專業課教學與科研和實踐相結合培養創新人才

[摘要]大學的專業課程與科研和實踐結合非常緊密，“現代電氣控制技術”課程是電氣工程及其自動化專業的主干專業課程，筆者基于該課程實施研究性教學，從課程實施的層面，以科研滲透到教學為切入點，以培養學生的實踐能力、創新精神和創新能力為主要目標，對專業課教師如何實現二者真正融合進行了探索和嘗試，并取得了良好的效果，加強了學生實踐能力和創新能力的培養。

[關鍵詞]教學與科研相結合，創新能力培養，教學改革，PLC教學。

[中圖分類號] G64[文獻標識碼]A[文章編號]1005-4634(2008)05-0436-04

0引言

在教育和教學改革不斷深入發展的今天，改變傳統的教學模式，打破傳統的教學格局，建立適應時代發展要求的、能夠培養創造型人才的新型教學模式，成為教育的當務之急[1]。“教學與科研互動式”教學模式，是以現代教學思想和教學理論為指導，充分體現科教興國、人才強國、建立創新型國家的發展戰略，以創新教育與科學研究貫穿于教學全過程為主線，實現教學、科研、實踐三結合的新型教學模式，以達到學生實踐能力和創新能力培養，全面提高學生綜合素質和能力的目的[2~6]。大學的專業課程與科研和實踐結合非常緊密，特別是自動化學科，筆者抓住這個特點，嘗試在專業課教學過程中實施教學與科研互動。《現代電氣控制技術》課程涵蓋了“低壓電器”、“工業電氣控制技術”和“可編程序控制器原理及應用”三部分內容，實用性非常強，與科研和實踐關系尤其密切，非常適合于進行教學與科研互動的研究和實踐，以實現學生實踐能力和創新能力的培養。筆者基于該課程實施研究性教學，從課程實施的層面，以科研滲透到教學為切入點，以培養學生的實踐能力、創新精神和創新能力為主要目標，對專業課教師如何促進教學與科研相結合，實現二者真正融合進行了探索和嘗試，并取得了良好的效果，加強了學生實踐能力和創新能力的培養。筆者主要開展了以下幾個方面的研究和實踐：①教材的選擇和教學內容的規劃與設計，為教學與科研的結合做準備；②研究和實踐將科研滲透到教學全過程，逐步培養學生的實踐能力和創新能力；③加強實踐環節，在實踐中培養和鍛煉學生的創新能力。

1教材的選擇和教學規劃設計

1.1教材和參考書優化選擇，突出創新性

研究性教學的教學材料應具有開放性、多樣性、先進性和創新性，應該理論和實踐相結合，能夠反應學科發展前沿，不應再局限于一本教材，而是教材、參考書、學術專著、研究論文、工程案例等的結合。目前可供參考的教材及參考書有多本，但是完全滿足教學大綱要求、適合進行教學與科研互動的很少。筆者優選了一本書作為主教材，輔以適當的參考書、科研論文及工程應用案例，將探索和實踐“理論教學與科研實踐的結合”、培養學生實踐能力與創新能力融入教學內容。目前采用的教材是機械工業出版社出版的《電器與可編程序控制器應用技術》，參考了3家出版社的5本參考書，主要是根據大綱要求，對不同參考書的相關內容做了取舍。

1.2詳細規劃課程內容，精心進行教學設計，做到六個互動

專業課教學大多數存在教學內容多、繁、雜與教學時數偏少的矛盾[7]，這門課也不例外。根據教學大綱要求，該門課理論教學為32個學時，實驗課為8個學時，還有2周的課程設計。為解決教學內容多與學時少的矛盾，筆者詳細進行了教學規劃設計。首先根據大綱要求明確教學內容，對課程的結構和內容進行合理化改革和精要化的設計，進行同類合并和優化重組，刪除過時的內容，增加學科和專業當前發展最新技術和研究熱點等內容，逐步將學生引至學科發展的前沿和重大攻關課題；其次分清重點和難點，將課程的整個教學內容劃分為“重要內容”、“一般內容”和“自學內容”三個模塊[7]。“重要內容”和難點主要是指“基本原理、基本方法、應用技能和難以理解的部分”，要充分利用課內時間在課堂上精心講解，并通過課外作業和實驗等其他環節的訓練得到鞏固和提高；“一般內容”主要是指“新技術、新產品應用介紹等”，則充分利用現代化教學手段進行展示、介紹；“自學內容”主要指“培養學生的專業綜合素質和創新能力，進行個性化教育”和容易掌握的部分，主要利用課下時間由學生自學，并通過設問、質疑等形式得到訓練；第三是充分利用課內外、校內外的時間，盡量發揮學生的積極性和主動性，把要給學生傳授的知識和教學內容進行分解，將其分散到不同的時間段，學習方式可分為課上教師講解、課下自學、實驗室實驗、校外實習等，做到六個互動：課內外互動——課上講解與課外自學的互動、校內外互動——校內學習與校外實習的互動、師生互動——教師的講解和學生自學的互動、書本內與書本外互動——書本內知識與書本外知識的互動、理論教學和實踐教學互動、教學和科研的互動。達到既能加強學生對基本知識、基礎理論的學習和掌握，又能使學生密切聯系實際，自覺地運用所學知識進行獨立分析問題、解決問題的目的。

2將科研貫穿教學全過程，逐步培養學生 的實踐能力和創新能力

為了培養學生的創新意識和創新能力，筆者將科研工作中所取得的新成果及科研論文中的主要論點充實到課程中，作為實例進行講解，并通過教學使其轉化和升級，以此來明確學生的學習目的，激發他們的學習興趣，啟發他們進行獨立思維與專業思維；同時將科研中的難題也引入教學，努力形成師生互動，激發學生的創新靈感，逐步培養學生的科研能力。

