仲訓杲

摘要：高校本科自動化專業(yè)“現(xiàn)場總線技術(shù)”課程內(nèi)容多，知識點相互滲透交叉，課程技術(shù)實用性強，在貫徹落實“四個回歸”理念下的教育教學改革新潮中，本文遵循工程教育OBE（Outcomes-Based Education）模式，在教學設(shè)計中注重協(xié)調(diào)教與學，以學生為中心積極探索該課程“學生學什么”的教學改革措施，其目標是持續(xù)改進課程建設(shè)，提升教學質(zhì)量，培養(yǎng)學生實踐能力。

關(guān)鍵詞：教育教學;改革探討;現(xiàn)場總線技術(shù);自動化專業(yè)

當前各大高校聚焦“四個回歸”教育理念，深化教育教學改革，提升本科生培養(yǎng)質(zhì)量，著力打造一流本科教育。為此本文以實踐教學為導向，突出課程教學的實用性與針對性，圍繞自動化專業(yè)“現(xiàn)場總線技術(shù)”的課程定位、教學目標、教學內(nèi)容、教學方法和手段幾方面探索該課程的教學設(shè)計與實踐改革。

1 課程定位

“現(xiàn)場總線技術(shù)”是自動化、電氣工程及其自動化、測控技術(shù)與儀器等本科專業(yè)的一門重要專業(yè)課程，是培養(yǎng)學生才干促進學生就業(yè)主攻方向的課程[1]。課程主要講述網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)技術(shù)，解決網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的分布式控制及遠程監(jiān)控設(shè)計問題[2]?！艾F(xiàn)場總線技術(shù)”注重實踐性與應用性，在先修課程“電路理論”、“計算機網(wǎng)絡(luò)與通信”、“自動控制原理”等課程，掌握電路、計算機網(wǎng)絡(luò)以及控制原理基本理論知識的基礎(chǔ)上，通過本課程的學習，為后續(xù)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制，工業(yè)以太網(wǎng)打下基礎(chǔ)，使學生了解目前世界范圍自動化領(lǐng)域蓬勃發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)控制新技術(shù)，其重點是培養(yǎng)學生掌握自動化現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試綜合能力，為今后工作并成為適應社會的應用型人才奠定堅實基礎(chǔ)。

2 教學目標

“現(xiàn)場總線技術(shù)”課程涵蓋了計算機網(wǎng)絡(luò)、控制理論、電路理論、嵌入式系統(tǒng)等多學科知識[3]，授課內(nèi)容以現(xiàn)場總線的特點和優(yōu)勢、網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)、典型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)為切入點，重點介紹基于現(xiàn)場總線技術(shù)的工業(yè)應用，以工程案例，剖析現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的設(shè)計與規(guī)劃。通過本課程的學習，使學生掌握幾種有影響的現(xiàn)場總線技術(shù)的特點、規(guī)范、通信控制芯片、接口電路設(shè)計等，使學生具備以現(xiàn)場總線為基礎(chǔ)的遠程網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)能力。為切實提高教學質(zhì)量，培養(yǎng)學生的專業(yè)素養(yǎng)和實踐動手能力，本課程依據(jù)自動化專業(yè)人才培養(yǎng)方案，及工程教育認證要求，定制三個教學指標點，用于指導本課程的教學與建設(shè)，課程指標點如下：

指標點1：了解自動化/電氣工程領(lǐng)域的工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢;

指標點2：具有自動化/電氣工程交叉學科的基礎(chǔ)知識和職業(yè)技能;

指標點3：掌握自動化/電氣工程技術(shù)核心知識，具備自動化/電氣產(chǎn)品和工程項目的方案設(shè)計能力。

3 教學內(nèi)容安排

課程教學從現(xiàn)場總線概述，網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)，串口通信技術(shù)，及其典型現(xiàn)場總線的特點、規(guī)范、接口標準、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，逐步深入到典型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)。以工程教育OBE教學模式引導學生學以致用，積極實踐，不斷提升對現(xiàn)場總線系統(tǒng)的認識與設(shè)計能力。根據(jù)教學目標與教學指標點，具體內(nèi)容安排為：任務一 現(xiàn)場總線概述;任務二數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)與網(wǎng)絡(luò)互聯(lián);任務三串口通信接口技術(shù);任務四典型現(xiàn)場總線技術(shù)-CAN總線及其系統(tǒng)設(shè)計;任務五典型現(xiàn)場總線技術(shù)-PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)規(guī)范;任務六現(xiàn)場總線發(fā)展趨勢-工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)。

