應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下自動化專業(yè)課程教學(xué)改革

敖章洪, 王文虎

(湖南文理學(xué)院 電氣與信息工程學(xué)院, 湖南 常德, 415000)

應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下自動化專業(yè)課程教學(xué)改革

敖章洪, 王文虎

(湖南文理學(xué)院 電氣與信息工程學(xué)院, 湖南 常德, 415000)

自動化專業(yè)有很強的實踐性, 社會對學(xué)生要求較高, 但相關(guān)專業(yè)課程學(xué)生很難學(xué)好。將自動化專業(yè)的專業(yè)課程分為應(yīng)用性的和理論性 2部分, 應(yīng)用性的課程通過“講—做”方式提高學(xué)生實踐能力, 理論性的課程通過“仿真—實踐”方式提高學(xué)生的理論水平, 使學(xué)生能理論聯(lián)系實際, 滿足社會需求。

自動化; 應(yīng)用性; 理論性; 教學(xué)改革

自動化專業(yè)融自動控制、計算機、電子技術(shù)等知識和技術(shù)于一體[1], 需要學(xué)習(xí)電路、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、自動控制原理、計算機控制技術(shù)、微機原理及應(yīng)用、電機與電力拖動、電力電子技術(shù)、檢測與傳感技術(shù)、過程控制、運動控制等課程[1-3]。

自動化專業(yè)具有控(制)管(理)結(jié)合、強(電)弱(電)并重、軟(件)硬(件)兼施、綜合性和實踐性強的特點, 因此要求學(xué)生具有一定的實踐能力, 能從事運動控制、工業(yè)過程控制、電力電子技術(shù)、檢測技術(shù)與自動化儀表裝備、電子與計算機技術(shù)、信息處理、管理與決策等領(lǐng)域系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)運行、科技開發(fā)及研究等方面工作[4]。同時自動化專業(yè)的大部分專業(yè)課程具有理論性強、概念抽象等特點[5],因此, 在學(xué)習(xí)過程中存在不易理解、學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高等問題。

自動化專業(yè)的專業(yè)課程教學(xué)面臨著“學(xué)生難學(xué)懂, 社會需求大”的困境, 給學(xué)生就業(yè)和進一步深造帶來了不可忽視的影響。目前很多文獻研究了自動化專業(yè)的課程教學(xué)改革, 但大都是修訂課程大綱、修改課程課時, 增加實踐比重、增強師生互動、增設(shè)網(wǎng)絡(luò)平臺、引入仿真等方法[6-11], 這些方法有一定的促進作用, 但總體教學(xué)思路還是在教室上課, 受到的局限依然很多。在我校目前積極推進深度轉(zhuǎn)型發(fā)展,培養(yǎng)應(yīng)用型人才的環(huán)境下, 如何使學(xué)生適應(yīng)經(jīng)濟發(fā)展和社會需求更加顯得重要, 因此, 很有必要對自動化專業(yè)課程進行改革。本文將自動化專業(yè)的專業(yè)課程分為應(yīng)用性和理論性2大部分, 在教學(xué)中采用不同

1　應(yīng)用性的專業(yè)課程教學(xué)

1.1應(yīng)用性的專業(yè)課程現(xiàn)階段情況

自動化專業(yè)中有許多應(yīng)用性較強的專業(yè)課程, 如單片機原理與應(yīng)用、微機原理與應(yīng)用、現(xiàn)代電氣控制技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)與應(yīng)用、EDA技術(shù)、DSP技術(shù)等, 這類課程主要偏重于學(xué)生的動手能力, 需要學(xué)生熟練掌握相關(guān)的硬件和軟件設(shè)計知識。教學(xué)過程中采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式在教室通過黑板或者PPT進行講解, 屬于純粹講解的教學(xué)模式, 即使教師通過仿真進行模擬, 但學(xué)生不能自己動手, 理解并不深,這樣的效果不是很理想, 會打擊學(xué)生聽課的積極性。這類課程的教材一般是先總體介紹硬件結(jié)構(gòu), 再根據(jù)軟件需要逐步講解相關(guān)硬件連接。因此上課時教師很多時間花在軟件編寫上, 這樣學(xué)生只能看見一堆程序, 不能直觀地看見程序的運行結(jié)果, 導(dǎo)致很多學(xué)生一看程序就頭大, 容易分心, 不利于學(xué)生對程序的理解。在上課過程中以實際工程案例和典型的工作任務(wù)為載體, 設(shè)計教學(xué)體系和內(nèi)容, 通過分析、講解案例要求, 引出教學(xué)內(nèi)容[12]的方法, 雖然能一定程度上激發(fā)學(xué)生興趣, 但由于學(xué)生還是無法直觀地看到實體模型或系統(tǒng), 對相關(guān)知識只能有一個較模糊的認(rèn)知, 很容易遺忘。

