基于卓越計劃的“現場總線技術”課程教學改革探討

摘要：根據新時期國家對“卓越工程師教育培養計劃”的要求，針對在“工業現場總線技術”課程的特點和在實際教學中存在的問題，在教學內容、教學方法和方式、教材建設、實驗課程建設和考核方法等方面進行了一系列的改革措施，以期能夠根據現有的條件，盡可能地提高教學質量，滿足國家對“卓越工程師培養計劃”的要求。

關鍵詞：卓越計劃；工業現場總線；課程改革；應用型人才

“卓越計劃”是教育部“卓越工程師教育培養計劃”的簡稱，是貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》和《國家中長期人才發展規劃綱要（2010-2020年）》的重大改革項目。該計劃旨在培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才，為國家走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國戰略服務。[1]

“卓越計劃”具有三個特點：一是行業企業深度參與培養過程；二是學校按通用標準和行業標準培養工程人才；三是強化培養學生的工程能力和創新能力。[2]針對上述情況，探討了當前各項教學中存在的問題，針對“卓越計劃”的實施要求提出了一些改革措施，在教學實踐活動中取得了較好的教學效果。

一、當前的教學狀況

“現場總線技術”是自動化及其相關控制專業的一門重要專業課，它是20世紀80年代末在國際上發展起來的，主要解決工業現場的智能化儀表、控制器、執行機構等現場設備間的數字通訊以及這些現場控制設備和高級控制系統之間的信息傳遞問題；是過程控制技術、自動化儀表、計算機網絡技術三大技術發展的交匯點。[3]因此現場總線技術是多種知識的綜合應用，具有面廣點多的特點，[4]所以在教學中主要存在以下問題：

1.教學內容與實際課時分配不均衡

盡管該課程所涉及的內容很多，涵蓋的知識點較廣，但課時量卻較少，只有32學時。在如此短的學時下，學生在學完課程后，也僅僅是獲得其概念而已，無法達到有效地提高學生的專業素質的要求。

2.教學方法與教學內容不匹配

采用傳統的教學方法，很難實現短學時的時間對多內容的講解，即使勉強做到了，教學效果也不好，學生感覺就是走馬觀花，無法對知識的實質進行理解，另外現在的教學模式存在以教師為中心、學生被動聽課的模式，這樣的教學方式不能更好地發揮多媒體的教學優點。

3.教材不適合

由于技術性知識的發展迅速，一些具有重大影響的技術也不斷地融于現場總線技術當中，這樣就使得一方面現有教材的內容與新技術的發展相對滯后，另一方面適合成為“基于卓越”計劃的教材更是鳳毛菱角。

4.實驗環節欠缺

由于學時少，內容多，因此在以完成正常教學內容的前提下，進行的實驗教學內容安排就相對較少，有的甚至沒有實驗環節，即使有也是以認識為目的，以老師的演示教學為主，很難達到對學生工程能力和創新能力的培養。

5.考核方法單一

傳統的考核方法都是考試課以期末考試為主，考查課以學生的平時表現、作業為主，最后的結果仍然是使學生停留在對現場總線概念的認識上，而無法驗證和督促學生對這門課更深層次的理解和能力的培養。

上述存在的問題直接影響到學生素質和基本的動手能力的培養，而“卓越計劃”中提到的工程能力和創新能力，更是無法實現。

二、教學改革探討

1.教學內容的改革

針對“卓越計劃”的培養要求，根據相關行業的標準制定新的教學大綱和教學內容，針對學時少的情況，以重點講解其中的一種現場總線知識為主（例如：主要講解CAN總線的原理及其應用），避免了面面俱到、走馬觀花，使學生能夠通過集中精力對一種總線的知識進行了解和學習，進而能夠達到融會貫通、觸類旁通；同時認真分析相關課程的交叉知識，盡量避免知識的重復講授，在學生學習相關前期課程時，就提示學生相關知識的延續性，從而實現了利用有限的學時來解決主要的問題，避免了時間的不必要的浪費；另外以作業的形式鼓勵學生通過一些渠道去了解應用現場總線技術的企業的應用情況，使學生具有進一步與企業接觸的經歷。

