培训制度，不断提高专任教师的教学能力和教学水平，使教师明确其在教学质量提升过程中的责任，不断改进工作，满足教学质量不断提升的发展要求。*6. 教学条件6.1 教学设施要求（实验室、实践基地等）（1）教室、实验室及所属设备在数量和功能上满足教学需要，有良好的管理、维护和更新机制，方便学生使用；（2）实验室建设应与本专业教学体系的需求相配套，应按照基础实验科目、专业实验科目、能力扩展实验科目三方面的要求配置相应的教学实验设备，形成一定规模的教学实验体系，其中要求基础实验科目和专业实验科目的教学实验设备应能满足该专业全部学生的实验需要，能力扩展实验科目的教学实验设备应能满足该专业部分学生的实验需要。实验设备齐全、充足、性能优良，满足各类课程教学实验的需求；（3）实验技术人员队伍能保证实验环境的有效性，能满足学生进行各类专业实验的需求；（4）各类实习实训基地满足教学计划中的基础实习、课外学术科技活动、生产实习、毕业实习等实践环节的要求；根据具体情况应安排三类实习基地，用于对本专业学生工程能力的培养和训练：（a）工程综合训练中心：满足教学计划中的工科基础实习（如：金工实习和电工实习等）的需要；（b）课外学术科技活动实践基地：满足部分学生参加各类科技竞赛和活动的需要；（c）生产实习基地：与相关企业建立合作关系，在教学过程中为全体学生提供稳定的参与工程实践的平台和环境，满足学生下厂生产实习的需要。以上前两类实习基地原则上所在高校应具备相应的条件，在有相应资源和制度保证的前提下，可与其他高校或企业合作共建。6.2 信息资源要求配备各种高水平的、充足的教材、参考书、工具书以及各种专业图书资料，方便师生地利用，且配备满足教学需要的中文和外文电子资源数据库，能通过网络获取。6.3 教学经费要求学校每年应下达一定数量的教学与专业建设经费，用于教学改革和实验室建设，实验设备的购置、维护与更新，以及相关的行政经费，以保证教学工作的正常进行。7. 质量保障体系各专业应在学校和学院相关规章制度、质量监控体制机制建设的基础上，结合专业特点，建立专业教学质量监控和学生发展跟踪机制。7.1 教学过程质量监控机制要求对培养方案的制定、课程教学大纲(含实验大纲)编制、课堂教学、课程考核、实验教学、专业实习、毕业论文(设计) 等主要教学环节有明确的质量要求，定期进行课程体系设置和教学质量评价，周期最长不能超过4年。有保障教授给本科生上课的机制；有教学各环节的质量标准和教学要求，监督和保障到位；有专业基本状态数据监测评估体系，能够开展专业评估和专业认证；有专业学习情况调查和分析评价机制，能够对学生的学习过程、学习效果和综合发展进行有效测评；强化学生评估主体地位，评教制度完善，促进教学的效果好；具有完善的学习困难学生帮扶机制；有毕业生、用人单位、校外专家参与的研讨和修订专业培养目标、培养规格和培养方案的机制，专业培养定位和规格适应学生和社会发展的需要。7.2 毕业生跟踪反馈机制要求定期进行毕业生发展情况调查，周期最长不超过4年；建立毕业生跟踪反馈机制，定期联系毕业校友和用人单位，征求毕业生、社会和用人单位对培养目标、培养方案、课程体系、教学内容与方法、实践课程教学的意见和建议，及对毕业生知识、素质和能力的评价，评价信息得到有效利用。7.3 专业的持续改进机制要求专业有教学质量提升的持续改进机制，并保证其有效运行，使质量监控结果、毕业生跟踪反馈结果及时用于人才培养工作的改进，促进教学质量的不断提高，保证培养的人才对社会需求的适应性。附录仪器类专业知识体系和核心课程体系建议1. 专业类知识体系1.1 知识体系1.1.1 通识类知识人文社会科学类：思想政治理论、外语、文化素质（法律、经管、社会、环境、文学、历史、哲学等）、军事、健康与体育等。数学与自然科学类：高等数学、工程数学、物理、化学、生物、计算机基础、程序设计、科技文献检索和科技写作等。