自動(dòng)化專業(yè)課程教學(xué)模式改革探索

高利霞 張麗杰 顧海平

摘要： 本文依據(jù)自動(dòng)化專業(yè)人才定位，以專業(yè)課程為載體，對(duì)其教學(xué)過(guò)程、考核模式的改革進(jìn)行了探索，深入闡述了雙主教學(xué)模式、層次化教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)工程訓(xùn)練法在自動(dòng)化專業(yè)培養(yǎng)知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展人才中的顯著作用，論證了專業(yè)課程教學(xué)方法改革的有效性和必要性。

關(guān)鍵詞： 自動(dòng)化專業(yè)人才定位教學(xué)模式考核模式

自動(dòng)化專業(yè)是一個(gè)寬口徑的專業(yè)，其特點(diǎn)決定了在不同時(shí)期、不同條件下自動(dòng)化專業(yè)人才的培養(yǎng)會(huì)有較大的差異，應(yīng)用型本科院校應(yīng)根據(jù)自身的實(shí)際條件對(duì)自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)有一個(gè)清晰的定位[1]。自動(dòng)化專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)是以控制科學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)為基礎(chǔ)，以工程應(yīng)用為特色，使學(xué)生掌握較厚實(shí)的控制理論基礎(chǔ)、較寬廣的自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，具有一定的工程技術(shù)能力，能從事自動(dòng)化裝置和系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)、科研開(kāi)發(fā)與應(yīng)用的工程應(yīng)用型人才。

在應(yīng)用型本科教育的背景下，如何能從實(shí)際出發(fā)，結(jié)合本學(xué)院特點(diǎn)培養(yǎng)綜合素質(zhì)高、創(chuàng)新能力強(qiáng)的自動(dòng)化專業(yè)人才。這就要求我們致力于知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的人才培養(yǎng)，在課程體系方面、在實(shí)踐教學(xué)方面、在產(chǎn)學(xué)研方面創(chuàng)出自己的特色。

一、自動(dòng)化專業(yè)的人才定位

一個(gè)人的素質(zhì)要提高，最重要的兩點(diǎn)是增長(zhǎng)知識(shí)、提高能力。能力中最基本的是學(xué)習(xí)能力，有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力，可以迅速增長(zhǎng)知識(shí)、提高素質(zhì)，而素質(zhì)的提高是緩慢的、潛移默化的和相對(duì)穩(wěn)定的。素質(zhì)的基本要素是知識(shí)和能力，核心是能力和價(jià)值觀[2]。

自動(dòng)化專業(yè)應(yīng)有的知識(shí)、能力、素質(zhì)，概括起來(lái)是：掌握控制科學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本知識(shí)，有解決工業(yè)控制系統(tǒng)相關(guān)的應(yīng)用、維護(hù)、開(kāi)發(fā)等問(wèn)題的能力，具有良好的溝通協(xié)調(diào)能力、責(zé)任心、開(kāi)拓精神等人文素質(zhì)和專業(yè)素質(zhì)。實(shí)際上，在人才培養(yǎng)過(guò)程中，知識(shí)、能力與素質(zhì)滲透在任何一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，只是重視的程度不同而已，如一個(gè)課程的某一個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程，主要目的是培養(yǎng)實(shí)踐動(dòng)手能力和解決問(wèn)題的能力，但同時(shí)，也是對(duì)理論知識(shí)的鞏固，對(duì)軟件或硬件設(shè)備知識(shí)認(rèn)識(shí)的提高，對(duì)解決問(wèn)題的方法和過(guò)程的知識(shí)掌握程度的加強(qiáng)，也是溝通能力、領(lǐng)悟能力、協(xié)作能力和專業(yè)方面素質(zhì)的提高過(guò)程。

要培養(yǎng)知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的人才，就要打破傳統(tǒng)課程教學(xué)實(shí)行統(tǒng)一的教學(xué)計(jì)劃，采用統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)模式，有意識(shí)、科學(xué)、系統(tǒng)地設(shè)計(jì)各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，有針對(duì)性地、潛移默化地使學(xué)生的知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，穩(wěn)步提高[3]。

