自動化學科概論課程教學研究

徐惠鋼

（常熟理工學院 教務處，江蘇 常熟 215500）

學科（專業）概論課是對大學新生的專業入門教育課程，其目的是讓學生在對專業深入了解的基礎上，學習的目的性更明確，學習更主動，從而學得更好[1]。學科概論課程一般以工程思想教育、學風教育與學習方法教育為主，通過專業認識、人才培養方案和治學養成等模塊解決“為什么學”、“學什么”、“如何學”的問題[2]。李鴻昌等[3]通過對專業導論課教學效果的對比調查發現，經專業導論課學習，學生對就業前景的認知程度提高最快，而對本專業基本情況、學習方法的認識雖有提高，但總體水平偏低；對畢業后進一步深造及本專業的發展方向等問題，隨專業差異較大，一般對寬口徑、行業特點不明顯的專業在此問題上的認知程度較低。這個調查結果與我們在教學實踐中的體會基本相同，學生對于就業前景、就業崗位最為關注，而且這個問題也比較容易通過教師的講述為學生所理解；但作為一個專業的知識體系，往往會涉及到幾十門課程，這些課程一般都需要用到較深的數理知識，既不能象科普講座那樣泛泛而談，又難以對問題進行科學嚴謹的描述，學生難以真正理解。

我校自動化專業自設立就開設了自動化學科概論課，在教學實踐中不斷總結、研究、改進，對應用型本科自動化專業設立自動化學科概論的教學目標、教學內容、教學方法形成了較為完整的認識。

一、本科新生學科概論課的特點

1.學習目的的引導。新生對大學學習的緊張程度認識不足，以往被灌輸的“高中要拼命學習，到大學就輕松了”，或者從學長那里得到的“考試只需求及格，非常容易”等誤導信息容易使他們心理放松而忽略了中學到大學角色轉換的困難，而一旦遇到困難就容易知難而退，繼而通過網絡、游戲等方式放縱自己。學生的實用主義傾向較為嚴重，對于未來職業及與職業聯系緊密的應用技術感興趣，而忽略了知識的連貫性，意識不到基礎理論的重要性，在低年級以基礎課程為主的學習中容易產生急躁、厭煩心理。

2.學習方法的形成。新生以往形成的學習習慣，所擅長的學習方法難以適應大學的學習要求。在應試教育背景下，學生往往習慣于老師從多側面、多角度將知識講透，通過大量習題掌握知識，缺乏自主安排學習計劃的主動性、自我約束的自覺性，不適應較多存疑的課堂教學方式，較少具有懷疑和批判意識。

3.工程意識的培育。許多中學很少開設實驗課，應付考試用的是“背實驗”的方式；社會和家庭極少關注學生考試以外的事情，幾乎沒有參加企業實踐的機會，因此實踐能力欠缺、工程意識缺乏。對于工科學生，這種意識和能力是不可或缺的。

4.專業思想的穩定。自動化是一個寬口徑的專業，學習的知識內容很多，應用范圍很廣，沒有明確的行業應用背景，難以用通俗的描述講清其專業內涵。學生對此專業的選擇往往不是出自自己意愿，或是在沒有真正了解的情況下做出的。

因此，我們在本科第一學期開設自動化學科概論課，盡可能解決這些問題或為解決這些問題打下基礎。

二、教學內容的把握

在新生中開設學科概論課由于不能引入較深的高等數學知識，難以對問題進行科學和嚴謹的描述，從而難以揭示其真諦。同時，要在有限的學時內，想把四年中將學習的自動化科學技術的主要內容講清楚，讓學生不僅知其然，而且知其所以然也是不現實的[1]。但如講得過于淺顯，也易誤導學生產生科學問題不需要高深數理知識也能懂的錯覺。自動化學科概論教學內容的選擇要把握以下幾點：

1.理解自動化。通過易于理解的實例較深入地介紹自動化的研究內容，自動化的作用，應用領域，自動化在工業化、信息化與現代化建設中的重要性。

2.了解自動化科學與技術。介紹自動化的最基本的原理與最核心的概念，讓學生建立“反饋”、“閉環控制”、“系統”等基本概念，了解自動控制原理、自動控制系統與自動控制工程各自的含義與包含的內容。有選擇的扼要介紹先進的、深奧的自動化科學與技術，使學生對整個自動化科學與技術有一個較完整的了解。

3.把握自動化學科、專業的知識體系和課程體系。分析自動化學科包含的內容，給出整個自動化學科的完整知識體系和自動化專業的完整課程體系。使學生了解將來從事自動化專業工作必須具備的基本知識結構，必須掌握的基本知識內容。

4.了解自動化學科、專業的發展。介紹自動化的學科專業背景，使學生對其全貌和發展有系統了解；介紹學科中主要組成環節間的關系，建立系統的概念；介紹自動化專業與相關專業的關系，加深對自動化專業特點的理解。

三、教學方法與手段探索

從自動化學科概論課的特點和對教學內容把握的分析來看，自動化學科概論課承擔了較多的任務，要實現這些教學目標必須積極探索富有新意的教學方法與教學手段,才能使課程的講解深入淺出,達到良好的教學效果。

