應用型人才培養目標下“自動化儀表”課程思政探索

王 燕，武 超，伊竟廣

（洛陽理工學院，河南洛陽471023）

2018 年9 月，習近平總書記在全國教育大會上強調，要提升教育服務經濟社會發展能力，著重培養創新型、復合型、應用型人才[1]。2020 年6 月，教育部印發《高等學校課程思政建設指導綱要》明確了課程思政建設的總體目標和重點內容，提出課程思政建設要在所有高校、所有學科專業全面推進，圍繞全面提高人才培養能力這一核心點，切實提升立德樹人的成效[2]。

根據洛陽理工學院“行業性、地方性、應用型”辦學定位，自動化專業以培養德智體美勞全面發展的社會主義事業合格建設者和可靠接班人為總目標，不僅要具備解決自動化領域復雜工程問題的能力，亦須具備社會主義核心價值觀和良好的思想道德修養。“自動化儀表”是自動化專業的一門專業特色課程，該課程立足應用型人才培養，突出應用性和針對性，堅持實踐能力培養的原則。在傳統教學活動中，“自動化儀表”課堂著重于各類檢測儀表結構和工作原理的講授，缺乏對學生思想道德素養和價值觀的必要引導。為滿足國家“三全育人”的要求，明確“培養什么樣的人、如何培養人以及為誰培養人”這一根本問題[3]，“自動化儀表”課程的思政建設十分必要。

一、課程存在的問題及改革的理念

“自動化儀表”課程具有較強的理論性與實踐性，存在內容多、知識面廣、教學內容更新不及時、教學手段和考核形式單一、實驗流于形式等問題。課程改革要解決的重點問題有以下幾點。

1.解決以教為中心，專業知識滿堂灌，學生被動學習的傳統教學模式。單向性的知識傳遞方式無法調動學生學習的積極性和主動性。

2.重視知識傳授，輕視能力培養，忽略價值塑造，沒有深入挖掘蘊含于課程的思政元素，思政元素與課程內容沒有實現有機融合，對培養學生思想道德素養發揮的作用不明顯。

3.理論與實踐難以深度融合。理論課與實驗課的結合表層化、異步化，導致學生不能將所學理論應用于工程實踐，不能很好地根據實際要求設計測控系統，難以實現應用型人才培養的目標。

針對課程改革要解決的重點問題，秉承“立德樹人、學生中心、應用為本、持續改進”的理念，通過優化教學設計、混合教學形態、有機融入思政元素、構建多層次遞階式實踐平臺，實現德育引領、能力培養與教學過程的充分融合。課程改革的思路有以下幾點。

1.革新教學理念，樹立以學生為中心、產出為導向的教育理念，采用基于BOPPPS 模型的線上線下混合式教學，通過導言、前測、目標、參與式學習、后測、總結六個環節，形成學生參與和反饋的完整閉環。與傳統教學模式相比，BOPPPS 模型強調學生全過程參與式學習，這與“以學生為中心”的OBE 理念是一脈相承的[4]。通過設計多種互動性質的參與式教學方法與學習策略，如案例教學、分組討論、項目教學、實物演示等，構建師生學習共同體，營造自主、合作和探究式學習環境。促進慕課、翻轉課堂、智慧教室、互動軟件等現代信息技術與教育教學的深度融合，開展線上線下、課內課外一體化的混合式教學，從而改變傳統“滿堂灌”的教學方式。

2.為落實立德樹人的根本任務，在課程教學大綱中將思政元素融入具體章節，設計思政案例集。通過課堂滲透、線上資源、項目教學、案例討論、師德師風示范引領等多種形式，潤物無聲地培養學生的科學精神、工程素養、創新意識和家國情懷。

3.構建基于虛實結合的實踐教學體系，形成“虛擬仿真+實驗+項目+科技競賽”的多層次遞階式實踐創新平臺，引導學生開展小組合作探究式學習，主動思考、討論、質疑、探究、實踐，從而培養學生的自主學習能力、工程應用能力和實踐創新能力。

