雙創背景下自動化專業核心課程教學改革探索

姜媛媛，陳　靜，蔡志端

(1. 安徽理工大學 電氣與信息工程學院，安徽 淮南 232001； 2. 湖州師范學院 信息學院， 浙江 湖州 313000)

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雙創背景下自動化專業核心課程教學改革探索

姜媛媛1，陳靜1，蔡志端2

(1. 安徽理工大學 電氣與信息工程學院，安徽 淮南 232001； 2. 湖州師范學院 信息學院， 浙江 湖州 313000)

在雙創背景下，本文針對自動化專業核心課程教學的現有問題，提出核心課程教學內容設置、知識結構構建及教材編排方面的調整與優化，創新項目式、“互聯網+”、互動式及無監督自主式教學等多元化的教學模式，高效利用學科競賽平臺，以快速提高本專業學生綜合素質和創新創業的能力，為相似學科或專業的創新創業教育提供一定的參考。

創新創業教育；核心課程；自動化專業

一、引　言

我國經濟發展進入中高速增長的新常態，需科學謀劃“十三五”時期教育事業發展，深化教育改革，踐行創新驅動發展戰略，激發人才創新效能。2015年的政府工作報告提出“大眾創業，萬眾創新”(簡稱雙創)的戰略決策[1～2]。同年5月，國務院頒發的《關于深化高等學校創新創業教育改革的實施意見》中，也指出當前我國高校創新創業教育存在的“不容忽視的突出問題”是“創新創業教育理念滯后，與專業教育結合不緊，與實踐脫節”，為此確立了“面向全體、分類施教、結合專業、強化實踐”的基本原則[3]，制定了我國到2020年要建立健全高校創新創業教育體系并且普及創新創業教育的總體目標。

高校創新創業教育已成為社會發展的必然趨勢，結合專業教育是有效地提高大學生的創新創業能力的主要途徑[4]，改革傳統意義的人才培養模式勢在必行。因此，開展 “雙創型”人才培養模式的研究與實踐，全面充分利用專業課程的創新創業教育資源，在專業教育教學中滲透創業教育的理念和內容，并踐行創新創業教育，以促進大學生就業和學生的全面發展，對推動大學生高質量的就業創業具有重要的現實意義[5～6]。。

自動化專業的核心課程是學生具備完整的知識結構和專業技能的前提。多屆學生追蹤調查結果反映出對制約學生雙創能力的主要原因為核心課程的教學目標不夠明確，教學內容偏理論，教學模式單調等問題。培養“雙創型”人才就必然要針對性的在教育理念、教學內容及教學模式等方面進行改革與創新[5]。

二、優化教學內容

大學生的創新能力包括創新思維意識、創新知識技能、創新品質等方面，其主要依賴于問題的發現、分析和解決能力。完整的知識結構、扎實的專業技能及開闊的知識視野是達到這些能力的前提[7]。為此，必須加強課程體系建設并優化教學內容。

(一)核心課程的確立

自動化專業是一個寬口徑實踐性很強的工科專業，所涉及的課程既有控制理論也有控制技術，既有軟件也有硬件，強調培養技術分析、實驗、工程設計及項目管理等動手實踐能力。自動化專業的課程體系涉及運動控制和過程控制兩大方面，核心課程包括自動控制原理、微機原理及應用、電機與拖動基礎、電力電子技術、計算機控制技術、過程控制等。學生專業技能的積累及創新思緒的迸發均來源于學生對知識結構和專業技能的掌握，其關鍵在于來源于這些專業核心課程的教學。因此，挖掘和充實自動化專業各門核心課程教學中的創新創業教育資源，以加強專業、方法和社會等能力為教學目標，采用多形式教學方法，以項目(典型項目與前沿項目)為導向對自動化專業核心課程教學內容進行改革與實踐[8]。

(二)核心課程的內容改革

經濟新常態下大學教育培養多樣化人才的目標和多元化教學方法，要求專業課程教學內容突破傳統的重理論輕實踐、單一化等問題[9]，綜合考慮自動化系統工程實際應用、學科交叉、能力培養、創新意識與能力等方面，以項目為導向，對專業核心課程教學內容進行重新開發，培養學生的獨創性和開拓性。核心課程教學內容改革具體體現為：

