趙新蕖，張士磊

（1. 河南工學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院，河南新鄉(xiāng)453003；2.新鄉(xiāng)市工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南新鄉(xiāng)453003）

現(xiàn)場總線技術(shù)是20 世紀(jì)90年代興起的一種先進(jìn)的工業(yè)控制技術(shù)，是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、全雙工、多節(jié)點(diǎn)的通信總線，它的出現(xiàn)促進(jìn)了傳統(tǒng)DCS 系統(tǒng)與PLC 系統(tǒng)的融合，由此產(chǎn)生的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS 也成為新一代的自動控制系統(tǒng)，是當(dāng)前自動化技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)之一。 隨著 《中國制造2025》 的不斷推進(jìn)，現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，現(xiàn)場總線技術(shù)課程也逐漸發(fā)展為成為眾多工科專業(yè)重要的綜合性應(yīng)用型技能課程。

同時(shí)，在新工科背景下，“自動化+”培養(yǎng)體系[1]正成為自動化專業(yè)課程教學(xué)體系優(yōu)化的趨勢，自動化專業(yè)領(lǐng)域的總線技術(shù)也在不斷演進(jìn)發(fā)展。 如何更合理地設(shè)置教學(xué)目標(biāo)，更科學(xué)地構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容，更有效地開展教學(xué)活動，更客觀地評價(jià)學(xué)生知識技能的訓(xùn)練效果，使本課程更好地服務(wù)于專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，是每個(gè)教師應(yīng)該深入思考的問題。

本文以河南工學(xué)院（下文簡稱我校）自動化專業(yè)為實(shí)踐背景，針對現(xiàn)場總線技術(shù)課程在新工科背景下的“金課”建設(shè)進(jìn)行教學(xué)改革和實(shí)踐探索。

1 現(xiàn)場總線技術(shù)課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.1 缺少通用性強(qiáng)的示范性教材

現(xiàn)場總線技術(shù)是一門學(xué)科交叉性強(qiáng)、內(nèi)容豐富、實(shí)踐性強(qiáng)、偏重于系統(tǒng)集成的課程，所涉及的專業(yè)知識極其廣泛。 現(xiàn)行的現(xiàn)場總線技術(shù)教材大致可以分為綜合型現(xiàn)場總線教材和單一型現(xiàn)場總線教材兩大類。

綜合型現(xiàn)場總線技術(shù)教材的結(jié)構(gòu)，通常是先介紹數(shù)據(jù)通信和控制網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識，再介紹各種國際主流的現(xiàn)場總線技術(shù)[2]。但受限于教材篇幅和編寫團(tuán)隊(duì)的實(shí)際從業(yè)情況，存在面面俱到但又不夠深入的問題，一些涉及總線標(biāo)準(zhǔn)的核心技術(shù)和實(shí)際應(yīng)用方法的關(guān)鍵問題描述得不夠深入。同時(shí)，這種面面俱到的教材也在一定程度上抹殺了教材的專業(yè)特色。 單一型現(xiàn)場總線技術(shù)教材雖然有較強(qiáng)的技術(shù)針對性，但也存在對現(xiàn)場總線的基礎(chǔ)知識描述過度的問題。

因此，如何從自動化專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，合理選擇并利用教材，科學(xué)構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容，是一線教師需要考慮的首要問題。

1.2 傳統(tǒng)教學(xué)方法無法適應(yīng)新時(shí)代學(xué)生群體的要求

學(xué)生是教育教學(xué)活動的受體，也是教育教學(xué)過程中的主體，要真正把學(xué)生從“要我學(xué)”的被動學(xué)習(xí)狀態(tài)激發(fā)為“我要學(xué)”的主動學(xué)習(xí)狀態(tài)，就需要教師先認(rèn)真研判學(xué)情特點(diǎn)，做到對癥下藥、因材施教。

目前，“00 后”學(xué)生已成為在校大學(xué)生的主體。 他們出生、成長在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，這使得他們形成了獨(dú)特的互聯(lián)網(wǎng)思維和學(xué)習(xí)習(xí)慣。同時(shí)，按照我校自動化專業(yè)人才培養(yǎng)方案的課程教學(xué)進(jìn)度，現(xiàn)場總線技術(shù)課程通常被安排在第6 學(xué)期，學(xué)生面臨即將就業(yè)或考研的問題，加之課程本身內(nèi)容晦澀、能力提升的周期較長，難免會對課程學(xué)習(xí)產(chǎn)生一定的負(fù)面影響。 從以往的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)看，學(xué)生很容易出現(xiàn)學(xué)習(xí)上的虎頭蛇尾，課堂教學(xué)的配合度和效果隨著課程的推進(jìn)和深入越來越差。

因此，如果仍然采用傳統(tǒng)的課堂2.0（PPT+粉筆）教學(xué)模式，顯然難以適應(yīng)“00 后”學(xué)生的感官需求，無法保證學(xué)習(xí)效果。要想提高學(xué)生的課堂體驗(yàn)滿意度，激發(fā)學(xué)生主動參與課堂教學(xué)活動的熱情，需要教師更科學(xué)地設(shè)計(jì)課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，提高課堂教學(xué)的情景體驗(yàn)，豐富教學(xué)手段和知識表現(xiàn)形式，才能更好地抓住學(xué)生的注意力，提升課堂教學(xué)效果。

