自動化類專業(yè)創(chuàng)新型實驗教學方法研究

胡山++陳志亮++韓瑜

【摘要】針對傳統(tǒng)實驗教學方法的不足，對自動化類專業(yè)創(chuàng)新型實驗教學方法進行研究。從創(chuàng)新型課程設(shè)置、創(chuàng)新性實驗課堂、創(chuàng)新型考核評價、創(chuàng)新型實驗室建設(shè)四個方面進行分析。實踐表明，采用自動化類專業(yè)創(chuàng)新型實驗教學方法能充分發(fā)揮學生的主體作用，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，增強學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。

【關(guān)鍵詞】自動化 實驗教學 教學方法

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）06-0111-02

自動化類專業(yè)的特點在于強調(diào)理論與實踐相結(jié)合，實驗教學是提高學生實踐能力的一個主要途徑[1]。2005年，教育部高教司發(fā)布《關(guān)于開展高等學校實驗教學示范中心建設(shè)和評審工作的通知》并啟動全國的評審工作。2006年4月公布了25家首批國家級實驗教學示范中心。自那時起延續(xù)至今的十年建設(shè)，可謂高校實驗室建設(shè)與實驗教學發(fā)展的一個里程碑。近年來高校自動化類實驗教學方法得到了多層次的擴展和提升，但也存在一些問題：

（1）實驗教學從屬于理論教學

實驗課程根據(jù)理論教學的需要來開設(shè)，成為理論教學的輔助。實驗安排缺乏全局性，不能提高學生創(chuàng)新能力和運用理論知識分析問題、解決問題的能力[1]。

（2）內(nèi)容缺乏與當今時代發(fā)展相關(guān)內(nèi)容

實驗儀器更新周期過長，實驗室建設(shè)跟不上實驗技術(shù)的快速發(fā)展，學科發(fā)展的新成果、新的實驗方法不能及時融合到教學中[1]。

（3）以教師為中心，缺乏新意

學生在課堂上完全按照教師的要求開展實驗。學生的想法得不到啟發(fā)和發(fā)展，同時減弱了學生動手探索的興趣。

（4）實驗環(huán)節(jié)安排零散，不利于學生形成完整的知識體系

實驗環(huán)節(jié)的零散性，直接導致學生對整門課程的工程應(yīng)用沒有全局直觀的了解，不利于形成完整的知識體系。學生容易養(yǎng)成學過就忘，學過就放的習慣，學習效果大大降低。

在研究分析自動化類實驗教學的發(fā)展趨勢以及自動化類專業(yè)實驗教師知識、能力、素質(zhì)要求的基礎(chǔ)上，對本科層次自動化類專業(yè)創(chuàng)新型實驗教學方法進行探索。

一、創(chuàng)新型課程設(shè)置

1.系統(tǒng)性課程設(shè)置

調(diào)整實驗內(nèi)容，促進學生邊思邊學。學生在進行驗證性實驗的操作過程中，通常不愿主動思考，其主動性和創(chuàng)造性得不到應(yīng)有的鍛煉和提高，這與設(shè)計實驗教學的培養(yǎng)目標是不相符合的。有選擇地減少或合并部分驗證性實驗，適當增加設(shè)計性及綜合型實驗。調(diào)整實驗上課時間，使其盡量與理論教學同步進行[2]。

把數(shù)個單獨實驗變換成微型課程設(shè)計，從一門課程的“微系統(tǒng)”出發(fā)，通過集中實驗教學，使學生能夠?qū)υ撜n程有一個系統(tǒng)理解掌握，在相對于單個實驗更長的時間里進行實踐的訓練，使得學生能夠在比較充分的時間里消化吸收課程內(nèi)容、掌握實踐技能。避免實驗剛結(jié)束，學生就從腦海中“自動刪除”了大部分實驗知識和技能。

2.分層次課程設(shè)置

根據(jù)專業(yè)、年級設(shè)立不同的實驗教學模式和內(nèi)容。由淺入深，由簡單到復雜，由感性認識到理性認識。在學生本科學習周期中。形成一個完整的系統(tǒng)， 把創(chuàng)新理念貫穿在全過程中。

遵循上下承接、由易到難的原則，將每門實驗課程分為必修和選修兩個部分。涉及設(shè)備使用、原理驗證的部分設(shè)為必修，以演示性和驗證性實驗形式實現(xiàn)；涉及課程或?qū)I(yè)綜合開發(fā)設(shè)計的部分設(shè)為選修，以綜合性和設(shè)計性實驗形式實現(xiàn)。為提高學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，減少驗證性的實驗， 增加綜合型、設(shè)計型、研究型的實驗[3]。綜合性和設(shè)計性實驗不少于總數(shù)的三分之一。