二、課程內容的思政元素設計

根據洛陽理工學院辦學定位及自動化專業人才培養方案，結合學科前沿動態與社會發展需求，“自動化儀表”課程以四大過程參數（溫度、壓力、流量、液位）、氣體及機械量等參數檢測為知識線組織教學，同時貫穿思政線和創新線兩條輔助線。將思政元素融入課程教學，厚植學生的愛國主義情懷，培養學生的科學素養、工匠精神和創新意識。從尋找新原理、采用新工藝或探索新功能等開展基礎理論創新。將來自學科競賽、企業實景的實際工程應用案例引入教學，強調理論與實踐高度融合的高階性。通過開展自動化儀表相關前沿技術交流，拓展課程的廣度和深度。思政元素融入教學的具體措施如下。

（一）重置教學大綱，樹立德育目標

在課程教學大綱中體現思政育人的觀念，按照“反向設計，正向實施”的工程教育模式，確定知識目標、技能目標和德育目標三個層次的教學目標[5]，使其能有效支撐培養目標達成及畢業要求。

知識目標：通過文獻檢索與自主學習，熟悉各種儀表的相關技術規范與選型標準，掌握各類檢測儀表的工作原理，能合理選擇并正確使用各類檢測儀表（支撐畢業要求2.3）。

技能目標：根據現代檢測系統的要求，能利用Proteus、Altium Designer、虛擬仿真等軟件設計現代測量系統，能夠分析系統調試數據并得出結論；在設計過程中體現出創新性和嚴謹性，具備工程師責任感（支撐畢業要求5.2）。

德育目標：通過檢測儀表的典型應用及實際工程案例分析討論其在環境保護及可持續發展方面的重要意義；培養學生工程倫理意識、創新精神及綠色環保意識（支撐畢業要求7.1）。

以德育目標為導向，在教學過程中充分梳理課程各章節內容，結合課程專業知識點，深入挖掘德育要素，凝練典型思政案例，形成思政案例資源庫，潤物無聲地融入課程教學過程。本課程教學內容、思政結合點及德育目標的對應關系如表1 所示。

表1 教學內容、思政結合點及德育目標的對應關系

（二）采用線上線下混合式教學模式

利用現代信息技術構建全方位的線上線下教學環境，實現混合式教學，使課程思政與專業知識同向同行。本課程線上教學資源為課程團隊在洛陽理工學院慕課平臺建設的“自動化儀表”課程。在傳統知識點視頻基礎上，上線了一系列以建材、電力行業應用為背景的特色案例資源庫，如水泥廠回轉窯無線測溫系統、渦街流量計在蒸汽貿易結算中的應用等，提升學生應用專業知識服務行業與地方經濟的能力。將建立的思政案例庫上線至學習通平臺。同時，錄制并上線多個思政專題視頻，如結合氣體檢測和水泥廠行業背景，凝練出思政專題“雙碳行動、共護家園”，培養學生的綠色環保意識。此外，還上線了課前導學自測、隨堂練習、章節測驗及思維導圖等測試資源，所有資源均在持續更新。學生通過豐富的教學資源進行學習，實現專業知識及課程思政在課堂教學外的延續。

（三）融入偉人事跡，弘揚工匠精神

專業課程是專業科學領域無數科學家經過長年累月的科學探索得到的成果，因此，可在教學過程中融入偉人事跡，通過偉人的示范作用引導學生樹立正確的人生觀和價值觀。如教師在講授渦街流量計的工作原理時，可以引入科學大家馮卡門和錢學森，講述錢學森“五年歸國路，十年兩彈成”的故事：沖破重重阻撓，毅然回到祖國的懷抱，使我國導彈、原子彈的發射至少向前推進了20 年，從而培養學生熱愛祖國、崇尚科學、勇于擔當的科學精神和家國情懷。在講授液位傳感器時中引入大國工匠——中鐵裝備李剛的事跡，他能在幾萬根電線里蒙眼作業，生產出世界第一的液位傳感器,使我國盾構行業打破國外長達百年技術封鎖的故事，引導學生認識到科技創新的不易，做到不怕困難、積極探索、勇于創新[6]。

