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1、中 国大学教 学 2 0 1 2 年第1 1 期 为新生开设专业实践基础课程的探索 “ 自动化专业实践初步”教学案例 汪贵平 雷 旭 武奇生 王会峰 摘 要：本文以 “ 自动化专业实践初步”专业实践基础课程建设为案例，探索高校新生工程实践能力 培养的有效方式。该课程以实验教学项目为主线，采用理论教学、实验教学、边讲边练和 自学相结合的教 学方式。让学生掌握 自动化初级工程师所需的基本知识和技能，促进其工程能力的提 高。 关键词：卓越工程师教育培养计划；专业实践基础课； 自动化；教学方法 一 、问题 的提 出 长安大学是卓越工程师教育培养计划首批试点高 校 ， 自动化 专业是 学校第一个 试点专
2、业 ，也 是国家一类 特色专业建设点。 为提高本科教学质量，从 2 0 0 7年就开 展 了 自动化 专业新 生入学情 况调查和 毕业生 需求调 查工 作。从 新生入 学情况 调查 统计来看 ：9 5 以上 的 同学对 自动化专 业根本 不了解 ，有相 当一 部分 同学还认为 自动 化就是按 控制按钮 操作 自动化设 备 。学 生没有专业 学习 目标 ，对 未来较 迷盲 。从 用人单位 需求来看 ，基本 和卓 越 工程师 教育培 养计划行 业标准相 一致 ，如果毕业 生具 有 3 5年 工作经验 则最好 。 针对 这些 问题 ， 从 2 0 0 7级起 ， 学校 就为入学新 生开 设 了 “自
3、动化 学科概论 ”理论课 程 。但 自动化专业 是一 门实 践性很强 的专业 ，理论 的概述只 能给学生宏观 的了 解，无法带来感性直观的认识。学生迫切期望尽早掌握 本专业 的实用技术和知识，希望明确毕业 自己能干什 么 ?在大学 四年该如 何学 、该 如何干 。 鉴于 学生在 不同 时期 的探 索性学 习和能力培 养应有 不同的特点和要求，从 2 0 0 8年起，我们就开始着手修订 2 0 1 0年本科培养计划的工作。根据学生认知规律，将大 学 四年专 业学习 目标逐步分解到 8 个 学期， 其 中 “自动化 专业实践初步” 专业实践课程被安排在大学一年级第一学 期。同时开展了 “自动化实践
4、初步”讲义的编写和实验装 置的研 制T作 ，“自动化专 业实践初 步 ”教材 也于 2 0 0 9 年通过了教育部 自动化分教学指导委员会的评审， 纳入 自 动化工程应用 型系 列规划教材 。“ 卓越 工程师教育培养计 8 0 汪贵平，长安大学电子与控制Y - 程学院副院长 ，教授。 划 ”启动 后，该专业基础实践课程被纳入 自动化专业卓越 工程师 培养 方案中 ，于 2 0 1 0年正式开始试点教改工作 。 二、专业基础实践课程教学目标 为适应社会经济发展对创新人才的需求，结合卓越 工程师通 用标准 、行业标准 和学校标 准 中对 学生知识 、 能力和 素质 的要 求 ，制订 了 “自动 化
5、专业 实践初步 ” 专 业基础实践课程本科工程型人才培养标准实现矩阵，其 简图如图 1 所示。 图 1专业基础 实践课程 教学 日标 入学新生已具备高中物理电学知识，本课程设置主 要是给 学生创造 感知 自动 化和动 手实践 的机 会 。通 过各 种 实验 ，让学 生在检测 、实验 、实际制 作和调 试过程 中 享受成功的快乐。在多次完成 “ 理论一实践一理论与实 践 相结合 ”的过程 中，激发 学生对专业 的学 习兴趣和求 知的欲望，培养学生基本的工程实践能力和工程素质。 课程 建设 目标 主要考 虑 了如下 四个 方面 ： (1)培养信 息获取 和职业发 展学 习能力 。 大 学学 习 是