1.以就業為導向，以職業能力創新能力培養為目標，跟蹤自動化專業就業崗位所需職業能力及需求變化，以自動化生產和研發涉及的專業知識為課程主線，采用循序漸進與典型項目相結合的方式來展現核心課程的教學內容，倡導學生在核心課程的教學過程中掌握各種自動化生產與研發所需的專業知識和技能。

2.專業核心課程內容注重必備知識與拓展知識的關系。針對學生未來的職業崗位群，選擇必備的知識和技能，不過分強調知識的完整性、系統性，重點設計學生面臨職業崗位時所需要的知識結構和能力結構，使學生學習目標明確，走出混沌懵懂的“亂學習”狀態；增加拓展性的移植性的教學內容，為學生學習的可持續性與創新創業提供寬闊的知識環境。

3.教材是最重要的教學元素和知識載體，在教學過程中起著基礎和支撐作用。合理編排自動化專業核心課程教材內容，基于“按模塊推進，分年級提高”思路，呈現圖表多文字少，既要能激發學生的學習興趣，又要引入本學科的新技術、新方法 、新成果，保證教材的基礎性與先進性，縮短學校教育與職業需要的距離，通過教材內容潛移默化地培養學生的創新意識，更好地滿足社會需求[8]。

三、創新教學模式

教學模式是制約大學生創新能力發展的主要因素，教學活動應實現傳授知識與培養能力的統一。傳統的課堂教學模式為老師講學生聽的單向信息傳遞，只是傳授理性知識的認識活動，抑制了學生的學習熱情和創新能力。若以創新創業實際過程與問題為導向，不局限于教材范圍，結合課堂外的實踐教學和傳授創新隱性知識，由“單向灌輸” 知識轉為由學生主動思考解決問題為主的“雙向交流”，將促進學生創新思維。此外，利用多元化教學手段，推行項目式、互動式、無監督自主式等學習方式，利用學科競賽平臺，以激發學生的求知欲和創造性[5]。

(一)項目式教學

各門專業核心課程都要設計出若干個貫穿課程主要知識點的學習項目，讓學生把每一個學習項目都當作一個真實的工作任務，讓學生在意識上由被動式被教授學習轉變為因工作需求而主動學習。學生根據項目內容及任務查閱資料、學習知識，學習目標明確，針對性強，使學生在完成任務的過程中真正意識到“為何做”、“做什么”以及“怎么做”，提高了學生學習的主動性，激發創新熱情[10]。

項目式教學中，對專業核心課程中的知識難點，教師不再是單純的講解或者是演示的獨角戲，重要的是和學生一起做，引導和幫助學生解決問題。例如，在進行《自動控制原理》課程的控制系統穩定性分析教學時，學生難于理解不穩定的系統為什么會發散振蕩，教師通過溫度控制系統項目的實驗演示，讓學生自己構造出不穩定的系統，從物理概念上而不僅僅是從數學公式上理解不穩定機理，進而明晰穩定性的本質內涵。此外，項目教學中突出學術研究及生產實際緊密聯系的綜合設計性實驗，驅動學生在自己查閱相關資料與掌握基本知識的基礎上進行創新，學生的收獲就不僅是知識點本身，更重要的是開發了學生的創新思維，起到了舉一反三的效果。

(二)“互聯網+”教學

近年來，隨著互聯網的快速發展，網絡已經無所不在。以互聯網為依托的“互聯網+”教學實現遠程教學、網絡教學、多媒體教學已逐漸成為一種新的教學模式。心理學告訴我們：任何刺激持續時間長了都會趨于疲勞適應。因此，教師不應該反復地持續地利用單一的感官信息講授知識，而需充分利用學生最感興趣的微信、QQ課堂等網絡平臺，制作核心課程的生動、直觀、具有動畫效果的多媒體課件，配套電子教案、習題庫、實驗指導書、教學錄像、微課、慕課及拓展學習資料(如最新專業技能、知識產權、社會發展趨勢、科技發展動態)等教學資源，將專業核心課程中重點、難點及常見問題點等，利用互聯網將多媒體現代化教學手段呈現，使教學過程生動活波，使學生學習不受時空限制，激發學生學習興趣，培養學生創新創業意識。

(三)互動式教學

互動式教學就是在教與學的雙方之間構成行為反饋的過程。不論是以講授為主的傳統教學方式、還是項目式教學及“互聯網+”教學等，要實現教學互動，必須尊重學生在教學中的主體地位，激發學生的聽課熱情與學習積極性，并根據教學過程的不同階段和不同教學內容靈活運用不同的互動教學形式，如討論式互動、問題式互動、案例式互動[11]等。

