自動化類專業創新型實驗教學方法研究

胡山++陳志亮++韓瑜

【摘要】針對傳統實驗教學方法的不足，對自動化類專業創新型實驗教學方法進行研究。從創新型課程設置、創新性實驗課堂、創新型考核評價、創新型實驗室建設四個方面進行分析。實踐表明，采用自動化類專業創新型實驗教學方法能充分發揮學生的主體作用，培養學生的創新意識，增強學生的工程實踐能力和創新能力。

【關鍵詞】自動化 實驗教學 教學方法

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）06-0111-02

自動化類專業的特點在于強調理論與實踐相結合，實驗教學是提高學生實踐能力的一個主要途徑[1]。2005年，教育部高教司發布《關于開展高等學校實驗教學示范中心建設和評審工作的通知》并啟動全國的評審工作。2006年4月公布了25家首批國家級實驗教學示范中心。自那時起延續至今的十年建設，可謂高校實驗室建設與實驗教學發展的一個里程碑。近年來高校自動化類實驗教學方法得到了多層次的擴展和提升，但也存在一些問題：

（1）實驗教學從屬于理論教學

實驗課程根據理論教學的需要來開設，成為理論教學的輔助。實驗安排缺乏全局性，不能提高學生創新能力和運用理論知識分析問題、解決問題的能力[1]。

（2）內容缺乏與當今時代發展相關內容

實驗儀器更新周期過長，實驗室建設跟不上實驗技術的快速發展，學科發展的新成果、新的實驗方法不能及時融合到教學中[1]。

（3）以教師為中心，缺乏新意

學生在課堂上完全按照教師的要求開展實驗。學生的想法得不到啟發和發展，同時減弱了學生動手探索的興趣。

（4）實驗環節安排零散，不利于學生形成完整的知識體系

實驗環節的零散性，直接導致學生對整門課程的工程應用沒有全局直觀的了解，不利于形成完整的知識體系。學生容易養成學過就忘，學過就放的習慣，學習效果大大降低。

在研究分析自動化類實驗教學的發展趨勢以及自動化類專業實驗教師知識、能力、素質要求的基礎上，對本科層次自動化類專業創新型實驗教學方法進行探索。

一、創新型課程設置

1.系統性課程設置

調整實驗內容，促進學生邊思邊學。學生在進行驗證性實驗的操作過程中，通常不愿主動思考，其主動性和創造性得不到應有的鍛煉和提高，這與設計實驗教學的培養目標是不相符合的。有選擇地減少或合并部分驗證性實驗，適當增加設計性及綜合型實驗。調整實驗上課時間，使其盡量與理論教學同步進行[2]。

把數個單獨實驗變換成微型課程設計，從一門課程的“微系統”出發，通過集中實驗教學，使學生能夠對該課程有一個系統理解掌握，在相對于單個實驗更長的時間里進行實踐的訓練，使得學生能夠在比較充分的時間里消化吸收課程內容、掌握實踐技能。避免實驗剛結束，學生就從腦海中“自動刪除”了大部分實驗知識和技能。

2.分層次課程設置

根據專業、年級設立不同的實驗教學模式和內容。由淺入深，由簡單到復雜，由感性認識到理性認識。在學生本科學習周期中。形成一個完整的系統， 把創新理念貫穿在全過程中。

遵循上下承接、由易到難的原則，將每門實驗課程分為必修和選修兩個部分。涉及設備使用、原理驗證的部分設為必修，以演示性和驗證性實驗形式實現；涉及課程或專業綜合開發設計的部分設為選修，以綜合性和設計性實驗形式實現。為提高學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，減少驗證性的實驗， 增加綜合型、設計型、研究型的實驗[3]。綜合性和設計性實驗不少于總數的三分之一。

二、創新型實驗課堂

1.提高課前預習比重

為改變學生依賴心理，區別于傳統的課上講解、課上練習方式，強化實驗前的預習。以布置任務或者提供材料的形式，要求學生在課前必須掌握相關基礎知識。留出充分的課堂實踐時間，讓學生打有準備的仗。

為充分調動學生的積極性，可借助計算機多媒體工具來實現。如選取照片、視頻等素材，將必要的實驗操作提供給學生。預習過程中發現的問題，統一在實驗課堂上解答。這樣既具有新穎性，又能避免學生的依賴性和惰性，使其具有獨立完成實驗的能力[2]。

此外，鼓勵學生參與實驗準備，設備調試。學生起輔助作用，可量力完成實驗指導書整理，實驗材料分配和擺放，實驗設備基礎功能調試等工作。經過準備，學生對實驗了解更深，同時也能奇高學生綜合動手能力和安全生產習慣。

2.采用團隊式實驗教學

為激發學生的潛力，培養學生的團隊合作意識，采用團隊式實驗教學。團隊分組不能完全自由化，應綜合考慮學生的知識背景和個人素質[4]，保證每組動手能力均衡，具備管理和溝通能力較強的組長。

整個小組都必須樹立“共同努力，共同學習”的理念。組長起到團結隊友、組織實踐活動的作用。組長不能“獨攬大權”。優生幫扶基礎較差的學生。實驗結束后，組長填寫表格，總結團隊完成情況及各人賦分[4]。