1.2改革措施

(1) 分小班上課。分小班上課使得同一時間的上課人數(shù)減少, 相互之間的干擾減少, 學(xué)生的注意力比上大班課時要集中, 讓教師對學(xué)生的動態(tài)能全面把握, 便于教學(xué)活動的順利開展, 也利于師生之間的相互了解和交流。

(2) “講—做”結(jié)合。教學(xué)地點選擇在與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的實驗室里進行, 這對實驗室的整體配置有一定要求。硬件方面實驗室需配備投影儀、電子黑板, 相關(guān)實驗臺配備電腦, 電腦最好能達到每人1臺, 沒有條件的可適當(dāng)放寬到2～3人/臺。軟件方面要安裝電子教室軟件, 防止學(xué)生養(yǎng)成玩游戲、上網(wǎng)等不良習(xí)慣。通過電子教室軟件, 讓教師的所有操作和需要傳授的內(nèi)容直接出現(xiàn)在學(xué)生電腦上, 能有效地防止學(xué)生分心。教師上課講相關(guān)硬件時, 學(xué)生可以很直觀地通過實驗臺認(rèn)識這些硬件, 這將大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。講解軟件編程時, 教師給出的程序應(yīng)遵循由淺入深, 由易到難, 從小到大的原則, 并最好與實驗臺直接掛鉤。教學(xué)中讓學(xué)生直接在實驗臺上編程驗證授課內(nèi)容, 也可讓學(xué)生自己編程驗證是否正確, 將講解教學(xué)模式變成“自己做”。如《現(xiàn)代電氣控制技術(shù)》這門課程, 基礎(chǔ)知識部分少講, 讓學(xué)生自學(xué), 主要以生活中常見的實例進行教學(xué), 如交通燈、搶答器、電梯、往返小車、混料罐、機械手等。在我院實驗室, 這些控制系統(tǒng)都可實現(xiàn), 上課時在實驗室直接以這些系統(tǒng)為例, 給學(xué)生展示系統(tǒng)分析過程、編程思路、I/O口的分配、硬件電路的連接、軟件編程的實現(xiàn)、系統(tǒng)調(diào)試等內(nèi)容, 使學(xué)生對整個系統(tǒng)的實現(xiàn)有非常直觀的認(rèn)識, 這樣可大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時, 讓學(xué)生自己在實驗臺上動手做,便于學(xué)生及時發(fā)現(xiàn)問題, 利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng), 使得學(xué)生對相應(yīng)知識能牢固掌握。同時這也讓學(xué)生對實驗臺的使用和各種硬件的連接不斷熟悉, 從而形成一種良性循環(huán), 將理論和實際聯(lián)系起來了。

(3) 留一定自由時間。上課過程中教師留一定的自由時間, 讓學(xué)生驗證所授知識或驗證自己的程序。這個時間段內(nèi)教師要鼓勵學(xué)生相互交流, 培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作精神。教師也可通過學(xué)生動手情況對學(xué)生有更清晰地了解, 能及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在的問題, 便于以后教學(xué)活動的開展, 也利于師生之間相互交流。教師要保證這個時間段內(nèi)每個學(xué)生都動手操作, 沒條件的可輪流進行操作, 達到真正鍛煉動手能力的目的。教師可根據(jù)情況下達一些任務(wù)讓學(xué)生在這個時間段或下次課前的這段時間演示任務(wù)的完成情況, 以此作為成績評定的依據(jù)之一。

2　理論性的專業(yè)課程教學(xué)

