工程實訓教學法在基于學生工程應用能力培養的控制與檢測類系列課程教改中的實踐

【摘 要】依據高等教育的教育目標，湖南理工學院信息與通信工程學院自動化教研室控制與檢測類系列課程的教學團隊，結合新版本科專業培養方案的制訂，根據課程教學資源特點，在課程教學的各個方面和課程教改過程中，積極凝練、推廣應用“工程實訓教學法”，取得了較好的課程教學和教改效果，達到了培養、提高學生工程應用能力的教學改革目標。

【關鍵詞】控制與檢測類系列課程 工程實訓教學法 工程應用能力培養 教學改革與實踐

1 引言

在湖南理工學院2010版本科專業培養方案新一輪的制訂中，依據自動化專業應用型工程技術人才的培養目標，結合本學院自動化專業發展和建設的歷史前沿，及現階段本學院自動化教研室師資配置、實驗室建設現狀等教學資源條件，在原有的自動化專業工業過程控制方向基礎上，增設了檢測技術與儀表方向。控制與檢測類系列課程是自動化專業兩個專業方向的專業基礎課和專業方向課，課程門數較多，課程內容豐富，課程的理論性和實踐性都很強，涉及學生人數眾多，是各專業方向要求較高的支撐課程，本系列課程教學質量的優劣直接影響到專業人才培養目標的具體實現。且課程的開課時間大都安排在大學三、四年級，從培養學生專業素養過程來看，課程的授課對象正處于從學習基礎理論知識階段到專業技能形成階段的轉向時期，若能在本系列課程的教學過程中，進行合理的教學設計，以學生的工程應用能力培養為中心，將對學生工程應用能力的培養和逐步形成起到關鍵的促進和保證作用。

2 系列課程教改的基本內容

2.1更新教學理念

在高等教育大眾化的背景之下，地方本科院校的教育目標也逐漸定位為培養“寬、厚、廣”型的應用型工程技術人才。為此，自動化教研室控制與檢測類系列課程的教學團隊在課程教學中及時調整了教學理念，加大了課程改革力度，著力強化實踐教學環節，讓學生在實驗、實訓中，充分消化掌握課堂所學理論，積極培養學生解決實際工程問題的思維能力和實踐能力。

2.2合理規劃課程體系

在高校教育教學改革的大力推行和學校專業培養方案的最新調整下，本系列課程的設置旨在培養自動化專業學生掌握工業過程控制及自動化檢測與儀表、電力電子技術及信息處理等方面的知識，能在工業過程控制、電力電子技術、檢測與自動化儀表、電子與計算機技術、信息處理、技術管理與決策等領域從事系統分析、系統設計、系統運行、科技應用等方面的工作，以滿足當前信息技術大發展對智能檢測和自動控制技術方面專業人才的需求。

目前結合兩個專業方向的具體需求和教學的具體實施，信息與通信工程學院、自動化教研室在充分開展到資深院校相關專業的調研，請進資深教授、工礦高級工程師進行廣泛研討和切實考慮市場短、長期人才需求的基礎上，合理地構架起了不同專業方向的控制與檢測類系列課程的課程體系，以確保專業培養目標的具體實現。

2.3整合課程教學內容

針對學校新本科專業培養方案中課程的教學學時的變化，本系列課程教學團隊在課程開設時大都選擇了有較寬專業覆蓋面和一定理論深度的國家級規劃教材或相關領域的經典教材，且在教學過程中，充分考慮各專業方向課程的教學計劃和要求，經過教學團隊教師的認真研討，對部分課程的教學內容進行了適當整合、更新，力求在規定的教學學時內既完成教學計劃要求的基本教學內容，又能將控制與檢測技術的最新理論成果、最新技術動向反映在課堂教學中。

3 “工程實訓教學法”在控制與檢測類系列課程教改中的實踐

為積極響應教育部“質量工程”建設的號召，教學團隊著力加強了課程教學改革的力度，且在多年的教學實踐中深刻認識到：課程教學質量的提高和“培養學生工程應用能力”教學效果的顯現，關鍵在于教學過程的精心設計和教學方法的改進、凝練。教學團隊在課程教學過程中，除繼續采用多媒體課件與傳統板書相結合的教學方式外，課程教學團隊針對本系列課程實踐性都很強的特點，經過廣泛探討、認真研究和積極實踐，將在工程實踐過程中為實現既定工程目標而經常采用的任務驅動與合作探究方式應用到課程教學中來，凝練形成了課程教學的“工程實訓教學法”。具體實施時可通過在若干個由相關課程教學內容組織而成的工程任務的驅動下，學生自主分組合作，共同探求實現方案，并在課堂上，在老師的指導下，集體對提出的方案進行評估的方式而實現。例如：在《傳感器原理及檢測技術》《測控系統》《嵌入式系統開發技術》等課程開設時，我們可以溫度或濕度的檢測與控制的教學為例，針對學生興趣并結合實際應用價值，擬出題目為設計一個給定環境（如圖書館、蔬菜種植大棚等）的溫度或濕度檢測、控制系統的工程任務；又例如：在《現代控制理論》《過程控制》《可編程序控制器》《工廠電氣控制技術》等課程開設時，以液位控制的教學為例，給出題目為設計一個給定工業過程中（如四容水箱、某汽包鍋爐等）的液位控制系統的工程任務，根據系統的功能、應用范圍和技術參數指標等，要求學生從檢測原理、檢測方法、控制原理、控制方法、系統硬、軟件設計、性能指標、工程造價與安裝維護等各個設計分項進行設計和論證。在課外時間，在教師必要的引導下，學生以工程任務為驅動，自主形成若干個設計團隊，各團隊學生又可在總工程任務中，根據自身專長和興趣，以個人或小組的形式，選擇完成一個或多個設計分項，也可多小組選擇完成同一個設計分項，但必須分別形成各自的設計方案。最后在課堂上進行集中討論，每個團隊就自己提出的系統設計方案進行答辯，教師與學生們一起針對各方案進行討論和評估，以期尋求到系統的最佳設計方案。這種“工程實訓教學法”始終基于課程的教學內容，緊密圍繞工程任務最佳實現的主線，在教與學的過程中突出了以學生為主體，以工程實現為目標的教學思想，可極大地調動學生學習課程的主動性，學生的工程應用能力也可以得到極大的鍛煉和提高。

