工程實訓(xùn)教學(xué)法在基于學(xué)生工程應(yīng)用能力培養(yǎng)的控制與檢測類系列課程教改中的實踐

【摘 要】依據(jù)高等教育的教育目標(biāo)，湖南理工學(xué)院信息與通信工程學(xué)院自動化教研室控制與檢測類系列課程的教學(xué)團(tuán)隊，結(jié)合新版本科專業(yè)培養(yǎng)方案的制訂，根據(jù)課程教學(xué)資源特點，在課程教學(xué)的各個方面和課程教改過程中，積極凝練、推廣應(yīng)用“工程實訓(xùn)教學(xué)法”，取得了較好的課程教學(xué)和教改效果，達(dá)到了培養(yǎng)、提高學(xué)生工程應(yīng)用能力的教學(xué)改革目標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】控制與檢測類系列課程 工程實訓(xùn)教學(xué)法 工程應(yīng)用能力培養(yǎng) 教學(xué)改革與實踐

1 引言

在湖南理工學(xué)院2010版本科專業(yè)培養(yǎng)方案新一輪的制訂中，依據(jù)自動化專業(yè)應(yīng)用型工程技術(shù)人才的培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合本學(xué)院自動化專業(yè)發(fā)展和建設(shè)的歷史前沿，及現(xiàn)階段本學(xué)院自動化教研室?guī)熧Y配置、實驗室建設(shè)現(xiàn)狀等教學(xué)資源條件，在原有的自動化專業(yè)工業(yè)過程控制方向基礎(chǔ)上，增設(shè)了檢測技術(shù)與儀表方向?？刂婆c檢測類系列課程是自動化專業(yè)兩個專業(yè)方向的專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)方向課，課程門數(shù)較多，課程內(nèi)容豐富，課程的理論性和實踐性都很強，涉及學(xué)生人數(shù)眾多，是各專業(yè)方向要求較高的支撐課程，本系列課程教學(xué)質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響到專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的具體實現(xiàn)。且課程的開課時間大都安排在大學(xué)三、四年級，從培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)過程來看，課程的授課對象正處于從學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論知識階段到專業(yè)技能形成階段的轉(zhuǎn)向時期，若能在本系列課程的教學(xué)過程中，進(jìn)行合理的教學(xué)設(shè)計，以學(xué)生的工程應(yīng)用能力培養(yǎng)為中心，將對學(xué)生工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)和逐步形成起到關(guān)鍵的促進(jìn)和保證作用。

2 系列課程教改的基本內(nèi)容

2.1更新教學(xué)理念

在高等教育大眾化的背景之下，地方本科院校的教育目標(biāo)也逐漸定位為培養(yǎng)“寬、厚、廣”型的應(yīng)用型工程技術(shù)人才。為此，自動化教研室控制與檢測類系列課程的教學(xué)團(tuán)隊在課程教學(xué)中及時調(diào)整了教學(xué)理念，加大了課程改革力度，著力強化實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生在實驗、實訓(xùn)中，充分消化掌握課堂所學(xué)理論，積極培養(yǎng)學(xué)生解決實際工程問題的思維能力和實踐能力。

2.2合理規(guī)劃課程體系

在高校教育教學(xué)改革的大力推行和學(xué)校專業(yè)培養(yǎng)方案的最新調(diào)整下，本系列課程的設(shè)置旨在培養(yǎng)自動化專業(yè)學(xué)生掌握工業(yè)過程控制及自動化檢測與儀表、電力電子技術(shù)及信息處理等方面的知識，能在工業(yè)過程控制、電力電子技術(shù)、檢測與自動化儀表、電子與計算機技術(shù)、信息處理、技術(shù)管理與決策等領(lǐng)域從事系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)運行、科技應(yīng)用等方面的工作，以滿足當(dāng)前信息技術(shù)大發(fā)展對智能檢測和自動控制技術(shù)方面專業(yè)人才的需求。

目前結(jié)合兩個專業(yè)方向的具體需求和教學(xué)的具體實施，信息與通信工程學(xué)院、自動化教研室在充分開展到資深院校相關(guān)專業(yè)的調(diào)研，請進(jìn)資深教授、工礦高級工程師進(jìn)行廣泛研討和切實考慮市場短、長期人才需求的基礎(chǔ)上，合理地構(gòu)架起了不同專業(yè)方向的控制與檢測類系列課程的課程體系，以確保專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的具體實現(xiàn)。