6、一 种 “自主 学 习” ，学什 么 、怎么学 、学 到什 么程度是 由自己决定的。同时，大学一节课包含很多内容和知识 点 ，且都 不重复 ，这些与 中小 学阶段系 统的 、有督导 的 学习有很大区别，这也是有相当一部分新生不能很好地 适应大学教育方式， 自制能力不强，最终导致学业成绩 差，甚至退学的根本原因。因此本课程通过少讲多练， 在实验中发现问题，引导学生 自己查找资料、分析问题 和解决问题 ，并从中体会该如何读书、听课、记课堂笔 记和复习。使学生向自主学习转变，提高学生的自学能 力 。 ( 2 )掌握扎 实的工程 基础 知识和本 专业 的基本理 论 知 识 ，了解本 专业 的发展现 状
7、和趋 势 。 从课程 内容来 说 ， 如果把 “自动化学科概论”比作是菜谱的话， “自动化专 业实践初步”就是介绍做菜的具体方法，而且这一道道 菜都是家常菜。通过学习和实训，不仅掌握电路的基本 知识，而且了解 自动化系统常用元器件、低压 电器和部 件 的工作 原理 、主要技术 参数 、选型和 检测方 法等 工程 实用技术 基础知 识 。 ( 3 )掌握简单自动控制系统设计、实施、运行和维 护的基本 内容和程序，初步具备解决工程实际问题的能 力，并完成解决实际工程的系统化专业基本技能训练。通 过实验和制作， 掌握常用工具和仪器仪表的操作方法；通 过动手实践， 按元件、 部件和系统三个层次逐步掌握
8、控制 系统的构成和特点， 在实验中探索知识， 在实验中发现问 题，增强工程推理和解决问题的能力，进而创新思维。 ( 4 )了解工程师应具有的专业基本素质，开展团队 交流与合作。通过参观和实训，了解工程项 目的组织和 管理过程，明确工程师的角色和责任，具有应对危机与 突发事件的初步能力和有效的沟通交流能力。 综上所述，本专业基础实践课程的教学 目标是使学 生能够掌握 自动化工程师应具备的基本知识和应用技 能，学 习器件与 部件 的选 型知识 、学会 电气控 制系统 设 计和简易控制系统的集成 ，学会举一反三，初步具有设 计和调试 自动化系统的能力。 三、专业基础实践课程主要 内容 本课程 的主要
9、 内容是 作为一个 自动化 初级 工程师必 须掌握的基本知识和基本技能。 自动化 技术 的应 用涉及 各行 各业 ，最 为经 典的还是 运动控制系统和过程控制系统两大类。其中运动控制系 统中最简单且应用最广的是三相异步电动机的起停和正 反转控制；而过程控制系统中最简单且应用最广的是单 回路温度控制系统。因此，选取电气控制系统和温度控 制系统作为本课程的两个典型案例。 为使学生学会这些系统级的知识和技能，必须从基 础开始。基础 内容包括三大部分：电路的基本知识、电 子元器件 和低 压 电器 的基本知 识、 常用 工具和 电子仪器 的使用方法。 另外 ，随着计 算机技术 的发 展，Au t o C
10、 AD 已广泛应 用在 自动化系统工程设计中，它主要用来绘制电气原理 图、接线图和装配图。掌握 Au t o C AD 电气制图，有利 于新生在同一起跑线上熟悉计算机软件的操作培训，便 于学生掌握电气制图国家标准 ，在今后的学习和工作中 能熟练 地读 图和制 图。 所 以本课程紧密围绕一个软件、两个系统和三个基 础展开。其主要内容如图 2所示。 四、专业基础实践课程教学方法 “ 卓越 工程师 教育培养 计划 ” 的指 导思想 是充分借鉴 世界先进国家高等工程教育的成功经验，创建具有中国 特色的工程教育模式，通过高校和企业的密切合作，以 实际工程为背景，以工程技术为主线，着力提高学生的 工程意识
11、、工程素质和工程实践能力，培养大批各种类 型工程师。要实现此指导思想 ，使学校、学生和合作企 业在联合培养 中共赢，学校必须及时主动地做好学生在 校期间的培养工作，强化学生的工程实践能力。 本课程为激发新生对专业的学习兴趣，采用以实验 教学项 目为主线，采用理论教学、实验教学、边讲边练 和 自学相结合的教学方式组织课程教学，引导学生快乐 学习。具体来讲，课程教学内容分为四大模块：电子制 作、电气控制系统、温度控制系统和电气制图。每一模 块的教学都由 2 3次理论课和 3 - 4个实验组成，主要完 成 自动化工程师的基本知识学习和基本技能训练。 同时， 针对每一模块都设计了一个项 目，这些项 目
