疫情期間自動化專業課程考核改革的難題及其解決方案研究
——以“電機與拖動”等專業課程為例

陳中顯,平燕娜

(黃淮學院 智能制造學院,河南 駐馬店 463000)

0 引言

2020年初暴發的新冠肺炎疫情,不僅改變了國民的生活和生產方式,也改變了高等學校的課程教學模式和課程考核模式[1]。疫情期間,不僅是對社會制度和經濟發展策略的考驗,更是對國民適齡人群教育模式的考驗,尤其是中小學和高等學歷教育。就像習近平總書記于2020年4月在浙江考察時候提到的:“危和機總是同生并存的,克服了危即是機。”[2]

基于上述習總書記的辯證唯物主義思想,并在《中華人民共和國教育法》[3]、河南省《關于深化科技體制改革推進創新驅動發展若干實施意見》[4]、黃淮作者們學院教學督導條例的基礎上,本文根據專業特點,大膽地改革了自動化專業的課程教學模式和課程考核模式。課程教學模式的改革,使得任課教師花費了大量的時間用于備課,但有利于學生們的課堂學習;課程考核模式的改革,使得大部分學生們無法順利地從傳統課程考核模式中迅速走出來,導致課程考核的結果不甚美好。

本文以自動化專業的“電機與拖動”“微機原理與應用”和“邏輯控制進階”等3門專業課程為例,進行課程教學模式和課程考核模式的教學研究。首先,本文描述了上述專業課程的教學模式和考核改革模式;其次,在課程教學結束之后,進行課程考核的實施,并分析課程考核的結果數據;最后,基于數據分析和對比,總結出疫情期間自動化專業課程考核改革的難點,并提出了解決方案。

1 課程教學和課程考核的新模式

本文示例的3門專業課程,在整個自動化專業的專業課教學過程中,具有一定的代表性。首先,“電機與拖動”課程屬于考試課,其先導課程是“電路原理”“大學物理”“高等數學”和“電子技術”等課程,其后續課程則是自動化專業的專業課“運動控制理論”“過程控制理論”等課程,從而使“電機與拖動”課程在自動化專業所有課程中起到承上啟下的作用;其次,“微機原理與接口技術”課程也是考試課,其主要闡述了以控制器為核心的指令系統、中斷技術、信號輸入/輸出接口技術,以及相關的芯片應用、數據存儲和芯片應用技術,該課程是自動化專業人員實現自動控制技術應用實踐的軟硬件結合基礎,也是后續課程“單片機控制原理及應用”課程的先導課程,從而體現了自動化專業這一名詞之中“自動”的深刻內涵;最后,本文的第三門示例課程“邏輯控制進階”屬于考查課,是建立在自動化專業課程的另外一個課程(PLC技術相關課程)方向上的,屬于自動化專業強電控制和應用的技術方向(相對于單片機控制方向而言)。

1.1 課程教學模式

上述3門示例課程的教學方式,均根據教學環境的硬件和軟件條件、任課教師的知識結構、學生的學緣基礎、所屬學校倡導的應用技術型辦學方向制定,具體如下所述。

(1)“電機與拖動”:依托學校提供的泛雅課堂平臺和釘釘平臺,開展線上/線下混合式教學;以家用和兒童玩具用的常見電機為案例分析,進行互動討論為主、講授為輔的課堂教學活動;開展線上作業提交和階段模擬考核;開展智慧課堂教學;開展與本課程相關的課外活動(含學科競賽等)。總之,要充分發揮學生的學習主動性和空間性,做到教師少講精講、學生多思考多動手練習。

(2)“微機原理與接口技術”:課程以“精講課內,拓展課外,少講多練”為教學改革理念,結合實際精選教學內容,在理論教學中結合DOSBox、EMU8086、Proteus等軟件仿真,增加教學的直觀性。在實驗教學中,以實驗驗證和設計為主,并配以一定的實踐項目,加深學生對理論內容的掌握,增強學生的動手能力和培養學生勤于思考的習慣。

