应用型人才培养模式下自动化专业课程教学改革

敖章洪, 王文虎

(湖南文理学院 电气与信息工程学院, 湖南 常德, 415000)

应用型人才培养模式下自动化专业课程教学改革

敖章洪, 王文虎

(湖南文理学院 电气与信息工程学院, 湖南 常德, 415000)

自动化专业有很强的实践性, 社会对学生要求较高, 但相关专业课程学生很难学好。将自动化专业的专业课程分为应用性的和理论性 2部分, 应用性的课程通过“讲—做”方式提高学生实践能力, 理论性的课程通过“仿真—实践”方式提高学生的理论水平, 使学生能理论联系实际, 满足社会需求。

自动化; 应用性; 理论性; 教学改革

自动化专业融自动控制、计算机、电子技术等知识和技术于一体[1], 需要学习电路、模拟电子技术、数字电子技术、自动控制原理、计算机控制技术、微机原理及应用、电机与电力拖动、电力电子技术、检测与传感技术、过程控制、运动控制等课程[1-3]。

自动化专业具有控(制)管(理)结合、强(电)弱(电)并重、软(件)硬(件)兼施、综合性和实践性强的特点, 因此要求学生具有一定的实践能力, 能从事运动控制、工业过程控制、电力电子技术、检测技术与自动化仪表装备、电子与计算机技术、信息处理、管理与决策等领域系统分析、系统设计、系统运行、科技开发及研究等方面工作[4]。同时自动化专业的大部分专业课程具有理论性强、概念抽象等特点[5],因此, 在学习过程中存在不易理解、学生学习兴趣不高等问题。

自动化专业的专业课程教学面临着“学生难学懂, 社会需求大”的困境, 给学生就业和进一步深造带来了不可忽视的影响。目前很多文献研究了自动化专业的课程教学改革, 但大都是修订课程大纲、修改课程课时, 增加实践比重、增强师生互动、增设网络平台、引入仿真等方法[6-11], 这些方法有一定的促进作用, 但总体教学思路还是在教室上课, 受到的局限依然很多。在我校目前积极推进深度转型发展,培养应用型人才的环境下, 如何使学生适应经济发展和社会需求更加显得重要, 因此, 很有必要对自动化专业课程进行改革。本文将自动化专业的专业课程分为应用性和理论性2大部分, 在教学中采用不同

1　应用性的专业课程教学

1.1应用性的专业课程现阶段情况

自动化专业中有许多应用性较强的专业课程, 如单片机原理与应用、微机原理与应用、现代电气控制技术、嵌入式系统与应用、EDA技术、DSP技术等, 这类课程主要偏重于学生的动手能力, 需要学生熟练掌握相关的硬件和软件设计知识。教学过程中采用传统的教学方式在教室通过黑板或者PPT进行讲解, 属于纯粹讲解的教学模式, 即使教师通过仿真进行模拟, 但学生不能自己动手, 理解并不深,这样的效果不是很理想, 会打击学生听课的积极性。这类课程的教材一般是先总体介绍硬件结构, 再根据软件需要逐步讲解相关硬件连接。因此上课时教师很多时间花在软件编写上, 这样学生只能看见一堆程序, 不能直观地看见程序的运行结果, 导致很多学生一看程序就头大, 容易分心, 不利于学生对程序的理解。在上课过程中以实际工程案例和典型的工作任务为载体, 设计教学体系和内容, 通过分析、讲解案例要求, 引出教学内容[12]的方法, 虽然能一定程度上激发学生兴趣, 但由于学生还是无法直观地看到实体模型或系统, 对相关知识只能有一个较模糊的认知, 很容易遗忘。

1.2改革措施

(1) 分小班上课。分小班上课使得同一时间的上课人数减少, 相互之间的干扰减少, 学生的注意力比上大班课时要集中, 让教师对学生的动态能全面把握, 便于教学活动的顺利开展, 也利于师生之间的相互了解和交流。

