“看中學(xué)、教中學(xué)、做中學(xué)”的實(shí)習(xí)新模式的探索與實(shí)踐

李愛蓮， 崔桂梅

(內(nèi)蒙古科技大學(xué)信息學(xué)院，內(nèi)蒙古包頭014010)

0 引言

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)是工科學(xué)生實(shí)踐教學(xué)的必備環(huán)節(jié)，是學(xué)生真正接觸生產(chǎn)實(shí)際的有效途徑，實(shí)習(xí)的效果將直接影響學(xué)生工程實(shí)踐能力的強(qiáng)弱，探索有效實(shí)習(xí)模式備受工科院校實(shí)踐教學(xué)改革矚目［1-2］。

1 我校自動(dòng)化專業(yè)實(shí)習(xí)現(xiàn)狀

我校自動(dòng)化專業(yè)實(shí)習(xí)包括認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、電子實(shí)習(xí)、金工實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)5個(gè)組成部分，其中電子實(shí)習(xí)和金工實(shí)習(xí)在校內(nèi)公共實(shí)習(xí)基地完成，認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)由學(xué)校教務(wù)統(tǒng)一組織，而生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)由于專業(yè)性較強(qiáng)則由專業(yè)組織完成。多年來自動(dòng)化專業(yè)生產(chǎn)、畢業(yè)實(shí)習(xí)一直完全在校外完成(主要企業(yè)為包鋼)，隨著冶金部的解散，企業(yè)的改制，學(xué)校的地方化管理，校外實(shí)習(xí)的困難與實(shí)習(xí)效果無法保證逐步顯現(xiàn)，自動(dòng)化專業(yè)實(shí)習(xí)改革拉開序幕，實(shí)習(xí)重心通過建立校內(nèi)實(shí)習(xí)基地逐步向校內(nèi)轉(zhuǎn)移。

1.1 實(shí)習(xí)現(xiàn)狀

(1)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備都是在大電流、高電壓狀態(tài)下運(yùn)行，為了安全，學(xué)生們只能遠(yuǎn)觀，不能靠近，更不能操作。因此，對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式無法進(jìn)行詳細(xì)了解和分析。

(2)隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，企業(yè)的生產(chǎn)工藝、裝備水平得到了飛速的發(fā)展，自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)方式趨于數(shù)字化和信息化。隨著自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)方式趨于數(shù)字化和信息化，學(xué)生難于了解“不可視”的現(xiàn)代化工藝過程和控制技術(shù)。

(3)實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)短缺、聯(lián)系實(shí)習(xí)困難、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)過程管理無法保證等自動(dòng)化專業(yè)實(shí)習(xí)中共性因素，導(dǎo)致了自動(dòng)化專業(yè)實(shí)習(xí)難、效果差［3-4］。

1.2 校內(nèi)實(shí)習(xí)基地基礎(chǔ)

2006年，我院改革原有的實(shí)習(xí)模式，改革實(shí)習(xí)內(nèi)容，突出專業(yè)主線、拓寬專業(yè)方向。在校內(nèi)建立了突出冶金行業(yè)特點(diǎn)的快速運(yùn)動(dòng)控制的專業(yè)方向——電線加塑自動(dòng)化生產(chǎn)線實(shí)習(xí);拓寬化工、稀土等行業(yè)特點(diǎn)的復(fù)雜過程控制的專業(yè)方向——數(shù)字化過程控制系統(tǒng)實(shí)習(xí)，以及現(xiàn)代制造業(yè)CIMS特點(diǎn)的專業(yè)方向——自動(dòng)化裝配生產(chǎn)線實(shí)習(xí)基地用于畢業(yè)實(shí)習(xí)，實(shí)現(xiàn)實(shí)習(xí)教學(xué)重心向校內(nèi)的轉(zhuǎn)移［5-12］。通過分層次、多模塊、相互銜接系統(tǒng)的實(shí)習(xí)教學(xué)的三年實(shí)施，提高了學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力，年受益人數(shù)300余人，效果良好，并獲得校級(jí)教學(xué)成果一等獎(jiǎng)。

