協同理論在自動化類課程教學改革中的應用探討

石慶升, 魯 可, 臧 義

(河南工業大學 電氣工程學院, 河南 鄭州 450001)

協同理論在自動化類課程教學改革中的應用探討

石慶升, 魯 可, 臧 義

(河南工業大學 電氣工程學院, 河南 鄭州 450001)

隨著自動化知識體系更新的要求,加之課時和學生知識背景的限制,亟須探討應用新教學思想。針對教學系統呈現出的自組織特性,將協同理論的思想引入自動化類課程教學過程中,探討了教師間、師生間、學生間及校企間4種可操作性強的協同教學方式。實踐證明,通過對上述協同教學方式的初步應用,教師的教學主動性和學生的學習積極性顯著提高,教學效果大大改善。

協同教學； 自動化專業； 教學改革

自動化是關于一切人造系統自動、智能、自主、高效和安全運行的科學與技術。自動化領域所具有的普遍應用性和廣泛滲透力的特點,奠定了其在國家發展、社會進步中的不可替代的重要地位,自動化水平的高低成為衡量一個國家現代化程度的重要標志。

近年來,電子技術、計算機技術、網絡技術、電力電子技術、電氣技術等的快速發展,加速了自動化產品的更新換代,也對自動化類專業教育知識體系的更新提出了新要求。為順應這一新要求,必須引入新理論,探索其在自動化類課程教學中的應用。在實踐過程中,我們發現自動化類課程教學系統日益呈現出自組織的特性。針對這一特性,筆者在自動化類課程教學過程中引入協同理論,探討了教師與教師、教師與學生、學生與學生及學校與企業等4種可操作性強的協同教學方式。

1 協同理論的基本思想

協同理論1976年由德國著名物理學家、斯圖加特大學教授赫爾曼·哈肯提出[1]，目前,已逐漸形成和發展成為一門新興學科,是系統科學的重要分支理論。協同理論表明,系統能否發揮協同效應是由系統內部各子系統的協同作用決定的,協同得好,系統的整體性功能就好。協同效應的形成應具備以下4個條件:系統必須是開放的；系統的外部作用可通過其內部機制產生效用；系統內部要素之間有非線性的相互作用；漲落促使著系統自組織有序結構(或耗散結構)的產生及發展。只要這4個條件具備,系統內部就會在沒有外部指令的情況下具有自組織功能,形成協同效應。

從教學系統來看,教學諸要素之間具備了上述條件,就會形成了協同效應。然而,要使教學系統這一協同系統能順利運行,必須將其納入相應的運行背景中[2]。

2 協同理論在自動化專業課程教學中的應用

2.1 教學現狀

在現有自動化專業課程教學過程中,由于教學及學習等慣性思維,教學系統的教師、學生等子系統之間存在一定的孤立現象,有待形成協同效應。具體表現在:

(1) 教同一門課程的教師之間溝通不充分,缺乏經驗交流，同門課程的教學內容并不完全一致,導致教學大綱形同虛設；

(2) 師生之間往往只有上課時的短暫互動,課下缺乏深入的交流，由于教師平時教學科研工作比較忙,學生的課業也比較繁重，因此除了課堂時間,很難有共同的時間段來進行復習指導，教師不能及時得到學生的反饋,學生也覺得教師難以聯系；

(3) 學生之間缺乏學業交流,對課程內容缺乏討論,只對作業或考試內容感興趣，學生除了一起上課,課下一起做作業之外,沒有其他的交流活動；

(4) 學校和企業之間只有實習時的短暫交流,走馬觀花,教學內容與生產實際嚴重脫節,學校對于如何培養適應企業需要的合格畢業生缺乏深入的溝通。

因此我們嘗試將協同理論應用于教學過程中,使得各個子系統(如教師、學生、企業等)相互開放,協同教學,形成一種動態平衡的自組織系統,見圖1。

2.2 四種協同模式在教學中的應用

2.2.1 教師之間的協同

教學是一項系統性很強的工作。要根據教學改革和教學任務需要,建設由教學水平高、學術造詣深的教師組成的教學團隊[3]。事實上,參與協同教學模式的教師有著不同的特點及不同專業的背景,能對某一個共同知識點來進行全面補充和論證,并且還可以采取不同學科和不同專業間的合作,更加有利于知識多方向發散[4]。為實現教師之間的協同,我們按照課程體系建立了不同的課題組,每個課題組2～3名教師,承擔同一門課程或相似的幾門課程的教學任務。同一課題組的教師共享教學資源,共同制定教學大綱,共同分享教學經驗,相互幫助,相互競爭,形成良性循環。教師之間建立微信群,平時可以隨時在群里進行教學交流,還可以將自己的教學心得體會和別人的優秀教研文章發到朋友圈,引發閱讀討論。這種方式充分利用了現代通信手段,既增進了同事之間的感情,又促進了教學經驗的交流與傳播。