二、專業(yè)課的教學(xué)模式上，體現(xiàn)多樣化、靈活化

在專業(yè)課的教學(xué)過(guò)程中融入了“雙主教學(xué)模式”的思想。以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，注重學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展。通過(guò)把教學(xué)和工程實(shí)踐相結(jié)合，使學(xué)生掌握扎實(shí)理論知識(shí)的同時(shí)，多渠道進(jìn)行實(shí)踐能力的培養(yǎng)，形成學(xué)生自身的綜合素質(zhì)。

本專業(yè)在專業(yè)課程的教學(xué)過(guò)程的設(shè)計(jì)上，根據(jù)不同專業(yè)課程的特點(diǎn)，不僅細(xì)化知識(shí)、能力、素質(zhì)的目標(biāo)，更有意識(shí)地強(qiáng)化能力與素質(zhì)的提高，同時(shí)，不同程度地體現(xiàn)教師和學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中的作用[4]。

1.教師的角色轉(zhuǎn)換。由傳授型教師轉(zhuǎn)變?yōu)閲@學(xué)習(xí)目標(biāo)展開(kāi)自主學(xué)習(xí)與探索的指導(dǎo)者；由課程的復(fù)述者轉(zhuǎn)為課程的設(shè)計(jì)者和開(kāi)發(fā)者。如《傳感器及自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)》課程，我們將教學(xué)過(guò)程劃分為五個(gè)層次，第一層次理論教學(xué)要求學(xué)生掌握傳感器的特性及指標(biāo)，掌握典型傳感器的原理及其應(yīng)用；第二層次實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，由基礎(chǔ)性，綜合、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)構(gòu)成；第三層次自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，40人分成8組，每2組一個(gè)綜合項(xiàng)目，開(kāi)展設(shè)計(jì)工作。第四層次考核過(guò)程，以項(xiàng)目答辯的方式展開(kāi)，同一項(xiàng)目的2個(gè)小組分別演示自己的設(shè)計(jì)過(guò)程及作品，然后互相問(wèn)答。這中間體現(xiàn)了小組協(xié)同與競(jìng)爭(zhēng)，開(kāi)放性、創(chuàng)新性的意見(jiàn)交流。第五層次歸納總結(jié)點(diǎn)評(píng)，幫助學(xué)生梳理所學(xué)知識(shí)體系，點(diǎn)評(píng)學(xué)生作品，指出學(xué)生的創(chuàng)新點(diǎn)及存在的問(wèn)題，指出今后提高的方向。這樣的教學(xué)過(guò)程設(shè)置，對(duì)教師提出了很高的要求。教師不但在專業(yè)上需要不斷拓展，在人文素質(zhì)的疏導(dǎo)中更要以身師范。

