自動(dòng)化專業(yè)課程教學(xué)方式改革的建議

王陳誠(chéng)

（茅臺(tái)學(xué)院，貴州 遵義 564512）

自動(dòng)化是關(guān)于人工與自然系統(tǒng)自動(dòng)、智能、自主、高效和安全運(yùn)行的科學(xué)與技術(shù)的一個(gè)專業(yè)。其專業(yè)課程通常包含《電路分析》《模擬電子技術(shù)》《數(shù)字電子技術(shù)》《自動(dòng)控制理論》《信號(hào)分析與處理》《電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)》《單片機(jī)原理》《可編程控制器原理》等難度較大的課程。該專業(yè)的學(xué)生每學(xué)期會(huì)修習(xí)3 ～4 門專業(yè)課程，學(xué)習(xí)壓力較大。部分學(xué)生因課程難度較大而產(chǎn)生畏難情緒，導(dǎo)致學(xué)生的實(shí)際收獲極少。此外，由于我國(guó)大部分高考生及其家長(zhǎng)、高中教師對(duì)大學(xué)專業(yè)的實(shí)際了解極少，因此，在專業(yè)選擇上有較大的盲目性，因此，大部分學(xué)生對(duì)自己所學(xué)能有何用武之地是非常迷茫的。盡管大多數(shù)學(xué)校在入學(xué)前會(huì)對(duì)新生進(jìn)行專業(yè)介紹，但由于時(shí)間短且學(xué)生沒有實(shí)際感受，因此，效果極為有限。

自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)課程有較為緊密的內(nèi)在聯(lián)系，不同課程之間的連續(xù)性或關(guān)聯(lián)性是較明顯的，如作為自動(dòng)化專業(yè)核心課程的《自動(dòng)控制理論》與《模擬電子技術(shù)》《電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)》《復(fù)變函數(shù)與積分變換》等課程聯(lián)系非常緊密。但在目前的教學(xué)中，各個(gè)課程之間的授課相互獨(dú)立，學(xué)生缺乏對(duì)課程整體性的認(rèn)知，對(duì)所學(xué)課程的應(yīng)用場(chǎng)景更是知之甚少。以《自動(dòng)控制理論》課程為例，當(dāng)前教學(xué)中的重點(diǎn)更多傾向于數(shù)學(xué)上的推導(dǎo)過程，而沒有注重傳達(dá)其在工程實(shí)際中的應(yīng)用場(chǎng)景。

該現(xiàn)狀的成因主要有兩點(diǎn)：一方面，學(xué)生在學(xué)習(xí)中缺乏主動(dòng)性，只求以應(yīng)付期末考試，這讓大量學(xué)生在考試后，就將忘記所學(xué)，因此，即使教師提及課程的聯(lián)系，大部分學(xué)生也難以在課堂上引起共鳴；另一方面，眾多授課教師常年教授一至兩門課程，對(duì)其他課程的內(nèi)容缺乏足夠了解，難以將不同課程相聯(lián)系。因此，需要對(duì)提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和專業(yè)認(rèn)知水平的方法進(jìn)行研究。

1 有效利用網(wǎng)課視頻

隨著信息化水平的不斷提升，大量網(wǎng)課在網(wǎng)絡(luò)中涌現(xiàn)。學(xué)界對(duì)在線教育長(zhǎng)期存在爭(zhēng)議，新冠肺炎疫情期間開展的大規(guī)模在線教學(xué)將這一爭(zhēng)議進(jìn)一步放大。網(wǎng)課便于學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)，但傳統(tǒng)課堂中最重要的互動(dòng)無法通過網(wǎng)課實(shí)現(xiàn)，因此，網(wǎng)課無法替代傳統(tǒng)課堂。但在新冠肺炎疫情期間，全國(guó)高校的教師都被迫使用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行教學(xué)，讓全國(guó)教師基本掌握了網(wǎng)課教學(xué)的方法，為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)奠定了良好的基礎(chǔ)。

對(duì)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)，需要反復(fù)閱讀和思考，但現(xiàn)在的學(xué)生所能進(jìn)行的娛樂項(xiàng)目較多，難以依靠學(xué)生的自覺性學(xué)習(xí)。為強(qiáng)制學(xué)生預(yù)習(xí)，可在課前向?qū)W生發(fā)放優(yōu)質(zhì)教學(xué)視頻。為了提升預(yù)習(xí)效果，可以從三個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)。