2 實(shí)習(xí)教學(xué)片的制作

以培養(yǎng)具備工程知識(shí)、素質(zhì)和能力的綜合特征為工科人才目標(biāo)。以“大工程觀”教育思想為理念［13-14］。對(duì)照大工程觀的內(nèi)涵，透視目前我國(guó)應(yīng)用型自動(dòng)化專業(yè)工程教育尚存在一些有待解決的問題，傳承多年的自動(dòng)化實(shí)踐教學(xué)建設(shè)和改革，總結(jié)、提煉多年來自動(dòng)化專業(yè)教師團(tuán)隊(duì)在工程項(xiàng)目的開發(fā)應(yīng)用、面向工程應(yīng)用的工程碩士的培養(yǎng)及本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，進(jìn)一步定位自動(dòng)化專業(yè)工程人才所具備的核心技術(shù)與能力，調(diào)研國(guó)內(nèi)大型鋼鐵企業(yè)，確定具有國(guó)際先進(jìn)性和代表性的自動(dòng)化生產(chǎn)線——板坯鑄軋生產(chǎn)自動(dòng)化過程為實(shí)習(xí)教學(xué)內(nèi)容的核心，科學(xué)性、系統(tǒng)性深化自動(dòng)化專業(yè)實(shí)習(xí)教學(xué)改革，產(chǎn)學(xué)研合作，拓寬、完善實(shí)習(xí)內(nèi)容。

2.1 實(shí)習(xí)教學(xué)片的內(nèi)容

實(shí)習(xí)教學(xué)片取材于包鋼薄板廠國(guó)際領(lǐng)先的連鑄連軋生產(chǎn)線，通過深入現(xiàn)場(chǎng)收集第一手音像、文檔資料，總結(jié)、提煉多年來自動(dòng)化專業(yè)教師團(tuán)隊(duì)在工程項(xiàng)目的開發(fā)應(yīng)用、面向工程應(yīng)用的工程碩士的培養(yǎng)及本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)課題成果，完成了實(shí)習(xí)教學(xué)片的制作，包括:①改編《自動(dòng)化專業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)大綱》和《自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)實(shí)習(xí)大綱》，科學(xué)性、整體性、系統(tǒng)性地確定了兩部分的實(shí)習(xí)內(nèi)容。②對(duì)板坯鑄軋生產(chǎn)過程自動(dòng)化進(jìn)行剖析，編寫15萬字《板坯鑄軋生產(chǎn)過程自動(dòng)化實(shí)習(xí)教材》。③編寫文檔資料，制作合成100 min左右《板坯鑄軋生產(chǎn)過程視頻》1套。④制作自動(dòng)化實(shí)習(xí)PPT課件一套。⑤籌建了自動(dòng)化實(shí)習(xí)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，網(wǎng)址為:http://sit.imust.cn/listitem.aspx?classid=151。

《板坯鑄軋生產(chǎn)過程自動(dòng)化實(shí)習(xí)教材》以包鋼薄板廠國(guó)際領(lǐng)先的連鑄連軋生產(chǎn)線為背景，從連鑄連軋生產(chǎn)工藝介紹入手，深入剖析網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)講述系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)過程，生產(chǎn)過程儀器儀表、電氣設(shè)備的類型及選型，典型環(huán)節(jié)的控制過程、控制規(guī)律及監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，最后針對(duì)典型環(huán)節(jié)給出了豐富的設(shè)計(jì)案例，包括厚度控制、板形控制、卷曲張力控制、活套控制、監(jiān)控系統(tǒng)等，采用案例教學(xué)，加深學(xué)生對(duì)自動(dòng)化主流技術(shù)的理解，并為本科生將要進(jìn)行的畢業(yè)設(shè)計(jì)提供良好的設(shè)計(jì)范例。

2.2 實(shí)習(xí)教學(xué)片的創(chuàng)新點(diǎn)