2.3整合課程教學(xué)內(nèi)容

針對學(xué)校新本科專業(yè)培養(yǎng)方案中課程的教學(xué)學(xué)時的變化，本系列課程教學(xué)團(tuán)隊在課程開設(shè)時大都選擇了有較寬專業(yè)覆蓋面和一定理論深度的國家級規(guī)劃教材或相關(guān)領(lǐng)域的經(jīng)典教材，且在教學(xué)過程中，充分考慮各專業(yè)方向課程的教學(xué)計劃和要求，經(jīng)過教學(xué)團(tuán)隊教師的認(rèn)真研討，對部分課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了適當(dāng)整合、更新，力求在規(guī)定的教學(xué)學(xué)時內(nèi)既完成教學(xué)計劃要求的基本教學(xué)內(nèi)容，又能將控制與檢測技術(shù)的最新理論成果、最新技術(shù)動向反映在課堂教學(xué)中。

3 “工程實訓(xùn)教學(xué)法”在控制與檢測類系列課程教改中的實踐

為積極響應(yīng)教育部“質(zhì)量工程”建設(shè)的號召，教學(xué)團(tuán)隊著力加強了課程教學(xué)改革的力度，且在多年的教學(xué)實踐中深刻認(rèn)識到：課程教學(xué)質(zhì)量的提高和“培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用能力”教學(xué)效果的顯現(xiàn)，關(guān)鍵在于教學(xué)過程的精心設(shè)計和教學(xué)方法的改進(jìn)、凝練。教學(xué)團(tuán)隊在課程教學(xué)過程中，除繼續(xù)采用多媒體課件與傳統(tǒng)板書相結(jié)合的教學(xué)方式外，課程教學(xué)團(tuán)隊針對本系列課程實踐性都很強的特點，經(jīng)過廣泛探討、認(rèn)真研究和積極實踐，將在工程實踐過程中為實現(xiàn)既定工程目標(biāo)而經(jīng)常采用的任務(wù)驅(qū)動與合作探究方式應(yīng)用到課程教學(xué)中來，凝練形成了課程教學(xué)的“工程實訓(xùn)教學(xué)法”。具體實施時可通過在若干個由相關(guān)課程教學(xué)內(nèi)容組織而成的工程任務(wù)的驅(qū)動下，學(xué)生自主分組合作，共同探求實現(xiàn)方案，并在課堂上，在老師的指導(dǎo)下，集體對提出的方案進(jìn)行評估的方式而實現(xiàn)。例如：在《傳感器原理及檢測技術(shù)》《測控系統(tǒng)》《嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)》等課程開設(shè)時，我們可以溫度或濕度的檢測與控制的教學(xué)為例，針對學(xué)生興趣并結(jié)合實際應(yīng)用價值，擬出題目為設(shè)計一個給定環(huán)境（如圖書館、蔬菜種植大棚等）的溫度或濕度檢測、控制系統(tǒng)的工程任務(wù)；又例如：在《現(xiàn)代控制理論》《過程控制》《可編程序控制器》《工廠電氣控制技術(shù)》等課程開設(shè)時，以液位控制的教學(xué)為例，給出題目為設(shè)計一個給定工業(yè)過程中（如四容水箱、某汽包鍋爐等）的液位控制系統(tǒng)的工程任務(wù)，根據(jù)系統(tǒng)的功能、應(yīng)用范圍和技術(shù)參數(shù)指標(biāo)等，要求學(xué)生從檢測原理、檢測方法、控制原理、控制方法、系統(tǒng)硬、軟件設(shè)計、性能指標(biāo)、工程造價與安裝維護(hù)等各個設(shè)計分項進(jìn)行設(shè)計和論證。在課外時間，在教師必要的引導(dǎo)下，學(xué)生以工程任務(wù)為驅(qū)動，自主形成若干個設(shè)計團(tuán)隊，各團(tuán)隊學(xué)生又可在總工程任務(wù)中，根據(jù)自身專長和興趣，以個人或小組的形式，選擇完成一個或多個設(shè)計分項，也可多小組選擇完成同一個設(shè)計分項，但必須分別形成各自的設(shè)計方案。最后在課堂上進(jìn)行集中討論，每個團(tuán)隊就自己提出的系統(tǒng)設(shè)計方案進(jìn)行答辯，教師與學(xué)生們一起針對各方案進(jìn)行討論和評估，以期尋求到系統(tǒng)的最佳設(shè)計方案。這種“工程實訓(xùn)教學(xué)法”始終基于課程的教學(xué)內(nèi)容，緊密圍繞工程任務(wù)最佳實現(xiàn)的主線，在教與學(xué)的過程中突出了以學(xué)生為主體，以工程實現(xiàn)為目標(biāo)的教學(xué)思想，可極大地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)課程的主動性，學(xué)生的工程應(yīng)用能力也可以得到極大的鍛煉和提高。