4 教學改革實施方法

4.1教學充分融合多媒體，強化學生切身感受

由于現(xiàn)場總線是一門理論性比較強的課程，教學采用傳統(tǒng)板書與多媒體相結(jié)合的方法，以增加學生的感性認識，并有效加深學生對重要概念的理解和掌握[1]。比如在多媒體教學中，經(jīng)常展示常見的智能現(xiàn)場設(shè)備案例、系統(tǒng)框圖，分析其相關(guān)功能，并且插入典型現(xiàn)場總線的最新技術(shù)，和實際應用前景以激發(fā)學生好奇心。對不同工業(yè)現(xiàn)場總線的功能分析采用案例剖析的方式，使教學形象化、生動化、具體化。對本課程個別理論性較強或抽象的知識，通過多媒體視頻、動畫的教學方式來化解復雜知識點，讓學生對此產(chǎn)生深刻的印象。

4.2理論聯(lián)系實踐，結(jié)合實驗操作深化教學改革

現(xiàn)場總線技術(shù)注重實踐應用，若純粹介紹、通信協(xié)議、數(shù)據(jù)傳輸、設(shè)備的組網(wǎng)等，填鴨式的概念講解顯然無法讓學生從整體上和感性上領(lǐng)會到本課程知識交叉的魅力所在。所以除理論教學之外，更應該注重學生的實踐能力的培養(yǎng)，開設(shè)創(chuàng)新性實驗以及采用靈活多變的教學手段，不僅能有效消除學生的枯燥乏味抵觸情緒，還能加強學生的直觀認識。

本課程在理論教學的基礎(chǔ)上，開設(shè)4-6個課時的實踐環(huán)節(jié)，以任務驅(qū)動模式進行相關(guān)總線技術(shù)的實驗驗證。實驗教學環(huán)節(jié)學生親臨現(xiàn)場，實際動手操作，掌握相關(guān)理論知識點，以及熟悉基于現(xiàn)場總線的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的開發(fā)過程，最終達到動手能力的培養(yǎng)。實踐教學設(shè)計可參考文獻[4]。

4.3教師科研轉(zhuǎn)化為課堂教學的探索

教學過程中，把教師的科研項目，科研經(jīng)驗以專題的形式引入到課堂中，一方面可擴展學生的知識視野，把握自動化行業(yè)的發(fā)展動態(tài)，了解新型技術(shù);另一方面有利于培養(yǎng)學生的科技興趣。比如通過工業(yè)4.0智能網(wǎng)絡(luò)化制造，人工智能，機器人技術(shù)，大數(shù)據(jù)新型產(chǎn)業(yè)等穿插到課堂教學中，可為考研的同學明確自己研究方向的選擇。結(jié)合國內(nèi)外科技創(chuàng)新公司，比如工業(yè)4.0先行者海爾智能制造，寶馬智能制造，亞馬遜智能物流等企業(yè)案例的講解，以及當前中國制造2025戰(zhàn)略與人才需求，可為即將參加工作的同學的職業(yè)選擇有較好的指導作用，事實證明學生表現(xiàn)出極大的興趣，深受歡迎。

5 結(jié)語

本文受廈門理工學院電氣工程與自動化學院教改項目的資助，對自動化專業(yè)“現(xiàn)場總線技術(shù)”課程的教學改革進行了探討。在遵循工程教育OBE模式的基礎(chǔ)上，從課程的定位、教學目標、教學內(nèi)容、教學方法和手段幾方面闡述了該課程的教學設(shè)計與實踐教學措施，為持續(xù)改進課程建設(shè)，提升教學質(zhì)量指明了方向，課程注重科研與教學的轉(zhuǎn)化，旨在打造一流本科教育，培養(yǎng)能創(chuàng)新、能解決復雜工程問題的高新技術(shù)人才。

參考文獻：

[1]喻曉紅，楊柱中.“現(xiàn)場總線技術(shù)”課程教學改革淺析[J].教育與教學研究，2011，25 （12）：86-89.

[2]李正軍，李瀟然.現(xiàn)場總線及其應用技術(shù)（第二版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2016.

[3]陽憲惠.現(xiàn)場總線技術(shù)及應用[M].北京：清華大學出版社，2008.

[4]周立功.iCAN現(xiàn)場總線原理與應用[M].北京：北京航空航天大學出版社，2007.