2.教學方式和方法的改進

結合傳統的教學方式和方法，在教學中引入展示法、啟發法、課堂討論法、自學指導法、結合實驗、實踐法等教學方法。即在教學中，將相關元件的實物展示給學生，使學生能第一時間就獲得較充分的感性知識；采用啟發式教學，通過生動地講述使學生產生聯想，以便能給學生留下深刻印象；針對教材中的一些主要疑難問題或學生感興趣的問題，在學生進行獨立思考之后，留出一定時間共同進行討論，使課堂上的學生變被動為主動，從而提高學生對的學習興趣和對相關知識的理解能力；指導和鼓勵學生通過閱讀相關的參考書和科技文獻，去領會、消化、鞏固和擴大知識，從而提高學生的自學能力，養成良好的讀書習慣；對于相關知識的講解完成后，利用現有條件進行一定的實驗，來加深學生對知識的理解和掌握，進而也可以增加學生的動手能力，同時結合在大學一年級中進行的企業文化與認知實習時在企業見到的總線方面的知識進行進一步的消化和理解，為培養學生具有初步的工程能力提過必要的基礎。

3.教材建設

由于當前涉及的現場總線方面的書籍均以科技類書籍為主，因此適合作為教材的書籍很少，特別是隨著知識更新速度的加快，還未現適合作為“卓越計劃”的教材。因此根據上述情況，以教師自編的教案和講稿為主，每次課的教案中都留有隨時添加新的內容的空間，以適應不斷更新知識的需要，在知識的體系中，根據“卓越計劃”的需求進行了如下整合，如圖1所示。授課內容從基本的知識入手，最后落實到企業的實際應用，使通過具有初步的企業設計理念。

4.實驗環節的改善

為了能充分利用現有的條件最大限度地滿足學生動手能力的提高，采取了如下措施：將原來的演示實驗變成學生的實際操作實驗；讓學生親自動手制作一些實驗用的小模塊，然后進行安裝和調試，這不僅可以增加相應的臺組數，提高分組能力，同時也提高了學生的動手制作能力；鼓勵學生根據自身的條件去相關企業進行調研，或是利用網絡等手段查詢相關資料，自己動手制作具有一定功能的總線相關模塊；支持和鼓勵在企業實習的學生，將企業的相關生產項目作為畢業設計題目，由企業的指導老師作為其畢業設計的指導教師，指導其完成畢業設計任務，從而實現企業與培養過程的結合。

通過上述實踐環節的改進，學生的實際動手能力和設計能力有了很大的提高，為學生創新能力和工程能力的培養打下一定的基礎。

5.考核方法的改革

對傳統的期末成績評定方法進行改革，期末總評成績由理論考試和平時成績兩部分組成，理論考試占總成績的60%，平時成績占40%。在理論考試中，試卷中增加實驗的相關環節和內容，并且這部分內容不少于卷面的10%。在平時成績的給定中，實驗考核占成績的80%，其余視平時表現而定，在實驗考核中，有學生抽取相應的實驗題目，每個題目可能是相關實驗的一個環節，然后在要求學生在規定的時間內完成，成績將視學生的完成時間和完成的準確性來定。對于實驗考核不合格的采用一票否決制，即取消其理論課考試資格，進而督促學生提高實際的動手能力。

三、結束語

本文根據現場總線課程的特點和實際情況結合了國家基于“卓越計劃”的項目要求，從教學內容、方式方法、教材、實驗和考核等幾個方面進行了一些改革嘗試。通過上述改革，增強了學生的學習興趣和學習主動性，提高了學生發現問題和解決問題的能力，特別是實際動手能力有了明顯的改善，學生的創新能力和工程能力也有了很大的提高，為成為經濟社會發展需要的高質量工程技術人才打下了一定的基礎。

“卓越計劃”旨在培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才，為國家走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國戰略服務。這無論對學校、教師還是學生都提出了新的要求，更需要參與人不斷地更新理念，特別是教師這一重要環節。[5]教師對新知識的掌握程度及自身的工程實踐能力都將直接影響到“卓越計劃”的實施，為此一方面需要在企業聘請有經驗的技術人員兼任教師，同時也要讓教師到生產一線去鍛煉和學習，提高教師的專業素質，然后再由企業回到課堂，真正實現行業企業深度參與培養過程。

參考文獻：

[1]林健.“卓越工程師教育培養計劃”通用標準研制[J].高等工程教育研究，2010，（4）.

[2]關仲和.關于應用型人才培養模式的思考[J].中國大學教學，2010，（6）.

[3]陽憲惠.現場總線技術及其應用[M].北京：清華大學出版社，1999.

[4]饒云濤.現場總線CAN原理與應用技術[M].北京：航空航天大學出版社，2003.

[5]張洪田，等.應用型人才培養體系的探索與實踐[J].中國高教研究，2008，（2）.

（責任編輯：宋秀麗）