二、創(chuàng)新型實驗課堂

1.提高課前預習比重

為改變學生依賴心理，區(qū)別于傳統(tǒng)的課上講解、課上練習方式，強化實驗前的預習。以布置任務(wù)或者提供材料的形式，要求學生在課前必須掌握相關(guān)基礎(chǔ)知識。留出充分的課堂實踐時間，讓學生打有準備的仗。

為充分調(diào)動學生的積極性，可借助計算機多媒體工具來實現(xiàn)。如選取照片、視頻等素材，將必要的實驗操作提供給學生。預習過程中發(fā)現(xiàn)的問題，統(tǒng)一在實驗課堂上解答。這樣既具有新穎性，又能避免學生的依賴性和惰性，使其具有獨立完成實驗的能力[2]。

此外，鼓勵學生參與實驗準備，設(shè)備調(diào)試。學生起輔助作用，可量力完成實驗指導書整理，實驗材料分配和擺放，實驗設(shè)備基礎(chǔ)功能調(diào)試等工作。經(jīng)過準備，學生對實驗了解更深，同時也能奇高學生綜合動手能力和安全生產(chǎn)習慣。

2.采用團隊式實驗教學

為激發(fā)學生的潛力，培養(yǎng)學生的團隊合作意識，采用團隊式實驗教學。團隊分組不能完全自由化，應(yīng)綜合考慮學生的知識背景和個人素質(zhì)[4]，保證每組動手能力均衡，具備管理和溝通能力較強的組長。

整個小組都必須樹立“共同努力，共同學習”的理念。組長起到團結(jié)隊友、組織實踐活動的作用。組長不能“獨攬大權(quán)”。優(yōu)生幫扶基礎(chǔ)較差的學生。實驗結(jié)束后，組長填寫表格，總結(jié)團隊完成情況及各人賦分[4]。

3.應(yīng)用創(chuàng)新課堂教學方法

改變課堂教學方法，教師要切實發(fā)揮主導作用，根據(jù)學生的不同情況因材施教，要求學生不僅要知其然，而且要知其所以然。多采用鼓勵式教育，形成師生之間、學生之間的互動模式，使學生手腦并用，充分發(fā)揮其主觀能動性[2]。根據(jù)課程特點和學生特色，選取合適的創(chuàng)新式課堂教學方法。如啟發(fā)式、案例式、翻轉(zhuǎn)課堂等新方法。

對于工程應(yīng)用廣泛的課題，可采用啟發(fā)式+案例式方法教學，以學生為主體，教師起引導作用。以典型案例為準，設(shè)定基礎(chǔ)目標，通過設(shè)置問題或故障，引導學生動手實踐。取代直接羅列實驗要求及步驟，教師應(yīng)通過預習及引入理論知識過程中發(fā)現(xiàn)的問題，啟發(fā)學生進行思考。學生開動腦筋，自信心和積極性都得到提高。

對于需要深入理論聯(lián)系實際的課題，可以參考翻轉(zhuǎn)課堂的教學方式。翻轉(zhuǎn)課堂是指教師課前提供教學視頻，學生自行觀看，課堂中著重進行面對面的答疑和交流，是對傳統(tǒng)教學的顛覆?，F(xiàn)在很多課程都引入了翻轉(zhuǎn)課堂，形式新穎，調(diào)動學生積極性。而對于實驗教學，不僅可將“教-學”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W-教”，更可以安排學生與教師角色“翻轉(zhuǎn)”。預習較好或參與課前準備的學生團隊，可在教師指導和幫助下，為大家做講解和示范。突破傳統(tǒng)課堂的教學局限，翻轉(zhuǎn)課堂重構(gòu)教學結(jié)構(gòu)，翻轉(zhuǎn)課堂體現(xiàn)新的教學理念。實現(xiàn)學生的個性化學習，提升課堂互動質(zhì)量與教學效果[5]。

4.開展“第二課堂”

