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(dòng)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(dòng)化專業(yè)有很強(qiáng)的實(shí)踐性, 社會(huì)對(duì)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(dòng)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(guò)“講—做”方式提高學(xué)生實(shí)踐能力, 理論性的課程通過(guò)“仿真—實(shí)踐”方式提高學(xué)生的理論水平, 使學(xué)生能理論聯(lián)系實(shí)際, 滿足社會(huì)需求。

自動(dòng)化; 應(yīng)用性; 理論性; 教學(xué)改革

自動(dòng)化專業(yè)融自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)、電子技術(shù)等知識(shí)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(dòng)控制原理、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、微機(jī)原理及應(yīng)用、電機(jī)與電力拖動(dòng)、電力電子技術(shù)、檢測(cè)與傳感技術(shù)、過(guò)程控制、運(yùn)動(dòng)控制等課程[1-3]。

自動(dòng)化專業(yè)具有控(制)管(理)結(jié)合、強(qiáng)(電)弱(電)并重、軟(件)硬(件)兼施、綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn), 因此要求學(xué)生具有一定的實(shí)踐能力, 能從事運(yùn)動(dòng)控制、工業(yè)過(guò)程控制、電力電子技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化儀表裝備、電子與計(jì)算機(jī)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(jì)、系統(tǒng)運(yùn)行、科技開(kāi)發(fā)及研究等方面工作[4]。同時(shí)自動(dòng)化專業(yè)的大部分專業(yè)課程具有理論性強(qiáng)、概念抽象等特點(diǎn)[5],因此, 在學(xué)習(xí)過(guò)程中存在不易理解、學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高等問(wèn)題。

自動(dòng)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(huì)需求大”的困境, 給學(xué)生就業(yè)和進(jìn)一步深造帶來(lái)了不可忽視的影響。目前很多文獻(xiàn)研究了自動(dòng)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(shí), 增加實(shí)踐比重、增強(qiáng)師生互動(dòng)、增設(shè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、引入仿真等方法[6-11], 這些方法有一定的促進(jìn)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(jìn)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(jì)發(fā)展和社會(huì)需求更加顯得重要, 因此, 很有必要對(duì)自動(dòng)化專業(yè)課程進(jìn)行改革。本文將自動(dòng)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(dòng)化專業(yè)中有許多應(yīng)用性較強(qiáng)的專業(yè)課程, 如單片機(jī)原理與應(yīng)用、微機(jī)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(dòng)手能力, 需要學(xué)生熟練掌握相關(guān)的硬件和軟件設(shè)計(jì)知識(shí)。教學(xué)過(guò)程中采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式在教室通過(guò)黑板或者PPT進(jìn)行講解, 屬于純粹講解的教學(xué)模式, 即使教師通過(guò)仿真進(jìn)行模擬, 但學(xué)生不能自己動(dòng)手, 理解并不深,這樣的效果不是很理想, 會(huì)打擊學(xué)生聽(tīng)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(shí)教師很多時(shí)間花在軟件編寫(xiě)上, 這樣學(xué)生只能看見(jiàn)一堆程序, 不能直觀地看見(jiàn)程序的運(yùn)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(duì)程序的理解。在上課過(guò)程中以實(shí)際工程案例和典型的工作任務(wù)為載體, 設(shè)計(jì)教學(xué)體系和內(nèi)容, 通過(guò)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(wú)法直觀地看到實(shí)體模型或系統(tǒng), 對(duì)相關(guān)知識(shí)只能有一個(gè)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(shí)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(shí)要集中, 讓教師對(duì)學(xué)生的動(dòng)態(tài)能全面把握, 便于教學(xué)活動(dòng)的順利開(kāi)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(diǎn)選擇在與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行, 這對(duì)實(shí)驗(yàn)室的整體配置有一定要求。硬件方面實(shí)驗(yàn)室需配備投影儀、電子黑板, 相關(guān)實(shí)驗(yàn)臺(tái)配備電腦, 電腦最好能達(dá)到每人1臺(tái), 沒(méi)有條件的可適當(dāng)放寬到2～3人/臺(tái)。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(guò)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(shí), 學(xué)生可以很直觀地通過(guò)實(shí)驗(yàn)臺(tái)認(rèn)識(shí)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(shí), 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(shí)驗(yàn)臺(tái)直接掛鉤。教學(xué)中讓學(xué)生直接在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上編程驗(yàn)證授課內(nèi)容, 也可讓學(xué)生自己編程驗(yàn)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(mén)課程, 基礎(chǔ)知識(shí)部分少講, 讓學(xué)生自學(xué), 主要以生活中常見(jiàn)的實(shí)例進(jìn)行教學(xué), 如交通燈、搶答器、電梯、往返小車(chē)、混料罐、機(jī)械手等。在我院實(shí)驗(yàn)室, 這些控制系統(tǒng)都可實(shí)現(xiàn), 上課時(shí)在實(shí)驗(yàn)室直接以這些系統(tǒng)為例, 給學(xué)生展示系統(tǒng)分析過(guò)程、編程思路、I/O口的分配、硬件電路的連接、軟件編程的實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)調(diào)試等內(nèi)容, 使學(xué)生對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)有非常直觀的認(rèn)識(shí), 這樣可大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí), 讓學(xué)生自己在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上動(dòng)手做,便于學(xué)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題, 利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng), 使得學(xué)生對(duì)相應(yīng)知識(shí)能牢固掌握。同時(shí)這也讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)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(shí)際聯(lián)系起來(lái)了。

