自動化專業課程教學模式改革探索

高利霞 張麗杰 顧海平

摘要： 本文依據自動化專業人才定位，以專業課程為載體，對其教學過程、考核模式的改革進行了探索，深入闡述了雙主教學模式、層次化教學法、任務驅動工程訓練法在自動化專業培養知識、能力、素質協調發展人才中的顯著作用，論證了專業課程教學方法改革的有效性和必要性。

關鍵詞： 自動化專業人才定位教學模式考核模式

自動化專業是一個寬口徑的專業，其特點決定了在不同時期、不同條件下自動化專業人才的培養會有較大的差異，應用型本科院校應根據自身的實際條件對自動化專業人才培養有一個清晰的定位[1]。自動化專業應用型人才培養的目標是以控制科學和計算機科學為基礎，以工程應用為特色，使學生掌握較厚實的控制理論基礎、較寬廣的自動化和計算機應用技術，具有一定的工程技術能力，能從事自動化裝置和系統的分析設計、科研開發與應用的工程應用型人才。

在應用型本科教育的背景下，如何能從實際出發，結合本學院特點培養綜合素質高、創新能力強的自動化專業人才。這就要求我們致力于知識、能力、素質協調發展的人才培養，在課程體系方面、在實踐教學方面、在產學研方面創出自己的特色。

一、自動化專業的人才定位

一個人的素質要提高，最重要的兩點是增長知識、提高能力。能力中最基本的是學習能力，有較強的學習能力，可以迅速增長知識、提高素質，而素質的提高是緩慢的、潛移默化的和相對穩定的。素質的基本要素是知識和能力，核心是能力和價值觀[2]。

自動化專業應有的知識、能力、素質，概括起來是：掌握控制科學和計算機科學的基本知識，有解決工業控制系統相關的應用、維護、開發等問題的能力，具有良好的溝通協調能力、責任心、開拓精神等人文素質和專業素質。實際上，在人才培養過程中，知識、能力與素質滲透在任何一個教學環節，只是重視的程度不同而已，如一個課程的某一個實驗教學過程，主要目的是培養實踐動手能力和解決問題的能力，但同時，也是對理論知識的鞏固，對軟件或硬件設備知識認識的提高，對解決問題的方法和過程的知識掌握程度的加強，也是溝通能力、領悟能力、協作能力和專業方面素質的提高過程。

要培養知識、能力、素質協調發展的人才，就要打破傳統課程教學實行統一的教學計劃，采用統一的評價標準模式，有意識、科學、系統地設計各個教學環節，有針對性地、潛移默化地使學生的知識、能力、素質協調發展，穩步提高[3]。

二、專業課的教學模式上，體現多樣化、靈活化

在專業課的教學過程中融入了“雙主教學模式”的思想。以學生為主體，以教師為主導，注重學生的個性化發展。通過把教學和工程實踐相結合，使學生掌握扎實理論知識的同時，多渠道進行實踐能力的培養，形成學生自身的綜合素質。

本專業在專業課程的教學過程的設計上，根據不同專業課程的特點，不僅細化知識、能力、素質的目標，更有意識地強化能力與素質的提高，同時，不同程度地體現教師和學生在教學過程中的作用[4]。

1.教師的角色轉換。由傳授型教師轉變為圍繞學習目標展開自主學習與探索的指導者；由課程的復述者轉為課程的設計者和開發者。如《傳感器及自動檢測技術》課程，我們將教學過程劃分為五個層次，第一層次理論教學要求學生掌握傳感器的特性及指標，掌握典型傳感器的原理及其應用；第二層次實驗環節，由基礎性，綜合、設計性實驗構成；第三層次自主創新實驗項目，40人分成8組，每2組一個綜合項目，開展設計工作。第四層次考核過程，以項目答辯的方式展開，同一項目的2個小組分別演示自己的設計過程及作品，然后互相問答。這中間體現了小組協同與競爭，開放性、創新性的意見交流。第五層次歸納總結點評，幫助學生梳理所學知識體系，點評學生作品，指出學生的創新點及存在的問題，指出今后提高的方向。這樣的教學過程設置，對教師提出了很高的要求。教師不但在專業上需要不斷拓展，在人文素質的疏導中更要以身師范。

2.注重發揮學生在學習過程中的主體作用，重視學生個性發展，調動學生自主學習的積極性。教師在傳授的過程中需懂得指導學生養成良好的學習習慣、掌握學習策略；懂得創設教學情境“誘導”學生，激發學生的學習動機，培養學生的興趣，調動學生的積極性，使他們能夠順利完成學習任務。改革過程中以《集散控制系統》課程教學進行了示范，首先對本課程的教學學時進行了合理的分配，然后采用任務驅動及理論實踐相結合的方法進行了教學分配。本課程共有48學時，用30學時對集散控制系統的概念、原理、結構進行講解，在適當的章節針對具體的工程問題給學生布置任務，如對化工生產過程進行模擬控制系統的設計，DCS在鍋爐控制系統中的應用，DCS在熱力發電廠機主蒸汽系統中的應用等小項目。針對熱力發電廠發配電系統，給定單臺機組控制的工藝流程和基本參數，要求學生根據不同的參數，分別計算出鍋爐燃燒所需要的空氣量和供水量；根據計算結果選用水泵、風機、電動機等鍋爐輔機設備，最終確定DCS系統的設計方案。顯然，這樣的教學活動，已經不再是一門課程的內容，而是熱工儀表、控制工程、機械設備、電力拖動等相關專業課程知識的綜合運用。任務分配時，把一個教學班分成幾個小組，每組五至七位同學。每一組同學都要獨立設計出鍋爐、風機、電機各環節的控制方案，然后在組合到一起，就組成了完整的單臺機組的DCS系統。教學實踐證明，只有將單一課程的教學轉化為相關專業知識的綜合運用和訓練，才能真正培養學生的能力。