(3)“邏輯控制進階”:該課程是在“PLC技術及應用”課程基礎上,開設的進階課程;該課程全部在實驗室的環境下完成教學工作,沒有純粹的理論課堂教學,譬如,針對該課程的變頻器教學內容,任課教師只給學生們提供了變頻器的說明書、安全注意事項和簡要講解(不超過10 min),要求學生們完成基于變頻器的交流電機正轉、反轉、階段調速、手動啟動和PLC控制啟動等(電機、PLC部分的知識,學生們已掌握);針對本課程的PLC順序控制部分,任課教師則把該教學內容貫穿到學校新購置的6臺半實物電梯仿真系統學習之中;該課程的教學模式,更加給予了學生一些自我思考和發揮的空間,但也給學生學習過程的目標性(具體學習內容)和進階性(完成復雜的PLC程序控制)帶來諸多難題。

1.2 課程考核模式

任課教師基于對本專業的了解和學生未來就業考慮,改變了以往傳統的課程考核模式。上述3門專業課程的考核模式如下所述。

(1)針對“電機與拖動”課程,期末考核主要由線下卷面考試、線上作業完成質量、線上階段性考試完成質量、線上關于課程討論的參與度等內容組成;特別地,與舊的線下卷面考試相比,“電機與拖動”課程的卷面沒有選擇題、填空題和判斷題,這是本課程考核的重要新模式之一。

(2)針對“微機原理與接口技術”課程,主要考核學生對硬件接口電路的設計能力和編寫匯編語言控制微型計算機外設的能力。課程考核包括平時考核(考勤、課堂表現、課堂測試與課后作業)、實驗考核和結課考核。課程總成績由平時成績(20%)、實驗成績(20%)和結課考試成績(60%)3部分組成。

(3)針對“邏輯控制進階”課程,由于該課程屬于考查課性質的選修課,其期末課程考核則以開卷為主;任課教師允許學生在120 min的開卷考試期間內,攜帶任何書籍、電腦等資料設備進行卷面答題;允許學生單獨到隔壁的實驗室,進行半實物電梯仿真系統、變頻器的設備查看、軟件程序調試或翻閱;雖然給予了學生充足的答題空間和自由度,但120 min的時間限制,也給學生的答題質量帶來不小的影響。

2 課程考核及其結果數據分析

2.1 課程考核內容和過程

上述自動化專業的3門課程考核過程,即卷面題型和分值比例、平時成績構成、平時成績占比、閉卷/開卷考試過程描述等如表1所述。

表1 課程考核內容和過程

綜合分析表1,并與疫情暴發之前的課程考核方式(即改革之前的課程考核方式)相比,可知改革之后的課程考核特點如下。

(1)“電機與拖動”課程的卷面考核內容,刪去了選擇題、填空題和判斷題等客觀題,增加了理論分析、推導、總結等考核內容,這樣就增加了學生在卷面答題時的難度,也必將降低卷面分值(因選擇題、填空題和判斷題更易得分);“電機與拖動”課程的平時成績,增加了線上考核的內容(線上作業和線上階段性考試)。

(2)“微機原理與接口技術”課程注重培養學生的微機系統軟硬件開發的初步能力,卷面考核重點考查學生匯編語言編程能力、硬件接口電路設計能力和編寫匯編語言控制微型計算機硬件的能力,要求學生能夠舉一反三、融會貫通,增加了答題的難度。

(3)“邏輯控制進階”課程的考核方式將是開卷,但這絲毫未降低考核難度,因為在120 min內,學生既翻書籍又查閱網絡資料,這樣會導致時間效率降低,同時也容易降低學生的答題準確性,導致很多答題內容依賴互聯網的相關知識,卻偏離了以課程學習內容為本的考核目標。

2.2 課程考核結果的數據分析

以“電機與拖動”課程為例,其平時成績中的線上作業和線上階段性考試完成度如表2所示(使用的線上平臺是泛雅網絡教學平臺)。表2中的數據看似較好地反映了學生們的參與度,實質則是任課教師反復提醒學生們完成線上作業、階段性考試和討論任務,甚至以平時成績是否及格決定其期末卷面考試的參考資格,并一再修改(延長)線上作業和階段性考試的截止時間,學生們才勉強完成了線上討論、線上階段性考試的任務,最終導致線上總成績的分布概況是:80～100分的22人,60～79分的47人,60分以下的0人。特別地,在任課教師反復強調必須完成線上作業、線上階段性考試和線上討論的任務之后(總成績達到60分),部分學生就按照60分的目標行動,這反映了學生們不熱衷于課程知識的鞏固和練習工作。