2.1理論性的專業(yè)課程現(xiàn)階段情況

自動化專業(yè)中也有許多理論性較強的專業(yè)課程, 如電路、自動控制理論、電力拖動自動控制系統(tǒng)、運動控制系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)等。這類課程教師覺得不好教, 學(xué)生覺得不好學(xué)、難學(xué)懂。特別是有些專業(yè)基礎(chǔ)課, 如自動控制理論, 理論性很強, 公式多, 內(nèi)容抽象, 在理解和掌握上存在較大的困難, 是本科生遇到的最抽象、難度最大的課程之一, 更不用說將之應(yīng)用于工程實踐。

2.2改革措施

(1) 以實際系統(tǒng)為例, 以仿真為工具。理論性強的課程相對而言比較空洞, 不形象。教師在教學(xué)活動開始時可以以實際系統(tǒng)為例引出要傳授的內(nèi)容, 比如在自動控制理論課程教學(xué)中以常用的體溫計使用過程引出一階慣性系統(tǒng)相關(guān)性能指標(biāo), 使學(xué)生明白為什么體溫計要隔幾分鐘才能較準(zhǔn)確地測量人體溫度, 從而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。與此同時, 有些不太好舉實例的系統(tǒng)可以通過計算機仿真技術(shù)來彌補缺陷。自動化專業(yè)的仿真軟件很多, 針對不同的課程, 采用不同的仿真軟件輔助教學(xué)。如自動控制理論,公式較多, 較難理解, 教學(xué)中可采用 MATLAB進行輔助教學(xué), 對所授內(nèi)容進行建模仿真, 讓學(xué)生較清楚地認(rèn)識系統(tǒng)是如何工作的、工作是否正常、如何改進; 電路這門課, 可利用Multisim進行仿真分析, 讓學(xué)生對電路中每個環(huán)節(jié)的波形都能看得清清楚楚。

(2) 參觀實際系統(tǒng)。教師可拿出 1～2次課的時間組織學(xué)生實地考察參觀, 在參觀過程中講解系統(tǒng)的構(gòu)成和工作原理, 這樣更直觀, 學(xué)生更容易接受, 也提高了學(xué)習(xí)興趣。同時學(xué)生也能了解所學(xué)知識在實際生活中有哪些應(yīng)用, 也明白了自己今后的努力方向。

3　結(jié)語

當(dāng)今社會對人才的要求越來越高, 這就要求教師不斷改進教學(xué)方法以提高學(xué)生整體素質(zhì), 從而滿足社會的需求。自動化專業(yè)應(yīng)用性的專業(yè)課程改革對實驗室硬件、軟件設(shè)施的數(shù)量和質(zhì)量提出了一定要求, 且分班上課會增加教師工作量; 理論性的專業(yè)課程改革, 硬件、軟件條件容易滿足, 但對教師自身學(xué)識水平要求較高, 且要求與相關(guān)企業(yè)有一定聯(lián)系。通過實踐, 本文所提出的教學(xué)改革方法不但教學(xué)效果好, 還得到了學(xué)生的強烈反響, 激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣, 培養(yǎng)了動手能力與創(chuàng)新能力, 培養(yǎng)了學(xué)生團隊合作精神, 并且?guī)熒g相處非常融洽, 改善了師生之間的關(guān)系。

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(責(zé)任編校: 劉曉霞)

Teaching reform in automation professional courses of application-oriented talents

Ao Zhanghong, Wang Wenhu
(College of Electrical and Information Engineering, Hunan University of Arts and Science, Changde 415000 China)

The automation specialty has strong practicality and the society has high requests to students, but it is difficult to learn for students. The courses of automation specialty are divided into two parts of the strong applied and the strong theoretical, the strong applied courses through “talking-working” to enhance the students’ practice ability, the strong theoretical courses through “simulation-practice” to raises students’ theoretical level, the method can integrate theory with practice and satisfy social needs.

automatization; application; theoretical; teaching reform

G 642

1672–6146(2016)03–0092–03

10.3969/j.issn.1672–6146.2016.03.020

敖章洪, 86638262@qq.com。

2016-06-03

2015年湖南省高等教育研究改革項目(湘教通[2015]291號 第388號)的方法進行教學(xué)。