實(shí)習(xí)教學(xué)片涵蓋現(xiàn)代數(shù)字化工廠的現(xiàn)場(chǎng)先進(jìn)設(shè)備，體現(xiàn)最具代表性、清晰、完整的現(xiàn)代化工廠控制扁平化構(gòu)架，體現(xiàn)當(dāng)今世界鋼鐵生產(chǎn)工藝和高新技術(shù)。把高度現(xiàn)代化、網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化下現(xiàn)場(chǎng)微觀的、不可視的工藝、控制過程和先進(jìn)技術(shù)直觀的展現(xiàn)給學(xué)生，學(xué)生在視頻、多媒體的運(yùn)動(dòng)、發(fā)展中，真實(shí)地體驗(yàn)感受到、看到現(xiàn)代企業(yè)的工藝及先進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)水平。自動(dòng)化專業(yè)實(shí)習(xí)新模式從理念、模式、構(gòu)建與過程、到內(nèi)容和效果處處體現(xiàn)創(chuàng)新:

2.2.1 理念

立足于大工程背景，體現(xiàn)學(xué)校冶金行業(yè)特色，選材先進(jìn)，內(nèi)容豐富。

與薄板廠合作制作實(shí)習(xí)教學(xué)片，充分展現(xiàn)該廠的先進(jìn)生產(chǎn)工藝、裝備、信息管理等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，使學(xué)生能夠體會(huì)、了解到先進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)在冶金流程工藝中的應(yīng)用，開拓學(xué)生的眼界，提高專業(yè)興趣，明確專業(yè)目標(biāo)。

2.2.2 模式

采用“校內(nèi)外相結(jié)合”的“請(qǐng)進(jìn)來、走出去”的方式組織實(shí)習(xí)，即校內(nèi)教學(xué)講座與校外臨時(shí)參觀實(shí)習(xí)、定點(diǎn)實(shí)習(xí)、現(xiàn)場(chǎng)專家專題講座相結(jié)合的形式。

(1)參觀企業(yè)生產(chǎn)線。結(jié)合我校學(xué)生的專業(yè)特點(diǎn)，組織學(xué)生參觀包頭市現(xiàn)代化大企業(yè)，通過技術(shù)人員講解和實(shí)地觀察，學(xué)生感受生產(chǎn)過程及氛圍，了解自動(dòng)化工程技術(shù)，增加對(duì)現(xiàn)代企業(yè)新技術(shù)的認(rèn)識(shí)。

(2)工程技術(shù)講座。基于教學(xué)片進(jìn)行案例教學(xué)，由專業(yè)教師和邀請(qǐng)現(xiàn)場(chǎng)有經(jīng)驗(yàn)的工程師來校給學(xué)生做專題報(bào)告、指導(dǎo)、答疑。

(3)校內(nèi)實(shí)習(xí)。利用校內(nèi)開放實(shí)習(xí)中心三個(gè)實(shí)習(xí)平臺(tái)集中實(shí)習(xí)，在真實(shí)的環(huán)境下進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)試、運(yùn)行，培養(yǎng)學(xué)生的工程技能。

2.2.3 構(gòu)建與過程

注重自動(dòng)化專業(yè)知識(shí)傳授的整體性、連續(xù)性，實(shí)現(xiàn)實(shí)習(xí)教學(xué)模式的突破。

克服自動(dòng)化專業(yè)教材與工程應(yīng)用脫節(jié)弊端，現(xiàn)行的專業(yè)性教材基本上搬用傳統(tǒng)的教學(xué)模式來編寫，傳承原有的理論體系與內(nèi)容“近親繁殖”，沒有大工程背景下的教學(xué)案例，沒有考慮到學(xué)生的對(duì)自動(dòng)化專業(yè)工程認(rèn)知心理和興趣點(diǎn)需求，內(nèi)容整體水平難有質(zhì)的突破。

教學(xué)片將理論在大工程背景下的應(yīng)用實(shí)例形象生動(dòng)直觀地顯示出來，帶學(xué)生進(jìn)入真實(shí)的工程中展示自動(dòng)化的魅力，是對(duì)現(xiàn)有的專業(yè)實(shí)習(xí)教學(xué)模式的突破。