表2 “電機與拖動”課程的平時成績概況

以“電機與拖動”課程、“微機原理與接口技術”和“邏輯控制進階”課程為例,其卷面成績分布分別如表3、表4和表5所示。其中,表3所示的“電機與拖動”課程卷面沒選擇題、填空題和判斷題等客觀題,全部是考查學生思考能力、分析能力和計算能力的主觀題,并強調了實踐實驗內容的進一步考查(在平時實驗基礎上),這也與黃淮學院倡導的應用型技術大學理念相一致。缺少了主觀題的“電機與拖動”課程卷面,相應增加思考、分析和計算的分值,這無形中增加了學生的答題難度,同時也是卷面總成績得分率較低的主要原因(卷面成績不及格率約64%)。從表3中也能分析得出:學生關于“電機與拖動”課程的簡答能力(簡述和總結)、分析能力和實踐實驗總結能力有待提高和強化,這也是任課教師在今后教學工作中需要完善的方面。

表3 “電機與拖動”課程的卷面成績概況

表4 “微機原理與接口技術”課程的卷面成績概況

表5 “邏輯控制進階”課程的卷面成績概況

雖然“微機原理與接口技術”課程卷面題型保留了選擇題和判斷題,但是各類題型的答題效果均不理想。單選題和判斷題等客觀題重點考核學生對課程基礎知識點的掌握情況,從答題情況看,學生復習得不夠全面,對知識點的理解不夠透徹;閱讀程序題、存儲器設計題、接口設計題等主觀題重點考核編寫匯編語言控制微型計算機硬件的能力,從答題情況看,學生的計算思維能力和靈活運用能力有待提升。

另外,作為上述示例課程中唯一的考查課“邏輯控制進階”(開卷考試),由表5可以很直接地反映學生在半實物電梯仿真系統學習和總結方面的欠缺度。盡管在開卷考試過程中,任課教師允許學生攜帶書籍、電腦和手機等資料搜索工具,但大部分學生沒有想到去打開半實物電梯仿真系統,查閱程序和硬件設備等信息,而是通過電腦或手機網絡搜索相關信息后完成答題,這樣就大幅度降低了課程試卷考查內容與課程教學內容的銜接度,從而導致半實物電梯仿真(30分卷面成績)答題部分得分率極低,進而導致整體卷面不及格率達到59%。

表6是上述3門課程卷面總成績分段情況。假如增加了選擇題、填空題和判斷題等客觀題型,則“電機與拖動”課程的卷面不及格率將會降到30%左右(預計59～50分值區間將會提升到60分以上)。“微機原理與接口技術”卷面成績失分率較高的是程序設計、存儲器設計和接口設計這3個方面,若是進一步提高學生的思考分析能力、計算機思維能力和軟硬件設計能力,則可以提高卷面的及格率。此外,“邏輯控制進階”這門考查課的卷面失分率完全集中在半實物電梯仿真系統的考查方面,這也是值得任課教師和相關實驗設備建設相關老師思考的地方,因為59人使用6臺半實物電梯仿真系統,這是難以均衡學生學習時間和效率的。

表6 “電機與拖動”等3門課程的卷面成績概況

3 課程考核改革的難點及其解決方案

通過上述課程考核的數據分析,可以得出自動化專業課程考核改革過程中涉及的難點。

(1)動手能力強并不能代表思考問題和解決問題的能力強:學生是非常樂于動手實踐的,這也與學校的應用型技術大學辦學宗旨保持高度一致,但動手實踐過程中,缺乏思考問題的主動性或懶于思考,必將導致動手實踐的效率和質量大打折扣。

(2)理論知識是學生的薄弱學習環節:例如,“電機與拖動”課程的教學過程中,任課教師多次聽到學生們反映數學公式難以學習,這體現了部分學生對于理論知識,尤其是數學方面理論知識的排斥性。為此,任課教師不僅加強了“電機與拖動”理論知識的教學,而且把理論知識的考查體現到智慧課堂和卷面上,但從數據的角度看收效略微。理論知識學習薄弱,這也是導致卷面成績較低的原因之一。

(3)學生還不適應當前的課程考核改革:例如,“電機與拖動”課程的閉卷期末考試結束之后,考生很納悶為何沒有選擇題、填空題和判斷題,盡管任課教師在考前復習中已經提到沒有這3種題型了;“邏輯控制進階”課程的開卷期末考試過程中,針對半實物電梯仿真系統的考核部分,學生想到的答題措施不是翻閱半實物電梯仿真系統的軟件程序和硬件組成,而是通過手機或電腦查閱互聯網上的資料信息,這必然導致答題內容與課程教學內容的脫鉤,進而降低答題得分。