1.1.2 学科基础知识教学内容必须覆盖以下知识点相关的内容：电子信息技术基础（如：电路基础、模拟和数字电路、信号与系统、数字信号处理等）、机械工程技术基础（如：工程图学与计算机绘图、机械原理与设计、工程与材料力学等）、计算机及控制技术基础（如：自动控制原理、微机原理、嵌入式系统等）等；对于培养要求中有光学知识要求的专业，还应包括光学工程技术基础（工程光学、几何光学和物理光学等）。1.1.3 专业知识专业知识的相关课程以信息的获取、处理、传输和控制为主线进行设计，分为两个层次：第一层次是专业基础知识，包括传感器及检测技术类课程、测量与控制电子技术类课程、误差分析与信号处理类课程、测控总线和通信技术类课程、计算机控制及仪器仪表类课程，第二层次须结合学科基础知识和专业基础知识课程中知识点的拓展和综合应用，以培养学生将所学的知识应用于测控系统与仪器的设计、实现、使用或者维护等环节为目标，根据不同学校的实际情况与专业特色选择以下各类课程：先进制造技术类课程、先进器件与系统设计类课程、电子测量技术类课程、光学测量技术类课程、数字图像与计算机视觉类课程、无损检测技术类课程、智能仪器类课程、测控系统与仪器设计类课程等。1.2 主要实践性教学环节测控技术与仪器专业要求以实验教学和工艺操作为基础、以设计为主线、以工程训练和科学研究为依托组成实践性环节教学体系，着重培养学生的基本实验技能、工艺操作能力、工程设计能力、科学研究能力和社会实践能力。工科基础实践包括：物理实验、工程制图与计算机绘图课程上机、高级语言程序设计课程上机、微机原理与系统设计课程实验、金工实习、电装实习、生产实习等。学科基础实践包括：熟悉常用仪器性能和使用方法，掌握基本电学参数的测量方法；掌握基本模拟电路和数字电路的分析和设计方法，掌握常用信号检测和调理电路的设计方法，基本掌握电子设计自动化设计方法。依据办学特色和基础，可增加机械、光学方面的学科基础实验内容。专业基础实践可根据各学校课程体系具体情况安排，一般不少于三门课程实验。专业工程实践包括课程设计、工程设计和毕业设计等。对于毕业设计，建立与毕业要求相适应的质量标准和保障机制，引导学生完成选题、调研、文献综述、方案论证、系统设计、性能分析、工作交流、论文撰写等训练环节，涵盖本专业基本技能训练要素；毕业设计课题包括以下三类，相应的要求如下。（1）工程设计类：包括仪器设计，或测控系统（装置）设计，或传感器、控制元件部件设计等。毕业设计(论文)应包括文献综述、方案论证、软硬件设计、数据处理、技术性能测试与分析等内容。（2）实验研究类：完成完整的研究、实验过程，取得实验数据。毕业设计(论文)应包括文献综述、研究方法、实验装置、实验验证、数据分析等内容。（3）软件开发类：完成与测控系统相关应用软件或较大软件系统的模块开发。毕业设计(论文)应包括文献综述、需求分析、总体设计、实现与性能测试、结果分析等内容。为了进一步加强学生创新能力的培养，专业除了开展上述实践教学活动之外，还应积极创造良好的实践条件，鼓励学生参加各级科技竞赛、参加教师科研工作、创新创业训练等，从实践教育环节进行学生研究能力和创新意识的培养。2. 专业类核心课程建议2.1 课程体系构建原则课程体系的建立应能支持培养目标达成。本专业围绕信息的获取、处理、传输和控制各个信息技术分支所必需的知识和技能，及其应用所相关的人文社会知识来确定教学内容、课程设置和实践环节，其课程体系构建框架图如图1，主要包括人文与社会科学类课程、数学与自然科学类课程、学科基础类课程、专业类课程（专业基础知识和专业知识）、集中实践类课程（覆盖学科基础类和专业类课程的相关知识点）等五大部分，并可有选择地开设创新与研修类课程。