基于学科竞赛的自动化设计类课程群建设

常文慧　韩海花　李丽芬

摘 要：高校应用型人才培养是当前高等教育的组成形式之一，该文以自动化专业为例，通过一系列的具体课程教学实施逐步探索依托学科竞赛的创新人才培养模式，以学科竞赛为辅助，教学改革为主体，根据自动化专业人才培养的需求，从内容、结构和逻辑关系上分析不同课程间的关联性，优化设计类课程的课程体系，整合教学内容和教学方法，创新教学模式，从而不断提高教育教学质量，提高学生的综合素养。

关键词：学科竞赛 设计类课程 课程群

Course Design of Automation Based on Subject Competition

Chang WenHui，Han HaiHua，Li LiFen

Abstract：The cultivation of applied talents in Colleges and universities is one of the forms of current higher education. Taking automation department as an example， through a series of specific course teaching implementation， this paper gradually explores the innovative talent cultivation mode relying on subject competition， with subject competition as the auxiliary， teaching reform as the main body. Based on the demand of automation department talent cultivation， from the aspects of content， structure and logical relationship， this paper analyzes the relevance between different courses， optimizes the curriculum system of design courses， integrates the teaching content， teaching methods， and innovative teaching mode， so as to continuously improve the quality of education and teaching， and improve the comprehensive quality of students.

Key words：subject competition， design courses， course group

1 课程教学问题分析

近年来，教育部积极推进新工科建设，作为高校，为了培养满足企业需求的创新型应用人才，培养学生对本专业知识的系统应用能力和实践能力，大力提倡学生積极参加学科竞赛，以此为途径提高学生对专业知识的综合掌握水平。然而，参与学科竞赛的学生数目有限，涉及到的竞赛内容相对单一，因此需要高校教师在教学上进行一定的改革，合理设计教学目标和教学任务，逐步探索符合本校的应用型创新人才培养路径。

当前高校教学中，专业课程主要通过不同的教师对本课程内容进行讲授，忽略了课程间内在逻辑上的联系，或者即使在课上提到各课程间的关联性，但是由于课程学时的限制，无法通过具体的项目或实践让学生对课程间的知识进行融合和理解，因此难以对学生的知识掌握能力和实践动手能力进行培养。基于此，本项目以自动化设计类课程为主，依托学生参加学科竞赛、项目组教师指导学科竞赛的优势，采用挖掘专业课程间的关联性、整合课程教学内容、设计教学案例和教学项目、探索新的教学方式等方法来实现自动化专业设计类课程群的建设，从而有针对性的提高学生对专业知识的综合应用能力、自主学习能力、沟通能力及创新应用能力。

2 以学科竞赛为纽带建设课程群思路

2.1 构建专业设计类课程群

对于工科专业而言，每门专业课程不是独立的，课程间都存在着内在的联系，本环节通过分析自动化专业的人才培养目标和企业人才需求标准，以培养学生的应用能力和实践创新能力为重点，从专业基础课和专业方向课中合理选取课程，挖掘课程的关联性和内在逻辑性，构建“自动化设计类课程群”。本课程群所选课程包括《传感器技术与应用》、《电力电子技术》、《PLC原理及应用》、《单片机原理及应用》、《过程控制工程》，由于所选课程的讲授学期不同，并且课程教学内容存在一定的前后连贯性，因此课程群建设中选择特定的负责教师从整体上把控课程的进度调整、各课程项目设计和评价制度的整理、各课程教学目标和教学任务实施方式等内容整理，其他授课教师对所讲授课程进行具体的教学实施，同时对每堂课的教学安排和教学方式等内容进行记录和总结，为后期课程群建设的改进和模式推广打下基础，依据以上方式实现整个课程群的完整有序运行[1-2]。

2.2 细化课程教学内容和目标

本环节结合课程群所选课程间的内在联系性，基于PDSIPE的教学模式，将每门课程的知识点分别从职业、场景、项目、行动几个方面进行分解和重新构建，细化课程内容和课程目标，深入挖掘各门课程知识点的连续性和相通性，以提高学生的应用创新能力为主线，联合设计教学大纲和教学日历，将教学目标和教学日历细化到教学周，从而保证整个课程群课程体系的完整实施。

2.3 以学科竞赛为纽带设计教学项目

学科竞赛是高校人才培养中提高学生专业应用能力的方法之一，作为应用型本科院校，如何培养学生的专业知识应用能力和实践能力是高校教师教学过程中需要考虑的关键内容。在本项目的课程群建设中，项目组教师通过对近十年学科竞赛的赛题和当前学科竞赛现状等进行整理和统计，归纳总结教学项目和教学案例，将其融入到课程教学中，突出课程间的关联性，将涉及课程门类较多的项目进行统一设计和统一评价，体现各课程间知识的综合性和连贯性。