（四）虛實結合的多層次遞階式實踐平臺

構建了基于虛實結合的多層次遞階式實踐創新平臺，通過虛擬仿真、實驗、項目教學及學科競賽等多種手段[7]，使課程目標達成兼具挑戰性和創新性，驅動學生進行探索創新。學生可利用Labview、Proteus 或圖形組態控制虛擬實驗系統進行驗證性、創新性或設計性實驗；虛擬仿真實驗不受傳統實驗室的時間空間限制，學生可以在任意合適的時間、地點進行實驗。在實驗教學中，將實驗細分為驗證型、綜合型和創新型三種，綜合型和創新型實驗可在驗證型實驗基礎上進行綜合創新或者跨學科重新設計，如結合自動控制原理知識設計熱電偶的PID 溫度調節系統，培養學生多學科交叉融合的能力及創新思維。項目教學以任務為主線，學生為主體，旨在培養學生的自主學習能力及工程實踐能力。選拔學生參加挑戰杯、智能汽車競賽等各類學科競賽，從而培養學生的創新意識和團隊協作精神。

三、教學設計與方法

遵循工程教育認證“學生中心、產出導向、持續改進”的理念，引入多元化的教學方法和手段，以啟迪互動的形式提升學生課堂參與感和認同感，打造高效BOPPPS 課堂。主要的教學方法如下。

（一）案例引導法

課程教學以實際應用中的典型傳感器檢測系統為主線，引出教學知識點，進行理論知識講授，引導學生對相關技術問題進行分析、研究和討論。例如在介紹輻射式測溫儀表時，結合新冠感染疫情引入“紅外測溫儀是如何測量體溫的”問題。首先激發學生的興趣，然后實物演示紅外測溫儀的實際測溫操作，引出紅外測溫的工作原理、結構和測量電路，并讓學生思考如何正確使用并設計紅外測溫儀。此外，進一步啟發學生拓展思維，討論輻射式測溫儀表和接觸式測溫儀表的區別與具體的應用場合。

（二）項目教學法

項目教學貫穿課程教學的全過程，以學生自主探索實踐為導向。項目全部來源于生產實際，結合電廠、水泥廠等行業背景，提取電廠主蒸汽溫度檢測、水泥廠氣體監測等項目，確保項目從實踐中來，到實踐中去。項目教學按照實際控制系統開發過程——控制方案、儀表選擇、軟硬件開發、系統調試來組織教學，通過課堂互動、小組討論、課后協作來推動項目的實施[8]，從而培養學生的動手操作能力及團隊協作精神。根據學生自評、小組互評及教師點評的方式給出考核結果，考核內容主要包括系統整體方案設計、仿真和調試結果、答辯情況及項目報告。

（三）實驗法

安排簡單實驗進課堂，滿足學生動手操作的愿望。例如在講授熱敏電阻溫度傳感器時，通過實物演示法讓學生了解熱敏電阻外觀，討論熱敏電阻的工作原理和分類。然后隨機選取2 種不同外形的熱敏電阻，讓學生通過實驗的方法區分NTC 和PTC 熱敏電阻，學生經過思考和分組討論得出：可以通過加熱熱敏電阻，利用萬用表觀察電阻的變化情況進行區分NTC 和PTC。實驗法能讓學生更好地參與到課堂教學中，實現理論與實踐的有機融合，改善教學效果。

四、結論

為落實立德樹人成效，滿足應用型人才培養的目標，筆者分析了“自動化儀表”課程存在的問題，秉承“立德樹人、學生中心、應用為本、持續改進”的教學理念，通過多樣化的教學改革，積極引導學生進行自主探究式學習，使學生能積極主動地參與到課程教學的各個環節和項目設計中。課程育人的達成度較高，教學效果較顯著，學生的創新能力和工程應用能力也得到了較明顯提升，從而真正實現價值塑造、能力培養和知識傳授三位一體的高素質應用型人才培養目標。