控制與檢測類系列課程的實踐性都很強，在以往的教學(xué)模式中，本系列課程主要以課堂理論講授為主，開設(shè)的課程實驗也多是驗證性、小型綜合性實驗，在控制與檢測技術(shù)發(fā)展迅猛的現(xiàn)今，這對學(xué)生創(chuàng)新意識及工程能力的培養(yǎng)越來越突顯著局限性，難以滿足現(xiàn)在課程建設(shè)對實踐教學(xué)的要求。進(jìn)一步完善實驗教學(xué)內(nèi)容，提高實驗課質(zhì)量，合理設(shè)計、加強實踐實訓(xùn)環(huán)節(jié)，既是保證、提高本系列課程教學(xué)質(zhì)量的重要手段，也是培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用能力的重要途徑。為此課程教學(xué)團(tuán)隊在盡量多爭取學(xué)校建設(shè)經(jīng)費投入，新建、擴充專業(yè)實驗室的基礎(chǔ)上，在與實驗室實驗教師密切溝通和深入研討之后，擬在各實驗室現(xiàn)有實驗設(shè)備的基礎(chǔ)上，通過自行設(shè)計、開發(fā)實驗箱板等方式，并充分利用學(xué)院機房計算機資源的優(yōu)勢，結(jié)合虛擬系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用，把實驗項目、內(nèi)容進(jìn)行擴充，通過一些綜合開發(fā)應(yīng)用的實驗，培養(yǎng)學(xué)生解決實際工程問題的思維和動手能力。另外，考慮到本系列課程之間的關(guān)聯(lián)，可將單片機與嵌入式系統(tǒng)、PLC、虛擬儀器、測控系統(tǒng)、實用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等課程的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行聯(lián)合，設(shè)計一些選做的、較大型的綜合性實驗。實驗的組織形式除了讓學(xué)生按照實驗計劃中的課時完成實驗大綱要求的實驗外，針對設(shè)計開發(fā)、綜合性實驗，同樣可采取“工程實訓(xùn)教學(xué)法”，教師下達(dá)任務(wù)，讓學(xué)生在實驗室規(guī)定的、開放的時間內(nèi)完成。

“控制系統(tǒng)或儀表檢測系統(tǒng)設(shè)計”是在基本完成控制與檢測類系列課程的課堂理論、實驗教學(xué)之后，安排學(xué)生集中時間進(jìn)行的較為綜合性的實訓(xùn)環(huán)節(jié)，對進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)、提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力起到十分重要的作用。目前在我院自動化專業(yè)的兩個方向都已經(jīng)開設(shè)了這個綜合實訓(xùn)環(huán)節(jié)，教學(xué)團(tuán)隊教師經(jīng)過認(rèn)真研討，制定出了課程設(shè)計大綱和實訓(xùn)具體安排，仿照實際工程設(shè)計、操作流程，要求學(xué)生根據(jù)既定的工程任務(wù)，將所學(xué)理論知識進(jìn)行實踐的糅和，完成實際系統(tǒng)的方案設(shè)計和實物搭建。整個課程設(shè)計完成過程是“工程實訓(xùn)教學(xué)法”在系列課程教改中再一次地、有效地實施。

