协同理论在自动化类课程教学改革中的应用探讨

石庆升, 鲁 可, 臧 义

(河南工业大学 电气工程学院, 河南 郑州 450001)

协同理论在自动化类课程教学改革中的应用探讨

石庆升, 鲁 可, 臧 义

(河南工业大学 电气工程学院, 河南 郑州 450001)

随着自动化知识体系更新的要求,加之课时和学生知识背景的限制,亟须探讨应用新教学思想。针对教学系统呈现出的自组织特性,将协同理论的思想引入自动化类课程教学过程中,探讨了教师间、师生间、学生间及校企间4种可操作性强的协同教学方式。实践证明,通过对上述协同教学方式的初步应用,教师的教学主动性和学生的学习积极性显著提高,教学效果大大改善。

协同教学； 自动化专业； 教学改革

自动化是关于一切人造系统自动、智能、自主、高效和安全运行的科学与技术。自动化领域所具有的普遍应用性和广泛渗透力的特点,奠定了其在国家发展、社会进步中的不可替代的重要地位,自动化水平的高低成为衡量一个国家现代化程度的重要标志。

近年来,电子技术、计算机技术、网络技术、电力电子技术、电气技术等的快速发展,加速了自动化产品的更新换代,也对自动化类专业教育知识体系的更新提出了新要求。为顺应这一新要求,必须引入新理论,探索其在自动化类课程教学中的应用。在实践过程中,我们发现自动化类课程教学系统日益呈现出自组织的特性。针对这一特性,笔者在自动化类课程教学过程中引入协同理论,探讨了教师与教师、教师与学生、学生与学生及学校与企业等4种可操作性强的协同教学方式。

1 协同理论的基本思想

协同理论1976年由德国著名物理学家、斯图加特大学教授赫尔曼·哈肯提出[1]，目前,已逐渐形成和发展成为一门新兴学科,是系统科学的重要分支理论。协同理论表明,系统能否发挥协同效应是由系统内部各子系统的协同作用决定的,协同得好,系统的整体性功能就好。协同效应的形成应具备以下4个条件:系统必须是开放的；系统的外部作用可通过其内部机制产生效用；系统内部要素之间有非线性的相互作用；涨落促使着系统自组织有序结构(或耗散结构)的产生及发展。只要这4个条件具备,系统内部就会在没有外部指令的情况下具有自组织功能,形成协同效应。

从教学系统来看,教学诸要素之间具备了上述条件,就会形成了协同效应。然而,要使教学系统这一协同系统能顺利运行,必须将其纳入相应的运行背景中[2]。

2 协同理论在自动化专业课程教学中的应用

2.1 教学现状

在现有自动化专业课程教学过程中,由于教学及学习等惯性思维,教学系统的教师、学生等子系统之间存在一定的孤立现象,有待形成协同效应。具体表现在:

(1) 教同一门课程的教师之间沟通不充分,缺乏经验交流，同门课程的教学内容并不完全一致,导致教学大纲形同虚设；

(2) 师生之间往往只有上课时的短暂互动,课下缺乏深入的交流，由于教师平时教学科研工作比较忙,学生的课业也比较繁重，因此除了课堂时间,很难有共同的时间段来进行复习指导，教师不能及时得到学生的反馈,学生也觉得教师难以联系；