控制與檢測類系列課程的實踐性都很強，在以往的教學模式中，本系列課程主要以課堂理論講授為主，開設的課程實驗也多是驗證性、小型綜合性實驗，在控制與檢測技術發展迅猛的現今，這對學生創新意識及工程能力的培養越來越突顯著局限性，難以滿足現在課程建設對實踐教學的要求。進一步完善實驗教學內容，提高實驗課質量，合理設計、加強實踐實訓環節，既是保證、提高本系列課程教學質量的重要手段，也是培養學生工程應用能力的重要途徑。為此課程教學團隊在盡量多爭取學校建設經費投入，新建、擴充專業實驗室的基礎上，在與實驗室實驗教師密切溝通和深入研討之后，擬在各實驗室現有實驗設備的基礎上，通過自行設計、開發實驗箱板等方式，并充分利用學院機房計算機資源的優勢，結合虛擬系統的開發與應用，把實驗項目、內容進行擴充，通過一些綜合開發應用的實驗，培養學生解決實際工程問題的思維和動手能力。另外，考慮到本系列課程之間的關聯，可將單片機與嵌入式系統、PLC、虛擬儀器、測控系統、實用網絡技術等課程的相關內容進行聯合，設計一些選做的、較大型的綜合性實驗。實驗的組織形式除了讓學生按照實驗計劃中的課時完成實驗大綱要求的實驗外，針對設計開發、綜合性實驗，同樣可采取“工程實訓教學法”，教師下達任務，讓學生在實驗室規定的、開放的時間內完成。

“控制系統或儀表檢測系統設計”是在基本完成控制與檢測類系列課程的課堂理論、實驗教學之后，安排學生集中時間進行的較為綜合性的實訓環節，對進一步培養學生的專業素質、提高學生的工程應用能力起到十分重要的作用。目前在我院自動化專業的兩個方向都已經開設了這個綜合實訓環節，教學團隊教師經過認真研討，制定出了課程設計大綱和實訓具體安排，仿照實際工程設計、操作流程，要求學生根據既定的工程任務，將所學理論知識進行實踐的糅和，完成實際系統的方案設計和實物搭建。整個課程設計完成過程是“工程實訓教學法”在系列課程教改中再一次地、有效地實施。

同時，把團隊教師參與的有關的科研項目的信息引入到課程教學中來，在教師引導下，在學院的學生創新基地、實習基地和一些學科實驗室中，積極創造條件讓有能力有興趣的同學直接參與到工程項目的研究中來，既可以十分直接地提升學生的專業志趣也可以更加充分地鍛煉、提高學生的工程應用能力，這同時也是對“工程實訓教學法”在課程教學改革應用中的進一步的充實。

4 “工程實訓教學法”在控制與檢測類系列課程教改中的現階段實施成果

湖南理工學院信息與通信工程學院自2009年7月重新組建后，全面開展并通過了新增碩士點的建設和驗收工作，為取得課程建設和改革的更好成績，進一步適應、支持碩士點建設和發展的工作，自動化教研室積極加強專業建設，從各方面、各環節加大了控制與檢測類系列課程的建設工作，逐步建設成了相對穩定的、由高學歷的、教學和工程經驗均十分豐富的教師組成的教學團隊，完善了課程體系設置，明顯改善了實踐教學條件，切實保證了學校新版本科專業培養方案中本系列課程的正常開設，課程建設和發展的態勢良好。

在控制與檢測類系列課程的教學改革過程中，教學團隊以提高地方本科院校畢業生適應工作的自主性和自我發展的能力為教學動力，以達到應用型工程技術人才的培養目標為最終教學目標，教學團隊緊緊圍繞培養學生工程應用能力的教學主線，積極探索、深入實踐“工程實訓教學法”，獲得了較為明顯的系列課程教改成績，學生對于本系列課程的學習熱情顯著提高，學生的工程應用能力得到預期的、很大的鍛煉和提升。主要表現在：學生在相關考賽中，對檢測原理、檢測方法、控制原理、控制方法的應用明顯比之前熟練，在檢測、控制系統的設計、搭建和調試等方面也明顯體現出較強的團隊分工合作意識和工程實踐能力；學生參與相關教師的科研項目更加自主、積極，學生主持、參與各級“大學生研究性學習和創新性試驗計劃項目”的積極性和能力大為提高，學生科研能力顯著增強；學生科研成果大量增長，學生發明專利的申請和成功增多趨勢明顯；學生在相關專業課程的研究生錄取考試中，體現出的專業素養和工程能力大為增強，特別是，學生在參加全國和湖南省的大學生電子設計競賽、軟件設計競賽、數學建模等競賽中取得了明顯的進步和優異的成績，近幾年共獲得國家級一等獎一個，省級一等獎五個，國家級、省級其他獎項共計三十余項，在同層次本科院校中處于較明顯的領先位置。

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