首先，碎片化學(xué)習(xí)的方式隨著智能手機(jī)的普及成為可能，因此，近年來，碎片化學(xué)習(xí)得到了廣大學(xué)者的關(guān)注。通過將知識(shí)點(diǎn)在10 分鐘左右的視頻完成講解，便于學(xué)生利用碎片化的時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)，也有利于學(xué)生針對(duì)單一的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)習(xí)，而不至于由于視頻過長(zhǎng)而難以長(zhǎng)時(shí)間集中注意力，帶來無效學(xué)習(xí)，尋找相關(guān)內(nèi)容時(shí)難以著手。以清華大學(xué)的華成英老師《模擬電子技術(shù)》課程為例， 其視頻長(zhǎng)度絕大部分控制在12 分鐘以內(nèi)，這樣學(xué)生查找知識(shí)點(diǎn)時(shí)，可以快速通過視頻名稱找到目標(biāo)視頻。其次，為避免學(xué)生無效刷視頻，應(yīng)在視頻中插入習(xí)題，成為學(xué)習(xí)的檢查站，為了避免使用填空題答案難以統(tǒng)一和判斷題單選題可以通過少量試錯(cuò)而通過的情況，使用不定項(xiàng)選擇題是較好的方法。最后，在布置課后作業(yè)時(shí)，利用APP 隨機(jī)抽取題目發(fā)放，題庫(kù)越大，則不同學(xué)生課后作業(yè)的重復(fù)概率越低，這樣可以有效減少學(xué)生相互抄襲課后作業(yè)的現(xiàn)象。

2 課程間知識(shí)聯(lián)系舉例

自動(dòng)化系的專業(yè)課程內(nèi)在聯(lián)系緊密，人類學(xué)習(xí)是通過將新的知識(shí)融入已有的知識(shí)體系中實(shí)現(xiàn)的。若能夠在新課程中將先修課程的知識(shí)點(diǎn)引入，則有利于學(xué)生吸收和理解新的知識(shí)點(diǎn)。

以《自動(dòng)控制理論》（后簡(jiǎn)稱《自控》）課程為例，其先修課程包含《電路分析》《模擬電子技術(shù)》《高等數(shù)學(xué)》等科目，利用先修課程的知識(shí)，可以將部分抽象的內(nèi)容變得具體。在目前的教學(xué)中，學(xué)生即使努力掌握了課程知識(shí)，但往往只是提升了做題能力，而對(duì)于該課程的實(shí)際中的應(yīng)用知之甚少，在事實(shí)上變成了“高分低能”型的學(xué)生。因此，在《自控》的教學(xué)中，有必要與其他課程知識(shí)進(jìn)行聯(lián)系。下面列舉三個(gè)《自控》中的知識(shí)點(diǎn)與其他課程的聯(lián)系。

將非線性系統(tǒng)的線性化處理的知識(shí)點(diǎn)，與《高等數(shù)學(xué)》中的泰勒展開式和《模擬電子技術(shù)》中的二極管的微變等效電路擁有十分緊密的聯(lián)系。但是，查閱了國(guó)內(nèi)使用較為廣泛的《自控》教材時(shí)，都沒有提及這個(gè)知識(shí)點(diǎn)在三門課程中的聯(lián)系，反而使用了學(xué)生非常陌生的例子進(jìn)行說明。若能將該知識(shí)點(diǎn)涉及的三門課程內(nèi)容相聯(lián)系，一方面，學(xué)生可以快速地理解相關(guān)內(nèi)容；另一方面，也能讓學(xué)生對(duì)自動(dòng)化專業(yè)的課程體系的整體性有一定的認(rèn)識(shí)。

《自控》課程在進(jìn)行頻率響應(yīng)的講解時(shí)，可以與《模擬電子技術(shù)》課程中的放大電路的頻率相應(yīng)內(nèi)容緊密聯(lián)系。特別是對(duì)Bode 圖的分析，《自動(dòng)控制理論》更加注重理論推導(dǎo)，而《模擬電子技術(shù)》進(jìn)行講解時(shí)，更注重公式參數(shù)與電路元件參數(shù)的聯(lián)系，這樣可以做到理論與工程的緊密聯(lián)系。