采用課上+課下聯(lián)合教學。教師定時開放實驗室，對于想進一步深入實踐的學生，采用討論式+啟發(fā)式教學，共同深入探討。鼓勵和支持學生參加課外科技活動。激發(fā)學生熱情，提高實踐能力、創(chuàng)新能力。此外，有較強能力和意愿的學生可逐漸與教師課題、項目對接，與就業(yè)需求對接。同時，也鼓勵支持學生參與自制教學科研設(shè)備[3]，并舉辦設(shè)備維護和維修的培訓，這與提高實驗教學效果也是互相促進的關(guān)系。

三、創(chuàng)新型考核評價

建立開放的考核評價體系。注重實驗過程的考核。考核分數(shù)由過程分、數(shù)據(jù)分和能力分組成。實驗過程分涉及實驗方案設(shè)計、實驗方法、實驗操作技能、解決問題的措施。實驗數(shù)據(jù)分涉及實驗結(jié)果和實驗報告。能力分屬于附加分，涉及學生的綜合動手能力和安全操作能力[1]。良好的考核制度可以充分調(diào)動學生預習和進行實驗的積極性[2]。

此外，為了強調(diào)實驗教學的必須性和重要性，可在課程期末測試中加入實驗考核部分，包括在理論試卷中加入10%的實驗操作及數(shù)據(jù)處理相關(guān)題目，及加入相應(yīng)的實操部分考核。

四、創(chuàng)新型實驗室建設(shè)

為規(guī)范實驗室管理，提高實驗教學效果，應(yīng)持續(xù)推進創(chuàng)新型實驗室建設(shè)。如今信息化建設(shè)得到了很多實踐上的肯定，可以應(yīng)用到智能化、信息化實驗室建設(shè)中來。引入創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)化、信息化實驗室建設(shè)方案，為新型實驗方法的研究和實施提供堅實基礎(chǔ)[6]。為實驗室配備現(xiàn)代化教學設(shè)備，可為多種創(chuàng)新型教學方法的實施提供硬件支撐[5]。建立網(wǎng)絡(luò)化實驗室管理平臺，學生可進行網(wǎng)上預習，網(wǎng)上預約，網(wǎng)上提交數(shù)據(jù)。教師可進行網(wǎng)上授權(quán)，并且可以實時掌握學生實驗情況，提供必要的指導[7]。這樣減少學生依賴教師課堂講課的心理，提升了教學信息化程度，為教學當前存在的許多滯后性問題提供了可行的解決辦法[2]。

五、總結(jié)

實踐表明，自動化類專業(yè)實驗教學正逐步走出傳統(tǒng)，走向創(chuàng)新。采用自動化類專業(yè)創(chuàng)新型實驗教學方法，能夠克服許多傳統(tǒng)教學方法產(chǎn)生的弊端，充分發(fā)揮學生的主體作用，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，增強學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力，有助于更好更快地達到自動化專業(yè)教學目標，同時也更適應(yīng)當前教學及就業(yè)趨勢。自動化類實驗教學還有許多值得研究和發(fā)展的空間，應(yīng)不斷探索、不斷實踐，帶入更多新的觀點和方法。

參考文獻：

[1] 么洪飛，閆華，徐鳳霞.自動化專業(yè)開放性實驗教學模式的構(gòu)想與探究[J].高師理科學刊，2016，36（8）：81-84.

[2] 賈鶴鳴，戴天虹，吳迪.本科院校自動化專業(yè)實驗教學模式初探[J].中國教育技術(shù)裝備，2015（12）：178-179.

[3] 徐林，吳成東，陳大力，等.自動化專業(yè)三位一體實踐教學模式的探索與實踐[J].電氣電子教學學報，2009（S2）：56-68.

[4] 李德慧，康舒顏，劉賽花.基于團隊考核法的實踐課程鼓勵機制探索研究[J].大學教育，2016.10 （10）：36-38.

[5]朱宏潔，朱赟.翻轉(zhuǎn)課堂及其有效實施策略芻議[J].電化教育研究，2013 （08）：79-83.

[6] 許謹，席劍輝，王揚揚.面向航空的自動化專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)實踐教學探討[J].實驗技術(shù)與管理，2016.5，33（5）：17-20.

[7] 高軍禮，陳瑋，楊玲玲，等.建設(shè)開放性實驗室，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才[J].廣東輕工職業(yè)技術(shù)學院學報，2010.9，9（3）：57-60.

基金項目：天津職業(yè)技術(shù)師范大學教學改革與質(zhì)量建設(shè)研究項目（JGY2015-08）

作者簡介：胡山（1973—），男，副教授，天津職業(yè)技術(shù)師范大學教師，研究方向：測控技術(shù)與自動化.