在课程群建设中，依据学科竞赛设计教学项目和项目设计的连续性是课程群建设的重要特点，对于本校自动化专业而言，《传感器技术与应用》、《电力电子技术》、《单片机原理及应用》是第五学期学习的课程，其中传感器原理及应用课程对各种不同类型传感器的原理结构和应用等知识进行讲授;电力电子技术是培养学生对各种电力电子器件和电力变换电路认识的基础性课程;单片机原理及应用要求学生对单片微型计算机的原理、单片机应用系统的设计方法及设计流程进行掌握，三门课程的实践性和应用性均较强，在进行教学设计时，课题组教师结合本校自动化专业学生参加的“蓝桥杯”电子设计与开发组和单片机设计与开发组、“博创杯”电子设计大赛、全国大学生智能汽车竞赛等赛项，对赛题进行分析整理，将其融入到课程教学中，在对单门课程进行课堂教学案例设计的同时设计综合实践项目，从而实现学生对不同课程知识的融会贯通[3];课程群中的《PLC原理及应用》、《过程控制工程》是自动化专业第六学期学习的课程，PLC原理及应用主要培养学生的低压电器的安装调试技能和控制系统设计能力，在PLC的理论教学和实验教学中，主要收集“西门子杯”中国智能制造挑战赛中的风力发电机组偏航和变桨距控制系统、三层箱式电梯控制和飞剪控制等典型案例，结合我校THSMS-A型实验平台，以企业中PLC控制的典型设备为载体，优化学科竞赛题目，融入教学过程，提高学生对知识的整体掌握水平。过程控制工程主要收集了“西门子杯”中国智能制造挑战赛中反应器控制、锅炉燃烧控制、火电厂烟气脱硫控制等案例，结合PLC的相关知识储备，进行过程控制案例的设计和仿真实现。在两门课程的教学项目设计上，均对第五学期的传感器、单片机等知识进行了融合，要求学生在项目研究过程中不断完善功能，通过课堂讨论与资料查阅，进行仿真设计，撰写设计文稿，并在课堂上通过演讲、答辩和讨论等环节，集思广益，优化作品[4]。

2.4 产教融合建设自动化设计类课程群

对于应用型高校来說，学生的知识素养应符合社会及企业的需求，从而在一定程度上避免高校培养和市场需求的脱节，这就对高校教师提出了更高的要求;此外，企业生产并非仅仅涉及某一门课程知识，而更多的是各课程或学科间的融合，因此如何将企业生产需求融入到课程教学和课程建设中是高校教师需要思考的关键问题。基于此，在课程群的建设中，通过校企联合共同进行定期的师资培训、企业导师参与部分课程教学大纲及培养方案的编写、联合企业导师共同设计课程教学安排和教学项目等方式对教学过程进行研究，使得整个教学更加体现应用性和实践性。同时教师也应走进企业、了解企业，参与到企业运行中去，对当前的最新技术和企业人才需求标准进行熟悉，思考课堂教学和企业生产的关联性，合理设计创新课堂教学过程[5]。

3 探索创新教学模式

教学模式的创新涉及课堂教学过程的创新和评价标准的创新两个方面：

3.1 创新课堂教学过程

课堂教学过程是培养学生学习专注力和调动学生学习积极性的重要环节，如何合理设计教学过程对于课堂教学效果有着举足轻重的作用。在课程群的教学实施过程中，课堂教学重点采用PDSIPE的教学模式，结合“翻转课堂”和“项目教学”、“以线上教学为辅助”等方法，构建“以学生为中心”的教学氛围，同时通过小组学习、小组讨论和小组评价的方式提高学生的学习动力，充分激发学生的探索积极性。

3.2 创新评价标准

明确评价标准对于学生学习动力的提升有着积极的作用，通过将评价标准进行定量化，学生能够更加明确学习方向和课程的学习目标。在课程群建设的具体实施中，评价标准也是一个关键的方面，主要涉及到项目和案例的评价，重点从以下几个方面进行：

①项目最终产品评价：根据学生实施项目的完成度和创新性进行等级划分。

②项目过程评价：通过项目中期检查等方式对学生在项目实施过程中发现和解决问题的方法进行评价。

③专业能力获得评价：如设计文档的撰写能力、团队沟通能力、语言表达能力等。

④项目实施策略与方法评价：能够对专业知识进行正确运用，利用相关知识分析问题和解决问题。

4 结语

本文以提高学生系统应用能力和实践创新能力为主线，通过建设自动化设计类课程群的方式对部分专业课程从关联性、结构性和逻辑性等方面进行了融合，从而避免了学生在学生中无法建立课程知识的联系性，避免虽然学过该课程，但是面对具体项目应用时又无从下手的情况。在课程群的建设中，依托将学科竞赛融入教学的方式不但很大程度上提高了学生对课程学习的欲望，而且使学生的学习更有层次性和针对性，促进学生的学习专业能力发展。

课题项目：河北省高等教育学会高等教育科学研究“十三五”规划课题。课题名称：以学科竞赛为纽带建设自动化设计类课程群（项目编号：GJXH2017-51）。

参考文献：

[1]满正行，等.建设课程群，促进系统能力培养-以西北民族大学计算机科学与技术专业为例[J].科教文汇，2020（31）.

[2]周红标，等.自动化专业“MATLAB+”课程群建设及创新人才培养[J].大学教育，2020，11.

[3]江天亮.基于单片机和传感器的电子秤系统教学设计与实现[J].设计与研发，2019（10）：8-9，15.

[4]韩海花，等.PLC技术及应用课程教学改革的几点思考[J].教育现代化，2019，6（43）：43-44.

[5]吴玉程，宋燕，陈冬华，等. 新工科背景下全员协同实践育人体系的构建与实践：以太原理工大学新工科育人体系实践为例[J]. 山西高等学校社会科学学报，2019，31（6）：66-70.