2.注重發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的主體作用，重視學(xué)生個(gè)性發(fā)展，調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。教師在傳授的過(guò)程中需懂得指導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣、掌握學(xué)習(xí)策略；懂得創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境“誘導(dǎo)”學(xué)生，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，培養(yǎng)學(xué)生的興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，使他們能夠順利完成學(xué)習(xí)任務(wù)。改革過(guò)程中以《集散控制系統(tǒng)》課程教學(xué)進(jìn)行了示范，首先對(duì)本課程的教學(xué)學(xué)時(shí)進(jìn)行了合理的分配，然后采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)及理論實(shí)踐相結(jié)合的方法進(jìn)行了教學(xué)分配。本課程共有48學(xué)時(shí)，用30學(xué)時(shí)對(duì)集散控制系統(tǒng)的概念、原理、結(jié)構(gòu)進(jìn)行講解，在適當(dāng)?shù)恼鹿?jié)針對(duì)具體的工程問(wèn)題給學(xué)生布置任務(wù)，如對(duì)化工生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行模擬控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，DCS在鍋爐控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，DCS在熱力發(fā)電廠機(jī)主蒸汽系統(tǒng)中的應(yīng)用等小項(xiàng)目。針對(duì)熱力發(fā)電廠發(fā)配電系統(tǒng)，給定單臺(tái)機(jī)組控制的工藝流程和基本參數(shù)，要求學(xué)生根據(jù)不同的參數(shù)，分別計(jì)算出鍋爐燃燒所需要的空氣量和供水量；根據(jù)計(jì)算結(jié)果選用水泵、風(fēng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)等鍋爐輔機(jī)設(shè)備，最終確定DCS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。顯然，這樣的教學(xué)活動(dòng)，已經(jīng)不再是一門課程的內(nèi)容，而是熱工儀表、控制工程、機(jī)械設(shè)備、電力拖動(dòng)等相關(guān)專業(yè)課程知識(shí)的綜合運(yùn)用。任務(wù)分配時(shí)，把一個(gè)教學(xué)班分成幾個(gè)小組，每組五至七位同學(xué)。每一組同學(xué)都要獨(dú)立設(shè)計(jì)出鍋爐、風(fēng)機(jī)、電機(jī)各環(huán)節(jié)的控制方案，然后在組合到一起，就組成了完整的單臺(tái)機(jī)組的DCS系統(tǒng)。教學(xué)實(shí)踐證明，只有將單一課程的教學(xué)轉(zhuǎn)化為相關(guān)專業(yè)知識(shí)的綜合運(yùn)用和訓(xùn)練，才能真正培養(yǎng)學(xué)生的能力。

3.創(chuàng)新之源在于實(shí)踐，實(shí)踐教學(xué)是教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，可以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的理解和掌握，有助于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、工程意識(shí)和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)“厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力、善創(chuàng)新”的自動(dòng)化專業(yè)人才[5]。針對(duì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，以《PLC》課程設(shè)計(jì)作為示范點(diǎn)，引入項(xiàng)目教學(xué)法的5個(gè)教學(xué)階段，充分利用實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行創(chuàng)新補(bǔ)充。課程設(shè)計(jì)的實(shí)施步驟為：第一步教師準(zhǔn)備教學(xué)文件。在任務(wù)書中向?qū)W生介紹實(shí)驗(yàn)室所配置幾種廠家的PLC的特點(diǎn)，以及這幾種PLC在實(shí)際工程中的應(yīng)用情況及發(fā)展趨勢(shì)，然后由學(xué)生根據(jù)自己對(duì)PLC應(yīng)用的了解自行選擇。第二步學(xué)生分組領(lǐng)取任務(wù)書，三天后提交本組的實(shí)施方案。要求方案中必須包括：原理圖、功能方框圖，必要的計(jì)算及所需的設(shè)備元器件清單，根據(jù)各自所選PLC做詳細(xì)設(shè)計(jì)方案。第三步教師根據(jù)各組提出實(shí)施方案，論證其可行性，同時(shí)也了解各組成員在項(xiàng)目中所承擔(dān)的任務(wù)。第四步各組開(kāi)始實(shí)施方案，教師只負(fù)責(zé)必要的答疑和檢驗(yàn)結(jié)果。第五步學(xué)生提交設(shè)計(jì)報(bào)告。報(bào)告中包括調(diào)試過(guò)程和結(jié)論分析，遇到的問(wèn)題及解決方法。通過(guò)這種教學(xué)形式，學(xué)生達(dá)到了知識(shí)的融會(huì)貫通，拓展了知識(shí)面。