(3) 留一定自由時(shí)間。上課過(guò)程中教師留一定的自由時(shí)間, 讓學(xué)生驗(yàn)證所授知識(shí)或驗(yàn)證自己的程序。這個(gè)時(shí)間段內(nèi)教師要鼓勵(lì)學(xué)生相互交流, 培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。教師也可通過(guò)學(xué)生動(dòng)手情況對(duì)學(xué)生有更清晰地了解, 能及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在的問(wèn)題, 便于以后教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展, 也利于師生之間相互交流。教師要保證這個(gè)時(shí)間段內(nèi)每個(gè)學(xué)生都動(dòng)手操作, 沒(méi)條件的可輪流進(jìn)行操作, 達(dá)到真正鍛煉動(dòng)手能力的目的。教師可根據(jù)情況下達(dá)一些任務(wù)讓學(xué)生在這個(gè)時(shí)間段或下次課前的這段時(shí)間演示任務(wù)的完成情況, 以此作為成績(jī)?cè)u(píng)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(dòng)化專業(yè)中也有許多理論性較強(qiáng)的專業(yè)課程, 如電路、自動(dòng)控制理論、電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、過(guò)程控制系統(tǒng)等。這類課程教師覺(jué)得不好教, 學(xué)生覺(jué)得不好學(xué)、難學(xué)懂。特別是有些專業(yè)基礎(chǔ)課, 如自動(dòng)控制理論, 理論性很強(qiáng), 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(shuō)將之應(yīng)用于工程實(shí)踐。

2.2改革措施

(1) 以實(shí)際系統(tǒng)為例, 以仿真為工具。理論性強(qiáng)的課程相對(duì)而言比較空洞, 不形象。教師在教學(xué)活動(dòng)開(kāi)始時(shí)可以以實(shí)際系統(tǒng)為例引出要傳授的內(nèi)容, 比如在自動(dòng)控制理論課程教學(xué)中以常用的體溫計(jì)使用過(guò)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(jì)要隔幾分鐘才能較準(zhǔn)確地測(cè)量人體溫度, 從而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。與此同時(shí), 有些不太好舉實(shí)例的系統(tǒng)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)來(lái)彌補(bǔ)缺陷。自動(dòng)化專業(yè)的仿真軟件很多, 針對(duì)不同的課程, 采用不同的仿真軟件輔助教學(xué)。如自動(dòng)控制理論,公式較多, 較難理解, 教學(xué)中可采用 MATLAB進(jìn)行輔助教學(xué), 對(duì)所授內(nèi)容進(jìn)行建模仿真, 讓學(xué)生較清楚地認(rèn)識(shí)系統(tǒng)是如何工作的、工作是否正常、如何改進(jìn); 電路這門(mén)課, 可利用Multisim進(jìn)行仿真分析, 讓學(xué)生對(duì)電路中每個(gè)環(huán)節(jié)的波形都能看得清清楚楚。

(2) 參觀實(shí)際系統(tǒng)。教師可拿出 1～2次課的時(shí)間組織學(xué)生實(shí)地考察參觀, 在參觀過(guò)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(shí)學(xué)生也能了解所學(xué)知識(shí)在實(shí)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(yǔ)

當(dāng)今社會(huì)對(duì)人才的要求越來(lái)越高, 這就要求教師不斷改進(jìn)教學(xué)方法以提高學(xué)生整體素質(zhì), 從而滿足社會(huì)的需求。自動(dòng)化專業(yè)應(yīng)用性的專業(yè)課程改革對(duì)實(shí)驗(yàn)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(huì)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(duì)教師自身學(xué)識(shí)水平要求較高, 且要求與相關(guān)企業(yè)有一定聯(lián)系。通過(guò)實(shí)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(qiáng)烈反響, 激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣, 培養(yǎng)了動(dòng)手能力與創(chuàng)新能力, 培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)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(xiàng)目(湘教通[2015]291號(hào) 第388號(hào))的方法進(jìn)行教學(xué)。