(3) 学生之间缺乏学业交流,对课程内容缺乏讨论,只对作业或考试内容感兴趣，学生除了一起上课,课下一起做作业之外,没有其他的交流活动；

(4) 学校和企业之间只有实习时的短暂交流,走马观花,教学内容与生产实际严重脱节,学校对于如何培养适应企业需要的合格毕业生缺乏深入的沟通。

因此我们尝试将协同理论应用于教学过程中,使得各个子系统(如教师、学生、企业等)相互开放,协同教学,形成一种动态平衡的自组织系统,见图1。

2.2 四种协同模式在教学中的应用

2.2.1 教师之间的协同

教学是一项系统性很强的工作。要根据教学改革和教学任务需要,建设由教学水平高、学术造诣深的教师组成的教学团队[3]。事实上,参与协同教学模式的教师有着不同的特点及不同专业的背景,能对某一个共同知识点来进行全面补充和论证,并且还可以采取不同学科和不同专业间的合作,更加有利于知识多方向发散[4]。为实现教师之间的协同,我们按照课程体系建立了不同的课题组,每个课题组2～3名教师,承担同一门课程或相似的几门课程的教学任务。同一课题组的教师共享教学资源,共同制定教学大纲,共同分享教学经验,相互帮助,相互竞争,形成良性循环。教师之间建立微信群,平时可以随时在群里进行教学交流,还可以将自己的教学心得体会和别人的优秀教研文章发到朋友圈,引发阅读讨论。这种方式充分利用了现代通信手段,既增进了同事之间的感情,又促进了教学经验的交流与传播。

2.2.2 学生之间的协同

为了加强学生之间的协同,我们尝试改革教学模式,充分提高学生的学习主动性。

(1) 在课程教学环节中增加团队合作的项目。项目教学法就是把真实项目或者虚拟项目引入教学中,师生按照项目运作要求设计教学过程,学生在教师指导下完成项目运作并实现项目预期目标,从而培养学生职业能力的教学方法[5-6]。在多元协同教学模式下,教师首先要根据教学目标与教学内容设计实验项目[7]。我们每门课程尽可能安排一个综合设计的项目,要求学生按照小组进行项目的设计与实现。通过小组分工,每个学生可以根据自己的特长进行项目的设计,并通过与小组成员之间的交流,取得更好的学习效果。例如“软件技术基础”课程要求设计一个小型的软件开发项目,学生3人一组进行项目设计,最终提交设计报告并进行课堂答辩。学生可以充分发挥团队合作精神,实现协同发展。

(2) 尝试在小班教学中让学生自己讲课。协同教学是小班化教学中的一种新型的课堂教学模式[8]，学生由被动听课变为主动讲课,充分发挥主观能动性,积极参与到教学过程中来。例如,在“城市轨道交通概论”这门课中,由于是新专业,只有一个教学班,可以采用部分章节的教学内容交给学生自己准备课件,自己讲课。学生通过主动查找资料,制作课件,再讲授给其他学生,得到全方位的锻炼。

(3) 尝试让高年级学生带动低年级学生,实现滚动发展。所谓协同学习是指多个学习者在共同完成同一个学习任务的过程中,发挥各自的认知特点,相互讨论、相互帮助、分工合作,学习者在同伴紧密沟通与协调合作的过程中逐渐获得对学习内容的深刻理解和掌握,进而完成对知识的建构[9]。例如,我们建立了贝加莱实验室兴趣学习班,为贝加莱学界联盟竞赛培养竞赛团队,储备人才,实现梯队建设。学习班成员涵盖我院4个专业,覆盖4个年级,目前人数近50人。在教学方式上,以高年级学生授课为主,低年级学生自主学习为辅,每周进行一次集中学习,平时由学生根据课余时间来实验室进行自主学习。同时,建立贝加莱实验室QQ学习交流群,师生共建,随时交流。高年级学生在教学中得到锻炼,低年级学生在学习中得到帮助提高,实现学生之间的协同。

2.2.3 师生之间的协同

为了加强师生之间的协同,我们按课程和班级建立了师生学习QQ群。学生可以随时在QQ上提出问题与教师进行交流。由于现在QQ非常普及，使用方便,手机在线模式更是可以使学生随时随地畅所欲言,不必拘泥于面对面的交流。这对于一些个性内向、不愿表达的学生来说,是一种比较好的交流方式。每堂课之后师生都可以在QQ群里讨论今天的授课内容,有哪些不懂的地方,或者有哪些需要改进的地方,都能得到及时的解决。通过互动聊天,教师可以随时了解学生的动态和需求,学生也可以及时得到解答,并且这样的交流方式更像朋友,增进了师生之间的感情[10-11]。