3.創新之源在于實踐，實踐教學是教學的重要環節，可以加強學生對所學理論知識的理解和掌握，有助于培養學生的動手能力、工程意識和創新能力，培養“厚基礎、強能力、善創新”的自動化專業人才[5]。針對實踐教學環節，以《PLC》課程設計作為示范點，引入項目教學法的5個教學階段，充分利用實驗室進行創新補充。課程設計的實施步驟為：第一步教師準備教學文件。在任務書中向學生介紹實驗室所配置幾種廠家的PLC的特點，以及這幾種PLC在實際工程中的應用情況及發展趨勢，然后由學生根據自己對PLC應用的了解自行選擇。第二步學生分組領取任務書，三天后提交本組的實施方案。要求方案中必須包括：原理圖、功能方框圖，必要的計算及所需的設備元器件清單，根據各自所選PLC做詳細設計方案。第三步教師根據各組提出實施方案，論證其可行性，同時也了解各組成員在項目中所承擔的任務。第四步各組開始實施方案，教師只負責必要的答疑和檢驗結果。第五步學生提交設計報告。報告中包括調試過程和結論分析，遇到的問題及解決方法。通過這種教學形式，學生達到了知識的融會貫通，拓展了知識面。

通過DCS的課程教學改革，初步自主完成了以電廠控制系統為例的DCS仿真實驗室，為后面的學生體驗學習組態王提供了實驗條件。伴隨著傳感器課程逐步能力化的教學過程，學生完成了《可視化遠程控制系統》、《陣列式氣體傳感器實驗系統》、《基于可視嗅覺的多用途智能電子鼻系統》等項目，身臨其境地感受了傳感器的作用；通過工程實例，學生明白了專業課程在專業架構和就業方向中的作用；利用工程訓練這條主線將相關課程串起來，學生消除了因學習過程中產生的無的放矢的盲目心態。這種教學效果，有效地彌補了學校實踐經費不足的缺口，又促進了教改實驗，鍛煉了學生的工程實戰經驗[6]。

三、考核模式上，采取多方位評價

1.形成性考核與終結性考核相結合。考核方法根據課程特點及學生特點采用多種方式。（1）重視課堂、作業、階段性測試的考核，打破傳統的采取平時成績加期末閉卷考試，按2：8加權模式的考核方法。例如：《DCS系統設計與應用》、《傳感器與自動檢測技術》，采用平時成績加課程設計的形式來完成。課程設計的課題，緊密結合專業的工程設計；課程考核的最后階段，是以學生在課堂上做匯報演示的方式進行。（2）以不斷激勵和督促學生認識自己當時的學習狀況，對重點學生重點“照顧”。例如《PLC原理與應用》，通過加強章節練習的監測，發現了幾個“聰明但不用功”的重點對象。一段時間的“照顧”后，他們在做小任務中體驗了小小的成就感，對課程產生了興趣，端正了學習態度，不但完成了作品，還成為小組中的骨干。（3）形成性考核更加注重學習過程的評價和對專業知識的綜合應用。使得平時的教學效率有了明顯提升，有益于知識、能力、素質的協調發展。

2.注重卷面試題的多樣性和綜合性，由對書本知識的考核轉變為對工程設計能力的考核。采用卷面考試，在題型上也盡量減少客觀題的比例，增加“設計題”、“編程題”等考查能力的題型；內容上減少“什么是什么”的識記類題的比例，適當增加“分析程序”等測試能力的題型。從卷面分析結果對比看，學生已經慢慢適應了這種改革，有了顯著的學習效果。

經過幾輪教學實踐，以上專業課的教學模式及評價方法取得了一些成績，但專業課程的教學模式改革還需要不斷探索。我們將根據實際條件對自動化專業人才培養有一個清晰的定位，并通過突出專業課程教學模式改革、理論教學與實踐教學有機地結合在人才培養過程中的作用、打造專業能力強的教師隊伍等有效措施，為自動化專業創新型人才的培養提供強有力的保障。

參考文獻：

[1]潘懋元，車如山.略論應用型本科院校的定位[J].高等教育研究，2009（5）：35-38.

[2]任昌榮.基于知識能力素質協調發展的考核模式改革與實踐[J].電子商務，2011（10）23-24.

[3]高文主編.現代教學的模式化研究[M].山東教育出版社，2000.

[4]張麗杰.雙主教學模式在培養復合型人才中的應用[J].考試周刊，20118，（4）：212-213.

[5]賀廉云.自動化專業本科應用型人才培養方案探索[J].實驗技術與管理，2008，25（7）：142-144.

[6]王瑛.控制理論實驗開放式教學的探索[J].實驗室研究與探索，2002，4（21）：15-17.