(2) “讲—做”结合。教学地点选择在与教学内容相关的实验室里进行, 这对实验室的整体配置有一定要求。硬件方面实验室需配备投影仪、电子黑板, 相关实验台配备电脑, 电脑最好能达到每人1台, 没有条件的可适当放宽到2～3人/台。软件方面要安装电子教室软件, 防止学生养成玩游戏、上网等不良习惯。通过电子教室软件, 让教师的所有操作和需要传授的内容直接出现在学生电脑上, 能有效地防止学生分心。教师上课讲相关硬件时, 学生可以很直观地通过实验台认识这些硬件, 这将大大提高学生的学习积极性。讲解软件编程时, 教师给出的程序应遵循由浅入深, 由易到难, 从小到大的原则, 并最好与实验台直接挂钩。教学中让学生直接在实验台上编程验证授课内容, 也可让学生自己编程验证是否正确, 将讲解教学模式变成“自己做”。如《现代电气控制技术》这门课程, 基础知识部分少讲, 让学生自学, 主要以生活中常见的实例进行教学, 如交通灯、抢答器、电梯、往返小车、混料罐、机械手等。在我院实验室, 这些控制系统都可实现, 上课时在实验室直接以这些系统为例, 给学生展示系统分析过程、编程思路、I/O口的分配、硬件电路的连接、软件编程的实现、系统调试等内容, 使学生对整个系统的实现有非常直观的认识, 这样可大大提高学生的学习兴趣。同时, 让学生自己在实验台上动手做,便于学生及时发现问题, 利于创新能力的培养, 使得学生对相应知识能牢固掌握。同时这也让学生对实验台的使用和各种硬件的连接不断熟悉, 从而形成一种良性循环, 将理论和实际联系起来了。

(3) 留一定自由时间。上课过程中教师留一定的自由时间, 让学生验证所授知识或验证自己的程序。这个时间段内教师要鼓励学生相互交流, 培养学生的团队合作精神。教师也可通过学生动手情况对学生有更清晰地了解, 能及时发现学生存在的问题, 便于以后教学活动的开展, 也利于师生之间相互交流。教师要保证这个时间段内每个学生都动手操作, 没条件的可轮流进行操作, 达到真正锻炼动手能力的目的。教师可根据情况下达一些任务让学生在这个时间段或下次课前的这段时间演示任务的完成情况, 以此作为成绩评定的依据之一。

2　理论性的专业课程教学

2.1理论性的专业课程现阶段情况

自动化专业中也有许多理论性较强的专业课程, 如电路、自动控制理论、电力拖动自动控制系统、运动控制系统、过程控制系统等。这类课程教师觉得不好教, 学生觉得不好学、难学懂。特别是有些专业基础课, 如自动控制理论, 理论性很强, 公式多, 内容抽象, 在理解和掌握上存在较大的困难, 是本科生遇到的最抽象、难度最大的课程之一, 更不用说将之应用于工程实践。

2.2改革措施

(1) 以实际系统为例, 以仿真为工具。理论性强的课程相对而言比较空洞, 不形象。教师在教学活动开始时可以以实际系统为例引出要传授的内容, 比如在自动控制理论课程教学中以常用的体温计使用过程引出一阶惯性系统相关性能指标, 使学生明白为什么体温计要隔几分钟才能较准确地测量人体温度, 从而提升学生的学习兴趣。与此同时, 有些不太好举实例的系统可以通过计算机仿真技术来弥补缺陷。自动化专业的仿真软件很多, 针对不同的课程, 采用不同的仿真软件辅助教学。如自动控制理论,公式较多, 较难理解, 教学中可采用 MATLAB进行辅助教学, 对所授内容进行建模仿真, 让学生较清楚地认识系统是如何工作的、工作是否正常、如何改进; 电路这门课, 可利用Multisim进行仿真分析, 让学生对电路中每个环节的波形都能看得清清楚楚。