2.1 將科研課題和科研成果引入教學，明確學生的學習目的，激發他們的學習熱情

為了使學生學習目的明確，培養他們的學習興趣，激發他們的學習熱情，筆者在課程的緒論部分及每個章節的開頭，用有代表性的科研實例和科研成果，以實物、錄像、動畫等多媒體形式展示給學生，必要時先去實驗室參觀，以此來說明課程學習的目的、應用的場合、能夠解決什么問題。例如在緒論部分先給學生看一下曾經做過的科研項目的錄像、照片：制藥廠低壓電氣控制系統、礦井提升機電氣控制系統、液壓站PLC控制系統、變頻器無壓供水控制系統、玻纖PLC控制系統等，系統中涉及到低壓電器、電氣控制技術、PLC及觸摸屏的應用等內容，同時進行適當講解，說明課題中用到了什么技術、解決了什么問題、與課程的關系。通過展示和講解，學生對課程的學習目的就很明確了，有了感性認識，也增加了學習興趣和熱情。

2.2用科研實例作為應用案例進行講解，增強學習效果，逐步培養科研意識

在講授知識點時，盡量結合科研實例進行講解，這樣能夠增加真實感，做到理論和實踐相結合，使課堂生動形象，增加學習效果，學生易于理解、接受和掌握，同時不知不覺中將學生領入科研中，逐步培養他們的科研意識和創新思維。除了基本知識和基本環節結合科研課題進行講授外，還進行擴展，把科研中其他相關知識也進行介紹。例如在講授電動機起動、停止、正反轉控制及制動時，以交流提升機電控系統作為實例進行講解，先將各種保護、連鎖環節去掉，從基本功能講起，講授電動機的起、停控制，然后逐步深入，講述正反轉、制動控制、調速控制，最后再說明在實際的系統中，還有很多重要的連鎖保護環節，進行簡單的介紹，學生可以自學或課外交流。

2.3及時進行階段性總結，在課程結束時，講述綜合應用實例，將前后貫通，并使知識升華

在講完一個章節或一部分后，及時進行階段性總結，舉幾個科研課題中的應用實例，將理論與實踐相結合；在課程結束時，講述一個綜合應用的實例，將前后貫通，并使知識升華。如在本課程結束前，“低壓電器”、“電氣控制技術”及“PLC及應用”幾個部分都講完了，以某工廠4臺水泵變頻起動、自動切換和穩壓控制為例進行講解，項目中涉及到低壓電器選型配置、低壓控制線路、PLC控制、上位機組態監控等知識，是一個非常綜合的項目，通過講授，將課程中從開始到結束幾乎所有知識點都包含了，使前后融會貫通，并將課題中難點——變頻切換及PID參數的整定提出來，供學生思考，然后師生共同討論，使知識升華。

3加強實踐環節，在實踐中培養和鍛煉學 生的創新能力

3.1提出研究課題，讓學生參加科研，在實踐中培養和鍛煉學生的創新能力

當學生的科研意識和創新思維建立起來后，就要給他們提供創新課題和機會，對他們進行鍛煉。筆者主要采取如下方法：

1）將科研中的問題和難題提出來，供學生思考并設法解決。例如電氣控制中的設備選型配置、控制線路的設計、抗干擾問題、PLC控制的組態及系統中上位機與下位機的通信問題等，題目難度要適中，事先應給一些必要的指導，然后讓學生自己思考、查閱相關資料，直到給出問題的答案；

2）給學生尋找科研課題，可以讓部分學生參與自己的科研，并到實驗室進行實驗。

為了使學生得到鍛煉，筆者將科研課題分成幾個子項讓學生參與進來，如將某工廠多臺水泵變頻起動、自動切換和穩壓控制項目分成上位機觸摸屏控制、PLC主控單元、變頻器、保護控制單元等幾個部分，讓學生分成幾個小組進行參與，并且各小組之間還可以進行交叉互換、融會貫通。再如“礦井提升機液壓站電控設計”項目，主要用PLC實現控制，讓學生參與設計、編程及調試，使他們得到了鍛煉。

3.2進行校外實習，在社會中進行鍛煉

為了增加實踐環節，在學完“現代電氣控制技術”這門課后，與相關企業進行了聯系，利用暑假時間讓學生到企業進行實習。通過實習，學生普遍感到收獲很大，既實現了理論聯系實際，又使學生明確了就業方向和目標，有的學生還將企業中的技術難題拿來進行研究。

3.3設立創新學分，參加學校組織的創新課題

為了培養學生的創新能力，學校建立了創新研究基金，設立了創新學分和創新課題，鼓勵學生進行創新設計。

3.4通過課程設計和畢業設計培養學生的創新能力

為了進一步加強學生的實踐環節，設立了2周課程設計，分成多個小組，每個小組2～3人。培養學生的創新能力，2周的課程設計是不夠的，為此筆者嘗試將課程設計與畢業設計聯合起來進行，并使有精力的學生盡早進入課題的研究。于是加大了課設題目的難度，并且在新的學期開始就將課設題目和要求發給了同學，課設題目內容豐富，形式多樣，學生可以自由選擇，自由組合。如十字路口交通信號燈的智能監控系統設計，包含上位機組態監控、PLC控制、交通信號模糊控制等。

4結束語

專業課教學與科研和實踐相結合，通過科研課題融入課堂、教學內容與科研生產實際相結合、學生參與真實的科研項目和科學實踐活動，既做到了理論聯系實際，促進了教學水平和科研水平的提高，更重要的是學生不再死啃書本知識，能夠使他們盡早融入社會實踐當中，培養和鍛煉他們的科研意識和創新能力，成為滿足社會需要、具有創新能力的人才。

參考文獻

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