采用基于教學(xué)片——自動(dòng)化過程剖析的“教中學(xué)、看中學(xué)”，把高度現(xiàn)代化、網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化下現(xiàn)場(chǎng)微觀、不可視的工藝過程和先進(jìn)控制技術(shù)直觀的反映給學(xué)生，即通過視頻的“看中學(xué)”，使學(xué)生對(duì)板坯鑄軋生產(chǎn)線先進(jìn)的生產(chǎn)控制過程有了初步的了解;通過多媒體的“教中學(xué)”使學(xué)生了解板坯鑄軋生產(chǎn)線的機(jī)械、電氣和控制設(shè)備，掌握軋制過程中所應(yīng)用的先進(jìn)自動(dòng)化系統(tǒng)及廣泛應(yīng)用的主流自動(dòng)化技術(shù);通過對(duì)鑄軋生產(chǎn)線典型自動(dòng)控制系統(tǒng)的剖析，為本科生將要進(jìn)行的畢業(yè)設(shè)計(jì)提供良好的設(shè)計(jì)范例。結(jié)合已有的基于實(shí)習(xí)平臺(tái)—典型自動(dòng)化系統(tǒng)模擬的“做中學(xué)”的實(shí)習(xí)新模式，具有開拓和創(chuàng)新性。

2.2.4 內(nèi)容

具有學(xué)生認(rèn)知、學(xué)習(xí)和體現(xiàn)現(xiàn)代連軋過程自動(dòng)化系統(tǒng)的雙重層次性，學(xué)生認(rèn)知層次見圖1。與當(dāng)今自動(dòng)化技術(shù)特點(diǎn)和發(fā)展緊密結(jié)合，具有科學(xué)性和發(fā)展性。

圖1 學(xué)生認(rèn)知層次圖

2.2.5 學(xué)生專業(yè)工程綜合能力

實(shí)現(xiàn)了理論性與實(shí)踐性的統(tǒng)一，縮短教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)際的距離，增強(qiáng)學(xué)生專業(yè)工程綜合能力。

采用實(shí)習(xí)教學(xué)片進(jìn)行案例教學(xué)，一邊播放一邊進(jìn)行講解，學(xué)生在視頻、多媒體動(dòng)畫的運(yùn)動(dòng)、發(fā)展、變化中，真實(shí)地體驗(yàn)、感受到、看到了“連鑄、連軋、卷曲”真實(shí)的薄板生產(chǎn)控制過程，使學(xué)生體會(huì)到冶金行業(yè)國(guó)際領(lǐng)先的自動(dòng)化技術(shù)。教師根據(jù)學(xué)生已有的認(rèn)知基礎(chǔ)，結(jié)合生產(chǎn)工藝及控制過程，構(gòu)建問題情境，指導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)，逐步提高學(xué)生自學(xué)能力和處理實(shí)際問題的能力，縮短教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)際的距離。教師將企業(yè)中先進(jìn)生產(chǎn)工藝和現(xiàn)代的、典型的控制過程的控制策略(如結(jié)晶器控制，連軋卷曲張力控制、板形板厚控制)，上升到理論高度進(jìn)行分析研究，理論聯(lián)系實(shí)際，多維度、交錯(cuò)融合、螺旋式提升學(xué)生的專業(yè)工程綜合能力。

2.2.6 凸顯了專業(yè)特色

經(jīng)過幾年的改革，教學(xué)片已制作完成并已實(shí)施于教學(xué)，通過該過程，教師切身體會(huì)到自動(dòng)化主流技術(shù)的快速發(fā)展，促使教師從大工程觀角度審視專業(yè)知識(shí)體系結(jié)構(gòu)，在專業(yè)課程教學(xué)中，更好的把握重點(diǎn)和難點(diǎn)，為基于工程案例教學(xué)提供素材，促進(jìn)了專業(yè)課程群和師資隊(duì)伍的建設(shè)。