討論式互動一般為教師提出討論的主題，教師將知識傳授轉變為學習引導，師生共同思考討論、探尋求解，最后進行歸納總結，使學生從被動接受知識轉變為主動積極學習。問題式互動是教師針對某一內容的教學目的、重點難點，歸納互動問題，學生主動思考、分組討論或者自己講授，最后掌握所學內容。如，在《自動控制原理》的教學中，教師首先選取 “控制系統的校正”章節設計探究的問題，將涉及內容歸納成多個貫穿各知識點的問題，學生分組討論，學生針對所討論的問題逐個演講，教師點評，使教學活動成為一個信息雙向傳遞的閉環系統，學生在課堂上更愿意參與互動教學，教師同時引導并訓練學生形成拓展閱讀的習慣，對知識重點在課后進行更進一步的學習，鍛煉學生思考及解決問題的能力。案例式互動是運用現代化多媒體等方式呈現精選典型案例，按照“案例解說-嘗試解決-剖析方案-理論學習”的程序進行。這種方法直觀具體，生動形象，并且是實際應用案例，所以學生印象深刻，課堂教學氣氛活躍。案例教學無疑是一種好的互動形式。

(四)無監督的學生自主式教學

教育學的研究表明，被動的為了考分去完成學習任務的學習效果遠不如主動的自發的學習效果好。無監督的學生自主式教學模式的出發點是充分發揮學生的主觀能動性，讓學生不再是為了學習而學習，而是帶著自己需要解決的問題而主動地、自發地、自主地學習，變“要我學”為“我要學”，具體采取了如下幾種做法。

1.角色投入法。對于自制力差、貪玩的學生，讓他自己設想成家長，你希望你的孩子如何讀大學你就按照你希望他的來要求你；對于有管理能力和創業潛質和創業興趣的學生讓他設想成自己是研發部主管帶領一個小組負責一個簡單項目的研發。

2.學習小組法。鼓勵同級同屆的同學自主結合成學習小組，互相講述自己擅長的某個知識點，自主策劃、組織讀書報告會。

3.研究生與本科生結合法：讓本科生和研究生自主結合，本科生做研究生的助手，研究生帶領本科生一起完成某個問題的解決。

(五)學科競賽

以學科競賽為載體，以賽促能。學生參與大學生電子設計大賽、大學生智能車大賽、全國大學生機器人電視大賽、挑戰杯大學生創業大賽、大學生職業生涯規劃、大學生創新創業訓練計劃項目等相關競賽項目，根據項目任務目標查閱資料、思辨問題、設計方案，動手操作，賽事過程中鍛煉了學生的創新創業能力。根據競賽或項目的成果，老師引導學生進一步優化創新，指導學生撰寫優秀論文(設計)、申請知識產權(外觀設計、專利及軟件著作權)，提高學生創新能力、工程實踐素質及社會競爭力，為今后走上社會就業創業提供堅實的基礎。

(六)教學效果測試

PID控制是最基本最有效的一種控制算法，在工程實踐中被廣泛采用，是核心課程《自動控制原理》課程中重要知識點之一，且后續的《過程控制理論》、《自動控制系統》等多門課程里都有用到本知識點。為此，利用本文所提的核心課程教學內容設計及多元化教學模式，針對PID控制知識點進行教學效果實驗測試。

實驗班級為自動化專業2012級6個班，其中1～3班采用傳統課堂教學方法，4～6班采用項目式創新教學。傳統課堂教學，采用PPT與板書結合的方式，在課堂講授2學時，再附課后作業；項目式創新教學，設計“小球位置PID控制系統”項目，課堂講授1學時，實驗1學時，再附涉及的“PID”控制參數設計。教學效果測試方面包括傳統題目與創新題目，其中傳統題目采用教材中的習題和例題，難度有基礎、適中兩道題；創新教學測試題目兩個，即：