2.2.4 校企之间的协同

为了加强校企之间的协同,我们建立了多个校外实习基地,通过进行参观实习,进一步加强校企之间的交流。通过让企业负责人为学生做学术报告,介绍自动化专业发展现状和目前企业对自动化专业人才的需求,使得学生学习更有目的性和主动性。通过学生深入企业进行参观实习,了解课本知识在实际生产中的应用,达到学以致用的效果。例如我们把自动化专业轨道交通信号与控制方向的学生安排到郑州市捷安高科进行参观实习,通过参观虚拟沙盘、模拟驾驶舱和计算机联锁,加深理解轨道交通信号控制的实现过程。实践教学是高等教育的重要环节,需要合理设计与架构实践教学体系,不断提高实践教学的水平与质量,为提高轨道交通技术人员的职业素质提供良好的培养手段[12]。

3 结束语

通过将协同教学理论应用于自动化专业教学改革中,我们发现教师教学水平得到了提升,学生学习兴趣得到了提高,校企之间合作得到了增强,课程教学效果得到了明显改善。协同理论的自组织性和协同效应为自动化专业课程改革提供了新的思路。

References)

[1] 罗生全,赵正.协同轮在教育科学研究中的应用及其方法论意义[J].绵阳师范学院学报,2004,23(1):44-46.

[2] 郭俊风.从协同学原理透视课堂教学三要素及其背景[J].焦作师范高等专科学校学报,2008(2):63-65.

[3] 谢开勇,谢寒.基于产学研协同的高校教学团队建设创新探讨[J].广西师范大学学报,2014(4):133-139.

[4] 陈媛.协同教学模式在开放大学教学实践中的应用[J].中国成人教育,2014(9):140-141.

[5] 尤澜涛,曹纪清,王春华，等,基于协同教学的学期项目教学[J].大学教育,2014(2):121-122.

[6] 王锋,王烂辉.本科生科研能力“多元协同”培养栏式探析[J].潮州师范学院学报,201l,33(4):108-112.

[7] 汤宗健,梁革英.多元协同学习实验教学模式的实践探索[J].实验技术与管理,2014,31(5):11-13,23.

[8] 王底亚.小班协同教学中打造轻负高质课堂浅谈[J].素质教育，2014(28):43.

[9] 刘罡白,成杰.协同学习:促进教师群体专业发展的新机制[J].当代教育科学,2010(9):33-39.

[10] 崔宏巍,朱方来.多层次协同式实践教学平台构建与研究[J].实验技术与管理,2014(3):143-146.

[11] 周叶中,罗教讲.从市场需求看我国高等人才培养模式的改革[J].武汉大学学报：人文社会科学版，2000(6):830-836.

[12] 傅维利.培养学生的实践能力:推进素质教育的重点[J].中国教育学刊,2005(12):45-46.

Application of synergistic theory in course teaching reform of automation major

Shi Qingsheng, Lu Ke, Zang Yi

(College of Electrical Engineering, Henan University of Technology, Zhengzhou 450001, China)

With the renewal of automatic knowledge system and limitations of class and students’ background knowledge, the new teaching thought should be adopted into the teaching process.Considering the self-organization characteristics of teaching system, the synergetic theory is adopted into the course teaching of automation major,and four cooperative teaching modes are proposed. The practice result shows that after the application of proposed cooperative teaching modes,teachers’ teaching initiatives and students’ enthusiasm are significantly lifted, and the teaching effect is quite improved.

synergistic teaching; automation major; teaching reform

2014- 12- 28

河南省特色专业项目(002052);河南工业大学校级优培专业项目(002086)

石庆升(1981—)，男，山东沂水，工学博士，副教授，主要研究方向为工业优化控制、新能源节能技术.

E-mail：hautsqs@qq.com

G642

A

1002-4956(2015)7- 0030- 03