2.3 實(shí)習(xí)教學(xué)片的應(yīng)用和推廣

實(shí)習(xí)教學(xué)片以“大工程觀”教育思想為理念，審視自動(dòng)化實(shí)踐教學(xué)存在的問題及自動(dòng)化技術(shù)快速發(fā)展對(duì)工程人才所具備的知識(shí)結(jié)構(gòu)、素質(zhì)和能力的變化，經(jīng)過多年醞釀及積累確定具有國(guó)際先進(jìn)性和代表性的自動(dòng)化生產(chǎn)線——板坯鑄軋生產(chǎn)自動(dòng)化過程為實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的核心，將該工程內(nèi)容分解融入到“電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)”、“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”等多門專業(yè)課程的案例教學(xué)，提高了教學(xué)效果(見圖2)，多門課程建設(shè)成為校級(jí)精品課和重點(diǎn)課;融入到本科生和碩士生的設(shè)計(jì)課題，占課題總數(shù)的30%以上;更融于自動(dòng)化的實(shí)習(xí)教學(xué)中，已用于自動(dòng)化07、08和測(cè)控技術(shù)及儀器07、08專業(yè)700余名學(xué)生的生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)，通過視頻的“看中學(xué)”，使學(xué)生了解了板坯鑄軋生產(chǎn)線先進(jìn)的生產(chǎn)控制過程;通過多媒體的“教中學(xué)”使學(xué)生了解板坯鑄軋生產(chǎn)線電氣和控制設(shè)備，掌握軋制過程中先進(jìn)自動(dòng)化系統(tǒng)及主流自動(dòng)化技術(shù)。同時(shí)，教師根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)，結(jié)合生產(chǎn)工藝及控制過程，構(gòu)建問題情境，指導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)，提高了學(xué)生分析、解決工程問題的能力，縮短了教學(xué)與工程的距離。教師將先進(jìn)工藝和現(xiàn)代典型的控制過程從理論高度進(jìn)行剖析，多維度、交錯(cuò)融合、螺旋式提升學(xué)生的綜合工程實(shí)踐能力，教學(xué)效果良好。同時(shí)，通過對(duì)鑄軋生產(chǎn)線典型自動(dòng)控制系統(tǒng)的剖析，為本科生將要進(jìn)行的畢業(yè)設(shè)計(jì)提供良好的設(shè)計(jì)范例。成果受益面廣，年受益學(xué)生約1 000名。形成了基于“板坯鑄軋生產(chǎn)自動(dòng)化過程實(shí)習(xí)教學(xué)片”的“看中學(xué)”、“教中學(xué)”，并在已有校內(nèi)3個(gè)典型實(shí)習(xí)平臺(tái)進(jìn)行模擬的“做中學(xué)”的實(shí)習(xí)新模式，2011年，實(shí)習(xí)新模式獲得內(nèi)蒙古科技大學(xué)教學(xué)成果一等獎(jiǎng)。

圖2 實(shí)習(xí)新模式與專業(yè)課程群的融合

2.4 實(shí)習(xí)教學(xué)片的豐富

我校校外實(shí)習(xí)以包鋼為主，一機(jī)、二機(jī)為輔，其中包鋼選擇包鋼薄板坯廠、159無縫廠、棒材廠、軌梁廠。自動(dòng)化專業(yè)已初步完成一套包鋼薄板連鑄連軋的教學(xué)片，并用于生產(chǎn)、畢業(yè)實(shí)習(xí)，效果較好，為進(jìn)一步豐富控制系統(tǒng)案例，現(xiàn)正借鑒該模式開發(fā)其他3個(gè)廠一條生產(chǎn)線的教學(xué)片，凸顯冶金行業(yè)背景。

3 結(jié)語

經(jīng)過改革舉措的實(shí)施，已取得初步的改革成效，激發(fā)了學(xué)生自主、創(chuàng)新學(xué)習(xí)的積極性。辦出了與企業(yè)緊密結(jié)合培養(yǎng)應(yīng)用型人才的特色［15-16］。增強(qiáng)了學(xué)生的就業(yè)優(yōu)勢(shì)，突顯自動(dòng)化專業(yè)“學(xué)以致用、能力為本、就業(yè)為上”的人才培養(yǎng)模式，為“自動(dòng)化專業(yè)實(shí)習(xí)”晉升為自治區(qū)精品課奠定了基礎(chǔ)，為“流程工業(yè)綜合自動(dòng)化省級(jí)重點(diǎn)培育實(shí)驗(yàn)室”的建設(shè)積累經(jīng)驗(yàn)，為“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的實(shí)施開辟新途徑，對(duì)同類院校相關(guān)專業(yè)建設(shè)和改革起到示范作用。

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