《自控》課程中講解一階系統(tǒng)與二階系統(tǒng)時(shí)，可以用《電機(jī)與拖動(dòng)》課程中直流電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)時(shí)間等相關(guān)內(nèi)容作為實(shí)例進(jìn)行一階系統(tǒng)的講解。還可以將二階系統(tǒng)簡(jiǎn)化為一階系統(tǒng)的前提條件進(jìn)行分析。此外，在《電路分析》課程中，已經(jīng)對(duì)過阻尼、欠阻尼、臨界阻尼的概念進(jìn)行了介紹，對(duì)二階電路進(jìn)行時(shí)域分析時(shí)，可以用二階電路作為實(shí)例，分析二階系統(tǒng)中自然頻率和阻尼在電路中對(duì)應(yīng)的概念。

除上述例子外，《模擬電子技術(shù)》中積分微分電路與《自控》的基本環(huán)節(jié)、《信號(hào)分析與處理》中的濾波器在模擬電子電路中的實(shí)現(xiàn)，都是比較明顯的不同課程知識(shí)聯(lián)系的體現(xiàn)，由于篇幅有限，不再一一舉例。

3 實(shí)踐效果與難點(diǎn)

通過在實(shí)踐中應(yīng)用上述方法進(jìn)行教學(xué)后，認(rèn)真預(yù)習(xí)的學(xué)生在課程開始前，對(duì)所學(xué)內(nèi)容的難點(diǎn)能夠有較清晰的認(rèn)識(shí)，能夠抓住課堂教學(xué)的關(guān)鍵內(nèi)容。若在課堂學(xué)習(xí)中依然無法快速理解授課內(nèi)容，也能夠較準(zhǔn)確地提出問題。對(duì)比傳統(tǒng)的授課方式，學(xué)生在授課過程中對(duì)老師的授課內(nèi)容不知所云，甚至無法提出問題?？梢娚鲜龇椒ㄔ趯?shí)際教學(xué)中，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果有明顯的促進(jìn)作用。而老師可以通過平臺(tái)獲取學(xué)生做題的正確率等信息，對(duì)于正確率不高的習(xí)題，可以在課堂上進(jìn)行重點(diǎn)講解，從而讓教學(xué)的效率更高。

利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行視頻預(yù)習(xí)和布置作業(yè)，若要做到隨機(jī)發(fā)放題目，需要教師持續(xù)擴(kuò)充題庫(kù)內(nèi)容，建設(shè)需要一定的周期，若授課教師數(shù)量較少的課程，建設(shè)周期會(huì)大幅增加。而網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)雖然目前處于免費(fèi)狀態(tài)，后續(xù)繼續(xù)必然需要學(xué)校投入資金購(gòu)買使用權(quán)限，這對(duì)于教師來說有一定的不確定性，若校方?jīng)]有續(xù)費(fèi)意愿或更換平臺(tái)，那教師的前期投入可能會(huì)面臨零產(chǎn)出的風(fēng)險(xiǎn)。

目前，本科教育中，在校教師通常教授1 ～2 門課程，對(duì)于學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)周期中涉及的其他課程的內(nèi)容了解不夠深入和全面。這是在教學(xué)過程中將不同課程內(nèi)容進(jìn)行聯(lián)系的最大難點(diǎn)。為解決這一關(guān)鍵問題，組織全體教師按照培養(yǎng)方案，全面研究課程內(nèi)容間的聯(lián)系，有序安排教師相互聽課，繼而讓教師在進(jìn)行授課前，能夠目的性較強(qiáng)地聯(lián)系先修課程的內(nèi)容，從而讓課堂教學(xué)的連續(xù)性，從單門課程擴(kuò)展到整個(gè)課程體系。

4 結(jié)語(yǔ)

通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)發(fā)放預(yù)習(xí)視頻、預(yù)習(xí)作業(yè)、課后作業(yè)可以提高學(xué)生的學(xué)校效果。但相關(guān)課程的資源建設(shè)需要較長(zhǎng)時(shí)間，且需要學(xué)校持續(xù)投入資金購(gòu)買網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的使用權(quán)限。

將不同課程的知識(shí)聯(lián)系起來，從多角度進(jìn)行講解，可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的吸收，對(duì)專業(yè)有更加宏觀的認(rèn)識(shí)，值得推廣。為解決教師對(duì)自身授課外的其他科目了解不足的情況，可以通過教研室進(jìn)行組織學(xué)習(xí)等方式，提升教師的教學(xué)水平。