12、是在对应模 块的基础上的进一步拓展。每一个项 目选 2组同学 ( 每 组 3 - 4人 )来完成，每个同学只需参与其中之一，以此 作为期末答辩交流的题 目进行交流总结，可以引导学生 自主学习主动探索，进一步深化学习内容，培养学生沟 通交流表达能力和团队合作精神。 以电子制作模块为例， 其教学目标围绕 “自制直流稳 压电源的安装与调试” 这一电子产品的制作来展开。电子 制作模块理论教学内容非常丰富， 但授课学时少，因此必 须和其他教学环节 相互配合 ，引 导学 生课外主 动 自学。 开始讲授理论课前，教师就使学生明确本阶段的教 学 目标和教学形式：重点讲授第 2章的教学内容，学生 因为 目标明确
13、，学习非常认真。第 3章 内容在实验室采 81 一 i 丫 l 课程介绍l l 三个基础 第 2 童 电 路 的 基 本 知 识 第 3 童 常 用 电 子 一 兀 器 件 图 2 “自动化专业实践初步 ”的主要内容 用实物教学法和示范演示法，教师边讲学生边练，学 生很快学会 了万用表的使用方法 ，也熟悉 了部分元器 件 的基本特性 ，实训项 目 2由学生课外在开放实验室 独 立 完成 。第 9章 要求 学 生提 前预 习 ，分组 讨论 并提 出问题，教师在实验室边讲学生边练，课后学生 自行 完成实训项 目 3的报告撰写。在此基础上，完成实i) i I 项 目4 ，让学生进一步熟悉元器件和仪器
14、仪表，为电源 的制作打好实践操作基础 。 接下来教师讲解第 5章的内容 ， 学生根据 自制直流 稳压 电源 的工 作 原理 ，进 一步 熟悉 具 体要 使 用 的元 器 件 ，制订要选购 的元器件清单，到电子市场 自行采购， 了解 市场 元器件 和 直流 稳压 电源 的价格 ， 根据 实训 项 目 的要求，完成直流稳压电源的制作与调试 ， 最后根据测 试结果， 给 出自制直流稳压电源的铭牌参数，完成实训 项 目5 。通过电子制作模块各环节的有机结合 ，让学生 了解一个 电子产品具体实施的全过程，并从元件、部件 和 系统 3 个层 次 了解一 个产 品的 各个功 能部 件和 整体 之 间的 关系
15、 。 此外安排 2个项 目小组，结合电子制作，以小功率 直流稳压电源的发展趋势进行市场调研 ，完成 电子制作 模块的总结报告。课程对总结报告的基本内容进行了规 范，包括印制板厂情况介绍、印制板加工的工艺流程， 电子元器件调研总结，小功率直流稳压电源调研情况分 析与总结， 直流电源测试国家标准介绍、讲义改写建议， 小组成员任务分配与完成情况表和学习总结等。根据所 完成的总结报告各小组完成相应的演示文稿，供课程结 8 2 束 时作 答辩交流 使用 。 五、专业基础实践课程考核 考 核 的 目的是检测 学生对 某方面知 识或技 能 的掌 握 程度。根据不同的测试 目标和测试内容 ，通常采用两种 形式
16、：书面形式和面试形式。面试形式可以由表及里地 对学生的知识掌握程度、逻辑思维能力、解决实际问题 的能力、人际交往能力、领导能力等方面进行测试，同 时也提供 了老师和 学生双 向交流 的机 会 ，能使双方相 互 了解 。 鉴于大 多数新 生入学前 有家长和 老师 的严格督 导； 进入大学后，尚需逐步从应试教育向主动学习转变，本 课程采用分阶段考核。按教学内容分为五个阶段，其中 前四个阶段和四个模块相对应，第五阶段和每个同学参 与的项 目相对应 。 前四个阶段考核内容包括四个部分：作业、实验报 告、学 生评价 和教师评 价 。前两项 主要 用于对 学生学 习 过程进行 评价 ：后两项通 过在 实验 室组 织面试来 完成 ， 面试成 员包括学 生代表和 老师 ，每 次对 4位 同学 ( 2人 一 组)进行测试。面试对本阶段所学内容采用提问、实 际操作、故障设置与排除等方式进行，着重考查学生的 专业知识、专业技能和工程实践能力。通过交流，有针 对性地 指 出每 个 同学存 在