1.課堂上對全體同學提問，舉手回答，統計舉手率。所提問題在傳統教學和各種教材里都未曾出現過，具體為：

(1) 類比人類的生活經驗和人腦的思維，如何理解PID控制的“謹慎”和“聰明”。

(2) 積分控制對減小穩態誤差的物理機理的深層解讀。

目前的教材和各種參考資料都僅僅從時域或者頻域的模型出發進行定量的數學推導和計算，局限于控制原理本身，沒有結合物理本質的理解。

(3)造成控制系統不穩定的原因可能有哪些？

傳統教學多直接分析穩定性系統，而通過研究不穩定的逆向思維，不但可以更深入地理解穩定的概念，更能避免可能發生的不穩定。

2.設計一個水位控制系統，在強干擾下能使水位自動控制在理想的范圍內，由學生在課下通過團隊合作自主完成。

具體教學學時、教學內容、教學模式及教學效果見表1。

表1　傳統教學與創新教學效果對比

由表1可知，對同一知識點，在相同授課學時下采用傳統課堂教學對傳統題目測試的平均分數稍高，而對創新題目的測試正確了大大低于項目式創新教學。其主要原因為傳統教學側重機械式應試教學，使學生陷入僅會答題的固定思維；而項目式創新教學在對傳統知識的掌握及創新思維能力的培養上都有較好的效果。

四、結　論

綜上所述，對學生創新創業能力培養需要結合專業依靠創新的教學觀念、實用的教學內容和有效的教學方法來實現。通過在自動化核心課程教學中創新教學方法，完善實踐教學，實施項目驅動，開展學科競賽等多種舉措來夯實學生的專業技能，開闊學生視野，激發學生創新意識，增強學生的開拓進取性，對于“雙創型”人才的培養具有很好的效果，同時為相似學科或專業的創新創業教育提供一定的參考。然而，這種“雙創型”人才的培養模式還需要在長期的實踐中不斷修正和完善。

[1]中國教育科學研究院課題組，曾天山，聶偉，等. 未來五年我國教育改革發展預測分析[J]. 教育研究,2015(5).

[2]胡鞍鋼，王洪川，鄢一龍. 教育現代化目標與指標--兼談“十三五”教育發展基本思路[J]. 清華大學教育研究, 2015(3).

[3]王占仁. 高校創新創業教育觀念變革的整體構想[J]. 中國高教研究, 2015(7).

[4]王冀寧，周雪. 大學生創新創業路徑演化研究[J]. 南京工業大學學報(社會科學版),2015(1).

[5]孫國平，劉磊，張旺璽. 超硬特色卓越工程師“雙創型”人才培養模式研究[J]. 中國電力教育, 2014(36).

[6]吳玉劍. 高校創新創業教育改革的困境與路徑選擇[J]. 教育探索,2015(11).

[7]劉芬. 基于工作過程的課程體系建設與大學生創新能力培養的研究[J]. 中國電力教育, 2014(36).

[8]黃戎，何紅梅，易谷，等. 高職院校自動化專業核心課程教學及考核改革探究[J]. 中國成人教育, 2013(9).

[9]王麗娟，高志宏. 大學生創新創業教育研究[J]. 中國青年研究,2012(10).

[10]勒妍. 基于項目教學法的職前英語教師課堂觀察研究[J]. 湖州師范學院學報,2015(12).

[11]陳桂，陸鋒，盛黨紅. 互動式教學方法在自動化專業課程教學中的應用研究[J]. 中國現代教育裝備,2015(7).

An Exploration of Teaching Mode for Automation Major Core Curriculums underthe Innovation and Pioneering Background

JIANG Yuan-yuan1, CHEN Jing1, CAI Zhi-duan2

(1. College of Electrical and Information Engineering, Anhui University of Science and Technology, Huainan 232001,China;2. Huzhou University, Huzhou 313000,China)

Under the innovation and pioneering background, to solve the teaching problems in the automation core curriculums, adjustment and optimization of the teaching contents, Knowledge structures and teaching materials are presented. Besides, different teaching modes, such as project, internet, interaction, unsupervised autonomic learning, science and technology contests, and so on, are developed. Therefore, the ability of innovation and pioneering can be trained and promoted. The presented teaching modes gives

for innovation and pioneering education of similar subject or major.

innovation and pioneering education; core curriculums; automation major

2016-5-15

安徽省卓越人才教育培養計劃(2015zyjh008)；安徽理工大學重大教改項目 (2015xj16，2013zdxm32)。

姜媛媛，副教授，碩士生導師，從事自動化專業教學研究。

陳靜，副教授，從事自動化專業教學研究。

G642

A

1009-1734(2016)06-0031-04