1.3 傳統(tǒng)的考核評價(jià)方式無法真正反映學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)效果

目前，過程性評價(jià)和期末測試相結(jié)合的課程考核方式已成為主流，相較以前單憑期末測試的方式評價(jià)學(xué)生，評價(jià)結(jié)果的客觀性已經(jīng)有所提高。 但是，過程性評價(jià)的具體形式仍主要以平時(shí)作業(yè)、 階段性測驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告等書面考核的形式體現(xiàn)，而期末測試大多也采用筆試形式。 這種明顯偏重筆頭的考核形式顯然無法真正反映出學(xué)生的實(shí)際能力和學(xué)習(xí)效果，更無法完全避免學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中相互之間的過度依賴、 重理論輕實(shí)踐，進(jìn)而出現(xiàn)高分低能的問題，這顯然不利于培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考意識和能力，不利于培養(yǎng)學(xué)生自行分析解決工程問題的能力，無法很好地達(dá)成應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

2 新工科背景下現(xiàn)場總線技術(shù)課程應(yīng)用型“金課”建設(shè)的總體設(shè)想

新工科建設(shè)“復(fù)旦共識”中指出我國高校要加快建設(shè)和發(fā)展新工科[3]，樹立創(chuàng)新型、綜合化、全周期工程教育“新理念”，探索實(shí)施工程教育人才培養(yǎng)的“新模式”，為傳統(tǒng)工科專業(yè)的人才培養(yǎng)模式改革和人才培養(yǎng)方案的修訂指明了大方向。

2018年11月，教育部高教司司長吳巖提出了建設(shè)中國“金課”[4]的新要求，并明確了“金課”要滿足“高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度”的標(biāo)準(zhǔn)，為解決教師如何將人才培養(yǎng)模式改革落實(shí)到課程教學(xué)中的問題提供了思路和方法。

具體到現(xiàn)場總線技術(shù)這門課程，要想全面落實(shí)創(chuàng)新型、綜合化和全周期工程教育的“新理念”，真正打造出滿足“兩性一度”的“金課”，就必須認(rèn)真研讀自動化專業(yè)的人才培養(yǎng)方案，結(jié)合學(xué)校的實(shí)際情況，合理制定課程的教學(xué)目標(biāo)，并按照OBE 理念[5]科學(xué)設(shè)置課程內(nèi)容、 積極探索新的課堂教學(xué)模式和更加貼近學(xué)生學(xué)情的課程評價(jià)方法，對課程做一次全面改革。

3 課程教學(xué)改革的具體做法

3.1 緊貼人才培養(yǎng)方案制定“三級進(jìn)階式”能力培養(yǎng)目標(biāo)

現(xiàn)場總線技術(shù)在不同專業(yè)領(lǐng)域?qū)θ瞬排囵B(yǎng)目標(biāo)的貢獻(xiàn)不同，在認(rèn)真研究我校自動化本科人才培養(yǎng)方案的基礎(chǔ)上，結(jié)合我校本課程教學(xué)資源的實(shí)際情況，將現(xiàn)場總線技術(shù)課程的知識目標(biāo)、 能力目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)進(jìn)行重新整合凝練，并最終確定了本課程的“三級進(jìn)階式”能力培養(yǎng)目標(biāo)。

以培養(yǎng)學(xué)生閱讀并理解現(xiàn)場總線的協(xié)議/規(guī)范/標(biāo)準(zhǔn)、初步設(shè)計(jì)一般設(shè)備的以太網(wǎng)/現(xiàn)場總線通信接口為初級能力目標(biāo)； 以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立從事工業(yè)通信系統(tǒng)運(yùn)行、管理與維護(hù)的基本能力為中級能力目標(biāo)；以培養(yǎng)學(xué)生有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力，能跟蹤技術(shù)發(fā)展前沿，并具備一定的創(chuàng)新能力為高級能力目標(biāo)。

3.2 基于OBE 理念以“三元融合”模式重組課程內(nèi)容

按照以“應(yīng)用型能力培養(yǎng)”為落腳點(diǎn)的OBE 教學(xué)理念，依據(jù)三級進(jìn)階式能力培養(yǎng)目標(biāo)，從理論與實(shí)踐兩部分綜合考量，最終確定了以我校的新鄉(xiāng)市工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為依托，以循序漸進(jìn)的能力培養(yǎng)模式為原則，將課程內(nèi)容分解為基礎(chǔ)知識模塊、知識融合模塊和工程實(shí)戰(zhàn)模塊三部分。