3.應用創新課堂教學方法

改變課堂教學方法，教師要切實發揮主導作用，根據學生的不同情況因材施教，要求學生不僅要知其然，而且要知其所以然。多采用鼓勵式教育，形成師生之間、學生之間的互動模式，使學生手腦并用，充分發揮其主觀能動性[2]。根據課程特點和學生特色，選取合適的創新式課堂教學方法。如啟發式、案例式、翻轉課堂等新方法。

對于工程應用廣泛的課題，可采用啟發式+案例式方法教學，以學生為主體，教師起引導作用。以典型案例為準，設定基礎目標，通過設置問題或故障，引導學生動手實踐。取代直接羅列實驗要求及步驟，教師應通過預習及引入理論知識過程中發現的問題，啟發學生進行思考。學生開動腦筋，自信心和積極性都得到提高。

對于需要深入理論聯系實際的課題，可以參考翻轉課堂的教學方式。翻轉課堂是指教師課前提供教學視頻，學生自行觀看，課堂中著重進行面對面的答疑和交流，是對傳統教學的顛覆。現在很多課程都引入了翻轉課堂，形式新穎，調動學生積極性。而對于實驗教學，不僅可將“教-學”轉變為“學-教”，更可以安排學生與教師角色“翻轉”。預習較好或參與課前準備的學生團隊，可在教師指導和幫助下，為大家做講解和示范。突破傳統課堂的教學局限，翻轉課堂重構教學結構，翻轉課堂體現新的教學理念。實現學生的個性化學習，提升課堂互動質量與教學效果[5]。

4.開展“第二課堂”

采用課上+課下聯合教學。教師定時開放實驗室，對于想進一步深入實踐的學生，采用討論式+啟發式教學，共同深入探討。鼓勵和支持學生參加課外科技活動。激發學生熱情，提高實踐能力、創新能力。此外，有較強能力和意愿的學生可逐漸與教師課題、項目對接，與就業需求對接。同時，也鼓勵支持學生參與自制教學科研設備[3]，并舉辦設備維護和維修的培訓，這與提高實驗教學效果也是互相促進的關系。

三、創新型考核評價

建立開放的考核評價體系。注重實驗過程的考核。考核分數由過程分、數據分和能力分組成。實驗過程分涉及實驗方案設計、實驗方法、實驗操作技能、解決問題的措施。實驗數據分涉及實驗結果和實驗報告。能力分屬于附加分，涉及學生的綜合動手能力和安全操作能力[1]。良好的考核制度可以充分調動學生預習和進行實驗的積極性[2]。

此外，為了強調實驗教學的必須性和重要性，可在課程期末測試中加入實驗考核部分，包括在理論試卷中加入10%的實驗操作及數據處理相關題目，及加入相應的實操部分考核。

四、創新型實驗室建設

為規范實驗室管理，提高實驗教學效果，應持續推進創新型實驗室建設。如今信息化建設得到了很多實踐上的肯定，可以應用到智能化、信息化實驗室建設中來。引入創新網絡化、信息化實驗室建設方案，為新型實驗方法的研究和實施提供堅實基礎[6]。為實驗室配備現代化教學設備，可為多種創新型教學方法的實施提供硬件支撐[5]。建立網絡化實驗室管理平臺，學生可進行網上預習，網上預約，網上提交數據。教師可進行網上授權，并且可以實時掌握學生實驗情況，提供必要的指導[7]。這樣減少學生依賴教師課堂講課的心理，提升了教學信息化程度，為教學當前存在的許多滯后性問題提供了可行的解決辦法[2]。

五、總結

實踐表明，自動化類專業實驗教學正逐步走出傳統，走向創新。采用自動化類專業創新型實驗教學方法，能夠克服許多傳統教學方法產生的弊端，充分發揮學生的主體作用，培養學生的創新意識，增強學生的工程實踐能力和創新能力，有助于更好更快地達到自動化專業教學目標，同時也更適應當前教學及就業趨勢。自動化類實驗教學還有許多值得研究和發展的空間，應不斷探索、不斷實踐，帶入更多新的觀點和方法。

參考文獻：

[1] 么洪飛，閆華，徐鳳霞.自動化專業開放性實驗教學模式的構想與探究[J].高師理科學刊，2016，36（8）：81-84.

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[3] 徐林，吳成東，陳大力，等.自動化專業三位一體實踐教學模式的探索與實踐[J].電氣電子教學學報，2009（S2）：56-68.

[4] 李德慧，康舒顏，劉賽花.基于團隊考核法的實踐課程鼓勵機制探索研究[J].大學教育，2016.10 （10）：36-38.

[5]朱宏潔，朱赟.翻轉課堂及其有效實施策略芻議[J].電化教育研究，2013 （08）：79-83.

[6] 許謹，席劍輝，王揚揚.面向航空的自動化專業創新型人才培養實踐教學探討[J].實驗技術與管理，2016.5，33（5）：17-20.

[7] 高軍禮，陳瑋，楊玲玲，等.建設開放性實驗室，培養創新型人才[J].廣東輕工職業技術學院學報，2010.9，9（3）：57-60.

基金項目：天津職業技術師范大學教學改革與質量建設研究項目（JGY2015-08）

作者簡介：胡山（1973—），男，副教授，天津職業技術師范大學教師，研究方向：測控技術與自動化.