数学与自然科学类课程人文社会科学类课程（政治、法律、经管、外语等）学科基础知识光学工程技术基础类课程计算机及控制技术基础类课程机械工程技术基础类课程电子信息技术基础类课程信息获取信息利用信息传输信息处理信息流专业基础知识计算机控制及仪器仪表类课程测控总线及通信技术类课程误差分析与信号处理类课程传感器及检测类课程专业知识 可根据不同学校的实际情况与专业特色选择以下各类课程：专业发展导论类课程、先进制造技术类课程、先进器件与系统设计类课程、电子测量技术类课程、光学测量技术类课程、数字图像与计算机视觉类课程、无损检测技术类课程、智能仪器类课程、测控系统与仪器设计类课程等。图1 课程体系构建框架图人文社会科学类课程能够使学生在从事工程设计时考虑政治、经济、文化、环境、法律、伦理等各种制约因素。数学和自然科学类课程能够使学生掌握数理基础理论和基本实验方法，为学生将相应基本概念运用到工程问题的表述、分析与解决奠定基础。学科基础类课程能够使学生掌握电子信息、机械、计算机、控制和光学等相关学科基础理论与知识，及其在本专业的应用特点。（注：光学基础类课程可依据办学特色不同而有所选择。）专业类课程、实践环节应能体现测控系统与仪器设计、实现和应用能力的培养，并体现仪器科学与技术学科发展的特点和趋势及其在社会发展中的地位与作用。人文社会科学类课程约占25%左右；数学与自然科学类课程约占20%左右，学科基础知识和专业知识课程约占40%左右，集中实践约占15%左右。各校可以根据实际情况适当调整比例。2.2 核心课程体系示例（括号内为理论学时+实验学时或者习题课学时）。测控技术与仪器专业依据办学特色主要可分为电子测量仪器、自动化仪表、精密仪器三个类型，下面按照类型给出3个核心课程体系示例。测控技术与仪器专业（电子测量仪器类）示例1：表1为核心课程体系中课程的列表，包括课程名称、学时数和教学进程的安排；图2为相关课程和知识点相互支撑关系拓扑图。表1专业核心课程名称、学时和教学进程安排（电子测量仪器类）序号核心课程名称学时要求进程安排（学期）1电路基础6432数字逻辑设计及应用6433电子技术实验基础4834微处理器系统结构与嵌入式系统设计8045信号与系统6446机械工程基础3247传感器原理及应用4848自动控制原理6459光学工程48510精密仪器48511计量测试技术32512微波技术与电路64613电子测量原理80614自动测试系统与虚拟仪器64615基础工程训练72616综合（专题）课程设计967测控技术与仪器专业（自动化仪表类）示例2：表2为核心课程体系中课程的列表，包括课程名称、学时数和教学进程的安排；图3为相关课程和知识点相互支撑关系拓扑图。表2专业核心课程名称、学时和教学进程安排（自动化仪表类）序号核心课程名称学时要求进程安排（学期）1电路原理6432数字电子技术5643模拟电子技术5644电子技术实验3245自动控制原理6446计算机原理及技术6457工程光学4058传感器原理6459误差理论与数据处理40510检测技术及仪器64611嵌入式系统48612自动化装置56613过程控制工程32614测控软件技术32615测控系统设计48716过程检测仪表及监控系统实践课程327测控技术与仪器专业（精密仪器类）示例3：表3为核心课程体系中课程的列表，包括课程名称、学时数和教学进程的安排；图4为相关课程和知识点相互支撑关系拓扑图。表3专业核心课程名称、学时和教学进程安排（精密仪器类）序号课程名称学时要求进程安排（学期）1测控技术与仪器专业导论1612电路基础64（16）23工程力学44（4）34测控电路基础A54（10）35测控电路基础B38（10）46信号与系统40（8）47精密机械设计基础A40（8）48工程光学A40（16）49精密机械设计基础B40（8）510工程光学B40（16）511自动控制原理48（8）512数字信号处理30（4）513微机原理40（16）514传感理论与技术32515精密测试理论与技术A40516精密测试理论与技术B32617测控电路32618测控系统与仪器设计48（8）73. 人才培养多样化建议国家建设需要不同类型的仪器类专业人才，各高校应依据自身办学定位和人才培养目标，以适应社会对多样化人才培养的需要和满足学生