“基礎(chǔ)知識模塊”主要用來解決學(xué)生在前期學(xué)習(xí)過程中基礎(chǔ)知識掌握情況層次不一的問題，使每個(gè)學(xué)生在課堂開始之初的十幾分鐘內(nèi)，基本達(dá)到“向知識基礎(chǔ)看齊”的目的；“知識融合模塊”主要用來幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)重要知識點(diǎn)的融合，以典型現(xiàn)場總線的基礎(chǔ)能力培養(yǎng)為主，輔以具有時(shí)代特點(diǎn)的新知識，在開闊學(xué)生視野的同時(shí)，幫助學(xué)生在融合中提升駕馭知識、解決問題的能力，逐步形成自己的知識能力，基本達(dá)到“變知識為能力”的目的；“工程實(shí)戰(zhàn)模塊”從傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目出發(fā)，開發(fā)具有一定前沿性的、貼近工程實(shí)際的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并提出符合學(xué)情，又兼有一定挑戰(zhàn)性的實(shí)驗(yàn)要求，基本達(dá)到“知識能力進(jìn)階”的目的。

3.3 “PDPS+學(xué)生主導(dǎo)”的教學(xué)模式探索

為了提高課堂教學(xué)環(huán)節(jié)的效率，充分凸顯學(xué)生在課堂教學(xué)活動中的主體地位，我們將面授教學(xué)的教學(xué)活動分解為： 課前預(yù)熱 （Preheating）+學(xué)生討論（Discussing）+教師講解（Presentation）+學(xué)生總結(jié)（Summary）四個(gè)環(huán)節(jié)，以掌握重要知識點(diǎn)為出發(fā)點(diǎn)，以突出應(yīng)用型能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，以項(xiàng)目模塊化為依托，通過“生-師-生”的角色互換，充分調(diào)動學(xué)生參與的積極性、主動性，真正做到在充分發(fā)揮學(xué)生主體作用的同時(shí)，提高課堂教學(xué)效率和質(zhì)量。

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展為靈活多樣的現(xiàn)代教育技術(shù)的實(shí)現(xiàn)提供了保障，同時(shí)也更加適合“00”后學(xué)生的信息獲取習(xí)慣。 為了充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)多種媒體形式融合的優(yōu)勢，合理安排知識點(diǎn)與授課方式，我們充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開展教學(xué)，并建設(shè)了能夠覆蓋本課程主要知識點(diǎn)、兼顧相關(guān)專業(yè)課程的網(wǎng)絡(luò)課程體系，彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)系統(tǒng)的不足。 對于每節(jié)課的基礎(chǔ)知識點(diǎn)，主要以PPT 課件為依托，充分發(fā)揮其信息量大的優(yōu)勢，讓學(xué)生在自學(xué)和討論中學(xué)習(xí)。對于每節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)，則主要以短視頻、 微課的形式呈現(xiàn)，發(fā)揮其生動形象的優(yōu)勢，通過學(xué)生的看和聽，加上教師的講，促進(jìn)學(xué)生對課程重難點(diǎn)知識的理解和掌握。 網(wǎng)絡(luò)資源課程的線上討論板塊，主要用來輔助提高課堂教學(xué)的內(nèi)涵和外延，教師通過提出有一定深度的討論主題來激發(fā)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，學(xué)生也可以針對課堂教學(xué)內(nèi)容做進(jìn)一步的交流，以此來保障每個(gè)學(xué)生在學(xué)習(xí)中都能跟上教學(xué)節(jié)奏。

3.4 凸顯課堂實(shí)效的形成性考核評價(jià)機(jī)制

以學(xué)生為核心的考核是對學(xué)生課程學(xué)習(xí)掌握程度的評價(jià)，科學(xué)合理有效的考核評價(jià)方案是“金課”建設(shè)質(zhì)量的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)[6]。 為了更加及時(shí)、客觀地評價(jià)學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況，在形成性評價(jià)機(jī)制中充分體現(xiàn)學(xué)生在課堂教學(xué)中主體作用的發(fā)揮情況，參照行動導(dǎo)向法[7]對過程性評價(jià)機(jī)制進(jìn)行了改革，除了保留平時(shí)作業(yè)、階段性測驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)考核外，還加入了課堂活動這一環(huán)節(jié)，占過程性評價(jià)的20%。

課堂活動評價(jià)的具體形式會根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，力爭做到合理、可信、可操作?？紤]到初級能力培養(yǎng)的內(nèi)容相對簡單，在教學(xué)中課堂活動多體現(xiàn)為課堂提問、搶答或隨堂小測等形式；對于中級能力培養(yǎng)的內(nèi)容，課堂活動則會采用課堂討論、 分組任務(wù)等形式；對于高級能力培養(yǎng)的內(nèi)容，課堂活動則較多地采用你問我答的方式，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、敢問會問、敢于嘗試的能力和勇氣。

4 結(jié)語

實(shí)踐證明，我校在自動化專業(yè)的現(xiàn)場總線技術(shù)課程教學(xué)中，以培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力為導(dǎo)向，以應(yīng)用型“金課”建設(shè)為目標(biāo)，以O(shè)BE 理念為指導(dǎo)，科學(xué)構(gòu)建了教學(xué)目標(biāo)、重組了教學(xué)內(nèi)容、改革了教學(xué)方法和評價(jià)機(jī)制，取得了較好的教學(xué)效果，較好地達(dá)成了課程的教學(xué)要求。