(2) 参观实际系统。教师可拿出 1～2次课的时间组织学生实地考察参观, 在参观过程中讲解系统的构成和工作原理, 这样更直观, 学生更容易接受, 也提高了学习兴趣。同时学生也能了解所学知识在实际生活中有哪些应用, 也明白了自己今后的努力方向。

3　结语

当今社会对人才的要求越来越高, 这就要求教师不断改进教学方法以提高学生整体素质, 从而满足社会的需求。自动化专业应用性的专业课程改革对实验室硬件、软件设施的数量和质量提出了一定要求, 且分班上课会增加教师工作量; 理论性的专业课程改革, 硬件、软件条件容易满足, 但对教师自身学识水平要求较高, 且要求与相关企业有一定联系。通过实践, 本文所提出的教学改革方法不但教学效果好, 还得到了学生的强烈反响, 激发了学生学习兴趣, 培养了动手能力与创新能力, 培养了学生团队合作精神, 并且师生之间相处非常融洽, 改善了师生之间的关系。

[1] 陈思哲, 孙中举. 将MATLAB 融入自动化专业课程[J]. 广东技术师范学院学报(自然科学版), 2012, 15(2): 53-55.

[2] 张涛, 勒文涛, 薛鹏骞, 等. 自动化专业的应用型与创新型培养机制的研究[J]. 华北科技学院学报, 2012, 9(4): 48-52.

[3] 陈红梅, 何墉. 电气自动化专业控制类课程设置及教学内容改革研究[J]. 中国电力教育, 2011(31): 82-83.

[4] 邹逢兴, 陈立刚, 徐晓红, 等. 关于自动化专业电子信息类课程教学改革的探索与思考[J]. 中国大学教学, 2011, 19(9): 37-40.

[5] 蒋建春, 岑明, 蔡林沁, 等. 自动化专业教育教学改革探讨[J]. 实验室研究与探索, 2011, 30(10): 348-350.

[6] 黄文力, 苗满香. 电气工程及其自动化专业课程体系的改革[J]. 郑州航空工业管理学院学报(社会科学版), 2011, 30(4): 164-167.

[7] 魏立明, 韩成浩, 王琮泽. 电气工程及其自动化专业应用型人才培养综合教学改革探索[J]. 吉林建筑工程学院学报, 2013, 30(1): 91-93.

[8] 魏立明, 韩成浩, 桑丹虹. 电气工程及其自动化专业应用型人才培养模式研究[J]. 中国电力教育, 2013(5): 7-8.

[9] 唐桂忠, 张广明, 俞辉. 自动化专业工程型课程教学模式改革与创新[J]. 中国电力教育, 2011(5): 107-108.

[10] 马铁东, 杨欣, 李斌, 等. 自动化专业基础系列课程建设与实践[J]. 电气电子教学学报, 2012, 34(5): 14-16.

[11] 姜寅令. 自动化专业主干课程的教学改革探索[J]. 生物技术世界, 2013, 16(2): 124-125.

[12] 李永坚. “卓越工程师”培养要重视教学方法改革—以电气工程及其自动化专业为例[J]. 中国大学教学, 2012, 20(11): 63-65.

(责任编校: 刘晓霞)

Teaching reform in automation professional courses of application-oriented talents

Ao Zhanghong, Wang Wenhu
(College of Electrical and Information Engineering, Hunan University of Arts and Science, Changde 415000 China)

The automation specialty has strong practicality and the society has high requests to students, but it is difficult to learn for students. The courses of automation specialty are divided into two parts of the strong applied and the strong theoretical, the strong applied courses through “talking-working” to enhance the students’ practice ability, the strong theoretical courses through “simulation-practice” to raises students’ theoretical level, the method can integrate theory with practice and satisfy social needs.

automatization; application; theoretical; teaching reform

G 642

1672–6146(2016)03–0092–03

10.3969/j.issn.1672–6146.2016.03.020

敖章洪, 86638262@qq.com。

2016-06-03

2015年湖南省高等教育研究改革项目(湘教通[2015]291号 第388号)的方法进行教学。