同時，把團(tuán)隊教師參與的有關(guān)的科研項目的信息引入到課程教學(xué)中來，在教師引導(dǎo)下，在學(xué)院的學(xué)生創(chuàng)新基地、實習(xí)基地和一些學(xué)科實驗室中，積極創(chuàng)造條件讓有能力有興趣的同學(xué)直接參與到工程項目的研究中來，既可以十分直接地提升學(xué)生的專業(yè)志趣也可以更加充分地鍛煉、提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力，這同時也是對“工程實訓(xùn)教學(xué)法”在課程教學(xué)改革應(yīng)用中的進(jìn)一步的充實。

4 “工程實訓(xùn)教學(xué)法”在控制與檢測類系列課程教改中的現(xiàn)階段實施成果

湖南理工學(xué)院信息與通信工程學(xué)院自2009年7月重新組建后，全面開展并通過了新增碩士點的建設(shè)和驗收工作，為取得課程建設(shè)和改革的更好成績，進(jìn)一步適應(yīng)、支持碩士點建設(shè)和發(fā)展的工作，自動化教研室積極加強專業(yè)建設(shè)，從各方面、各環(huán)節(jié)加大了控制與檢測類系列課程的建設(shè)工作，逐步建設(shè)成了相對穩(wěn)定的、由高學(xué)歷的、教學(xué)和工程經(jīng)驗均十分豐富的教師組成的教學(xué)團(tuán)隊，完善了課程體系設(shè)置，明顯改善了實踐教學(xué)條件，切實保證了學(xué)校新版本科專業(yè)培養(yǎng)方案中本系列課程的正常開設(shè)，課程建設(shè)和發(fā)展的態(tài)勢良好。

在控制與檢測類系列課程的教學(xué)改革過程中，教學(xué)團(tuán)隊以提高地方本科院校畢業(yè)生適應(yīng)工作的自主性和自我發(fā)展的能力為教學(xué)動力，以達(dá)到應(yīng)用型工程技術(shù)人才的培養(yǎng)目標(biāo)為最終教學(xué)目標(biāo)，教學(xué)團(tuán)隊緊緊圍繞培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用能力的教學(xué)主線，積極探索、深入實踐“工程實訓(xùn)教學(xué)法”，獲得了較為明顯的系列課程教改成績，學(xué)生對于本系列課程的學(xué)習(xí)熱情顯著提高，學(xué)生的工程應(yīng)用能力得到預(yù)期的、很大的鍛煉和提升。主要表現(xiàn)在：學(xué)生在相關(guān)考賽中，對檢測原理、檢測方法、控制原理、控制方法的應(yīng)用明顯比之前熟練，在檢測、控制系統(tǒng)的設(shè)計、搭建和調(diào)試等方面也明顯體現(xiàn)出較強的團(tuán)隊分工合作意識和工程實踐能力；學(xué)生參與相關(guān)教師的科研項目更加自主、積極，學(xué)生主持、參與各級“大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性試驗計劃項目”的積極性和能力大為提高，學(xué)生科研能力顯著增強；學(xué)生科研成果大量增長，學(xué)生發(fā)明專利的申請和成功增多趨勢明顯；學(xué)生在相關(guān)專業(yè)課程的研究生錄取考試中，體現(xiàn)出的專業(yè)素養(yǎng)和工程能力大為增強，特別是，學(xué)生在參加全國和湖南省的大學(xué)生電子設(shè)計競賽、軟件設(shè)計競賽、數(shù)學(xué)建模等競賽中取得了明顯的進(jìn)步和優(yōu)異的成績，近幾年共獲得國家級一等獎一個，省級一等獎五個，國家級、省級其他獎項共計三十余項，在同層次本科院校中處于較明顯的領(lǐng)先位置。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張世英. 新建本科院校應(yīng)用型人才培養(yǎng)的研究與探索 [J].中國大學(xué)教育，2011（02）：10-13.

[2]張敏. 基于工程素質(zhì)培養(yǎng)的《傳感器原理及應(yīng)用》系列課程的教學(xué)改革與實踐[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2013（07）：37-38.

[3]丁烈云. 順應(yīng)新型工業(yè)化道路，主動培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才[J].中國高等教育，2012 （01）：31-32.

[4]楊洋. 構(gòu)建新型應(yīng)用創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式[J]. 黑龍江科技信息， 2010（02）：56-58.