通過(guò)DCS的課程教學(xué)改革，初步自主完成了以電廠控制系統(tǒng)為例的DCS仿真實(shí)驗(yàn)室，為后面的學(xué)生體驗(yàn)學(xué)習(xí)組態(tài)王提供了實(shí)驗(yàn)條件。伴隨著傳感器課程逐步能力化的教學(xué)過(guò)程，學(xué)生完成了《可視化遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)》、《陣列式氣體傳感器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)》、《基于可視嗅覺(jué)的多用途智能電子鼻系統(tǒng)》等項(xiàng)目，身臨其境地感受了傳感器的作用；通過(guò)工程實(shí)例，學(xué)生明白了專業(yè)課程在專業(yè)架構(gòu)和就業(yè)方向中的作用；利用工程訓(xùn)練這條主線將相關(guān)課程串起來(lái)，學(xué)生消除了因?qū)W習(xí)過(guò)程中產(chǎn)生的無(wú)的放矢的盲目心態(tài)。這種教學(xué)效果，有效地彌補(bǔ)了學(xué)校實(shí)踐經(jīng)費(fèi)不足的缺口，又促進(jìn)了教改實(shí)驗(yàn)，鍛煉了學(xué)生的工程實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)[6]。

三、考核模式上，采取多方位評(píng)價(jià)

1.形成性考核與終結(jié)性考核相結(jié)合?？己朔椒ǜ鶕?jù)課程特點(diǎn)及學(xué)生特點(diǎn)采用多種方式。（1）重視課堂、作業(yè)、階段性測(cè)試的考核，打破傳統(tǒng)的采取平時(shí)成績(jī)加期末閉卷考試，按2：8加權(quán)模式的考核方法。例如：《DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用》、《傳感器與自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)》，采用平時(shí)成績(jī)加課程設(shè)計(jì)的形式來(lái)完成。課程設(shè)計(jì)的課題，緊密結(jié)合專業(yè)的工程設(shè)計(jì)；課程考核的最后階段，是以學(xué)生在課堂上做匯報(bào)演示的方式進(jìn)行。（2）以不斷激勵(lì)和督促學(xué)生認(rèn)識(shí)自己當(dāng)時(shí)的學(xué)習(xí)狀況，對(duì)重點(diǎn)學(xué)生重點(diǎn)“照顧”。例如《PLC原理與應(yīng)用》，通過(guò)加強(qiáng)章節(jié)練習(xí)的監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)“聰明但不用功”的重點(diǎn)對(duì)象。一段時(shí)間的“照顧”后，他們?cè)谧鲂∪蝿?wù)中體驗(yàn)了小小的成就感，對(duì)課程產(chǎn)生了興趣，端正了學(xué)習(xí)態(tài)度，不但完成了作品，還成為小組中的骨干。（3）形成性考核更加注重學(xué)習(xí)過(guò)程的評(píng)價(jià)和對(duì)專業(yè)知識(shí)的綜合應(yīng)用。使得平時(shí)的教學(xué)效率有了明顯提升，有益于知識(shí)、能力、素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

2.注重卷面試題的多樣性和綜合性，由對(duì)書本知識(shí)的考核轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)工程設(shè)計(jì)能力的考核。采用卷面考試，在題型上也盡量減少客觀題的比例，增加“設(shè)計(jì)題”、“編程題”等考查能力的題型；內(nèi)容上減少“什么是什么”的識(shí)記類題的比例，適當(dāng)增加“分析程序”等測(cè)試能力的題型。從卷面分析結(jié)果對(duì)比看，學(xué)生已經(jīng)慢慢適應(yīng)了這種改革，有了顯著的學(xué)習(xí)效果。

經(jīng)過(guò)幾輪教學(xué)實(shí)踐，以上專業(yè)課的教學(xué)模式及評(píng)價(jià)方法取得了一些成績(jī)，但專業(yè)課程的教學(xué)模式改革還需要不斷探索。我們將根據(jù)實(shí)際條件對(duì)自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)有一個(gè)清晰的定位，并通過(guò)突出專業(yè)課程教學(xué)模式改革、理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)地結(jié)合在人才培養(yǎng)過(guò)程中的作用、打造專業(yè)能力強(qiáng)的教師隊(duì)伍等有效措施，為自動(dòng)化專業(yè)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)提供強(qiáng)有力的保障。

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