(4)缺乏專業知識精研的動力:例如,“微機原理與接口技術”課程囊括了軟件部分和硬件部分,被業內人士稱為自動化專業的“四大天書”之一,假如缺乏理論學習動力和實踐實驗興趣,將無法掌握這門課程的精髓,進而無法順利地通過課程考核。

(5)課程實驗設備生均臺數有待完善:針對“邏輯控制進階”課程,學生為59人,但其用到的半實物電梯仿真系統是6臺,在這種沒有達到生均設備臺數的情況下,有可能因此降低學生的學習興趣和質量;并且課程實驗設備運行是否穩定,將會直接決定課程教學的效率和用電安全性。

由上述課程考核的數據結果分析和課程考核改革的難點總結,本文提出若干解決方案。

(1)把理論知識的講解貫穿到實踐實驗之中:例如,為了詮釋“電機與拖動”課程中關于直流電機的數學理論公式,任課教師可以開展現場教學,也就是通過拆解直流電機結構、直流電機零部件介紹、現場組裝直流電機零部件,并結合工程電磁場的經典定則(左手定則和右手定則),進行直流電機數學理論公式的推導和講解;另外,把直流電機或交流電機應用到學生的學科競賽之中,以競賽提高專業知識的掌握,也不失為一種較好的課程教學方法。

(2)分析和總結當前課程考核改革的問題:譬如,分析線上作業和線上階段性考試的優缺點,總結出少部分學生為什么不能夠按時完成線上任務;只有找出問題的癥結所在,才能為進一步的課程考核改革質量提高提供解決方法。

(3)嚴肅教風和學風:任課教師要以身作則,在整個課程的教學過程中,做到言行如一,不降低課程內容的教學難度和深度;學生要按時完成課程學習任務,通過各種方法調動課程學習的積極性。

(4)把課程教學和學生學科競賽進一步緊密結合起來:例如,為了加強學生對于“電機與拖動”課程的知識掌握程度,任課教師帶領3位同學制作了一套基于直流電機的便攜式智能呼吸機裝置,并在省部級學科競賽中獲得了最高獎,相信這3位同學不僅掌握了直流電機的理論知識和應用,也掌握了與“微機原理與接口技術”的相關軟件編程和控制器應用知識;顯然,進一步提高基于課程知識參與學科競賽的學生數量,可以有效提高學生對于課程知識的掌握度。

(5)循序漸進地推進課程考核改革:課程考核改革不是一個學年或兩個學年能夠完成的,也不是通過加強考核難度實現的,而是任課教師與學生積極溝通交流,通過教學過程慢慢地使學生融入課程教學和考核的改革過程之中,例如任課教師在平時階段性考試過程中,可以不撰寫選擇題、填空題和判斷題,在這種情況下,學生也就不會為課程期末考核卷面缺少選擇題、填空題和判斷題而感到詫異了。

(6)進一步引導學生學會正確的答題策略:任課教師經常發現學生在答題過程中不注重答題策略,即使答出了正確的結果,但也因答題步驟失去約30%～50%的分數,這是十分可惜的;因此,任課教師需要進一步引導學生學會正確的答題策略。

(7)適當地把課程思政的理念貫穿到課程教學過程之中;例如,在“電機與拖動”課程中,可以結合當前抗擊肺炎疫情的社會現象,講解電機在肺炎呼吸機中的作用和工作原理,從而增強學生對于本專業的使命感;以及講解電磁彈射直線電機在我國海軍國防中的重大發展和貢獻,從而增強學生對于我國國防軍工技術等方面的自豪感。

4 結語

本文基于自動化專業的3門專業基礎課,分別從考試和考查的角度,闡述了課程考核改革的過程,分析了課程考核改革的結果數據,并在此基礎上提出若干解決方案,以便進一步完善今后的課程考核改革。本文的兩位作者(也是任課教師),有最近3年或2年連續獲得校級教學考評優秀的(主要源于課程學習的學生打分獲得),有獲得省教育廳線上優秀課程一等獎的(最高獎),也有獲得省教育廳教學技能比賽二等獎的,以及獲得與授課相關的若干校級榮譽的,所以完全有豐富的教學經驗和實踐經驗。通過對教學過程的諸多細節進行反思,必將使課程考核改革質量由目前的量變達到質變,最終實現課程考核改革的發展和進步。