1.多種途徑引導，激發學生興趣。抓住學生入學階段熱情好奇的特點，通過圖文并茂的課件充分展示自動化的廣闊應用范圍和發展前景，樹立從事專業工作的信心和決心；通過參觀實驗室、在實驗室和課堂上對一些控制系統的有趣演示、激發學生興趣；通過畢業生的成功案例和現身說法、科技競賽作品的展示和介紹、學科競賽的組織安排情況介紹等確立學生致力專業學習的信心。

2.根據課程內容的不同特點，針對性地采用不同教學方法。對自動化的內涵、外延和定位，采用大量圖文并茂的課件演示，并參觀校內工程訓練中心獲得感性認識；對自動化科學與技術的基本原理與核心概念，通過生活中易于理解的案例引入，用類比的方法逐步深入，再通過教員具有切身體會的研究項目將概念講透；對于自動化學科的知識體系、需要掌握的知識元及其相互關系，通過負反饋閉環控制系統框圖用圖解的方式逐一講解；對于自動化專業的課程體系、需要學習的主要課程及其相互關系，通過實際工作中具體崗位的知識能力要求與負反饋閉環控制系統框圖對應的自動化學科的知識體系對比加以說明、幫助理解；對于現代自動化科學技術和發展，結合區域經濟社會的發展需求，采用講座的形式進行選講。

3.注重實踐意識、工程意識的培養。學科概論課教師參與到專業入學教育過程中，帶領學生參觀實驗室，與實驗室指導教師分工，分小組進行講解；在學科概論課教授過程中，重點安排一兩個實驗室的深入體驗，由教師完整演示對一個對象的控制過程，并在教師指導下由學生一步一步跟隨指導老師操作，完成這個控制過程，看到控制結果；結合工廠見習，先在運動控制和過程控制綜合實驗室中了解整個控制原理，再到運動控制和過程控制生產企業中實地對比了解。

4.形成系統的構圖。系統的概念和方法是自動化的核心之一，在教學中通過人工實現控制過程的案例推演出實現自動控制的方法和構成，再抽象出負反饋閉環控制系統框圖，進而擴展得到控制知識層的傳感與檢測、網絡與通信、計算與處理、控制與智能、執行與驅動、對象與建模六個知識域，并細化得到每個知識域包含的知識元；同時，分析控制知識層的基礎和應用領域，得到基礎知識層和系統知識層的組成。在此過程中通過反復的強化，在學生腦海中形成由知識層、知識域、知識元和知識點四個層次組成的自動化學科知識體系構圖，讓學生在以后學習過程中清楚所學內容從何而來，用到哪去，形成理論聯系實際的意識。

5.注意授課進程節奏，交流學習方法。教學中要與高等數學課程進度配合，適當拉長教學進程，在一定的高等數學（微積分）知識的基礎上，將最基本的原理與最核心的概念講清楚；對需要高深數理知識才能講深講透的原理、方法，只設法把涉及的科學問題講清，解決此問題的難點講清，或僅介紹解決問題的思路，不介紹具體解決問題的原理、方法。特別要加強與學生的學習方法的交流，把自己或別人的成功方法供學生借鑒。通過這些循序漸進的處理，增加學生信心，同時對學習自動化科學與技術的難度有一個正確的認識，促使他們學好數理知識，為今后的學習打下堅實的基礎。

6.改進考核方式。改變以往主要考核知識記憶的方式，引導學生走出應試學習的怪圈，加強過程考核，培養學生發現問題、資料搜集、資料整理、分析解決問題、撰寫報告以及組織協調的能力。我們的成績評定中，平時成績占40%，課程論文占60%；平時成績中作業占20%，小組討論、交流、課堂提問回答問題占20%。課程開始時就將考核方法細則告知學生，每次上課除了布置一些課后作業外，還布置一些討論話題供學生小組討論，下次上課時抽出一定時間由各組代表自由發言。課程論文在現代自動化科學技術選講后布置，由學生自主選擇題目；教師介紹資料搜集、整理的基本方法，科學論文寫作的基本要求；然后學生分組搜集資料，討論完成論文撰寫；最后制作成PPT安排各組公開交流，由全體學生打分和教師批閱結合給出小組分數，小組成員間根據各自承擔的工作相互打分確定各人成績。匯報交流由學生組織主持，教師現場點評，學生參與熱情很高。

四、結束語

在新生中開設自動化學科概論課對學生專業思想形成、學習興趣培養、學習信心樹立具有重要作用，而針對新生數理基礎較為薄弱、工程意識欠缺的實際，需要在教學內容把握、教學方法與手段、考核方式上進行研究，找到適合學生的自動化學科概論課程教學方法。一種教學模式的形成需要一個反復研究改進、及時總結提高的過程，我們在自動化學科概論課程教學中作了些改革和實踐，其效果雖可從學生學習熱情、課堂的反應、課程論文的質量得到反應，但對專業思想、學習習慣形成的影響尚無跟蹤考量，學科概論課教師還需要在課程內容的選擇、教學資源的豐富等方面進行不斷探討、研究和提高。

［1］戴先中，趙光宙.自動化學科概論［M］.北京：高等教育出版社，2006：1-4.

［2］蘇小林，趙巧娥.電氣工程及其自動化專業概論教學研究［J］.電氣電子教學學報，2010（S1）：70-73.

［3］李鴻昌，龍肖毅，趙建軍.對專業導論課教學效果的調查與分析［J］.大理學院學報，2010，9（1）：88-91.