2.2.2 學生之間的協同

為了加強學生之間的協同,我們嘗試改革教學模式,充分提高學生的學習主動性。

(1) 在課程教學環節中增加團隊合作的項目。項目教學法就是把真實項目或者虛擬項目引入教學中,師生按照項目運作要求設計教學過程,學生在教師指導下完成項目運作并實現項目預期目標,從而培養學生職業能力的教學方法[5-6]。在多元協同教學模式下,教師首先要根據教學目標與教學內容設計實驗項目[7]。我們每門課程盡可能安排一個綜合設計的項目,要求學生按照小組進行項目的設計與實現。通過小組分工,每個學生可以根據自己的特長進行項目的設計,并通過與小組成員之間的交流,取得更好的學習效果。例如“軟件技術基礎”課程要求設計一個小型的軟件開發項目,學生3人一組進行項目設計,最終提交設計報告并進行課堂答辯。學生可以充分發揮團隊合作精神,實現協同發展。

(2) 嘗試在小班教學中讓學生自己講課。協同教學是小班化教學中的一種新型的課堂教學模式[8]，學生由被動聽課變為主動講課,充分發揮主觀能動性,積極參與到教學過程中來。例如,在“城市軌道交通概論”這門課中,由于是新專業,只有一個教學班,可以采用部分章節的教學內容交給學生自己準備課件,自己講課。學生通過主動查找資料,制作課件,再講授給其他學生,得到全方位的鍛煉。

(3) 嘗試讓高年級學生帶動低年級學生,實現滾動發展。所謂協同學習是指多個學習者在共同完成同一個學習任務的過程中,發揮各自的認知特點,相互討論、相互幫助、分工合作,學習者在同伴緊密溝通與協調合作的過程中逐漸獲得對學習內容的深刻理解和掌握,進而完成對知識的建構[9]。例如,我們建立了貝加萊實驗室興趣學習班,為貝加萊學界聯盟競賽培養競賽團隊,儲備人才,實現梯隊建設。學習班成員涵蓋我院4個專業,覆蓋4個年級,目前人數近50人。在教學方式上,以高年級學生授課為主,低年級學生自主學習為輔,每周進行一次集中學習,平時由學生根據課余時間來實驗室進行自主學習。同時,建立貝加萊實驗室QQ學習交流群,師生共建,隨時交流。高年級學生在教學中得到鍛煉,低年級學生在學習中得到幫助提高,實現學生之間的協同。

2.2.3 師生之間的協同

為了加強師生之間的協同,我們按課程和班級建立了師生學習QQ群。學生可以隨時在QQ上提出問題與教師進行交流。由于現在QQ非常普及，使用方便,手機在線模式更是可以使學生隨時隨地暢所欲言,不必拘泥于面對面的交流。這對于一些個性內向、不愿表達的學生來說,是一種比較好的交流方式。每堂課之后師生都可以在QQ群里討論今天的授課內容,有哪些不懂的地方,或者有哪些需要改進的地方,都能得到及時的解決。通過互動聊天,教師可以隨時了解學生的動態和需求,學生也可以及時得到解答,并且這樣的交流方式更像朋友,增進了師生之間的感情[10-11]。

2.2.4 校企之間的協同

為了加強校企之間的協同,我們建立了多個校外實習基地,通過進行參觀實習,進一步加強校企之間的交流。通過讓企業負責人為學生做學術報告,介紹自動化專業發展現狀和目前企業對自動化專業人才的需求,使得學生學習更有目的性和主動性。通過學生深入企業進行參觀實習,了解課本知識在實際生產中的應用,達到學以致用的效果。例如我們把自動化專業軌道交通信號與控制方向的學生安排到鄭州市捷安高科進行參觀實習,通過參觀虛擬沙盤、模擬駕駛艙和計算機聯鎖,加深理解軌道交通信號控制的實現過程。實踐教學是高等教育的重要環節,需要合理設計與架構實踐教學體系,不斷提高實踐教學的水平與質量,為提高軌道交通技術人員的職業素質提供良好的培養手段[12]。

3 結束語

通過將協同教學理論應用于自動化專業教學改革中,我們發現教師教學水平得到了提升,學生學習興趣得到了提高,校企之間合作得到了增強,課程教學效果得到了明顯改善。協同理論的自組織性和協同效應為自動化專業課程改革提供了新的思路。

References)

[1] 羅生全,趙正.協同輪在教育科學研究中的應用及其方法論意義[J].綿陽師范學院學報,2004,23(1):44-46.

[2] 郭俊風.從協同學原理透視課堂教學三要素及其背景[J].焦作師范高等?？茖W校學報,2008(2):63-65.

[3] 謝開勇,謝寒.基于產學研協同的高校教學團隊建設創新探討[J].廣西師范大學學報,2014(4):133-139.

[4] 陳媛.協同教學模式在開放大學教學實踐中的應用[J].中國成人教育,2014(9):140-141.

[5] 尤瀾濤,曹紀清,王春華，等,基于協同教學的學期項目教學[J].大學教育,2014(2):121-122.

[6] 王鋒,王爛輝.本科生科研能力“多元協同”培養欄式探析[J].潮州師范學院學報,201l,33(4):108-112.

[7] 湯宗健,梁革英.多元協同學習實驗教學模式的實踐探索[J].實驗技術與管理,2014,31(5):11-13,23.

[8] 王底亞.小班協同教學中打造輕負高質課堂淺談[J].素質教育，2014(28):43.

[9] 劉罡白,成杰.協同學習:促進教師群體專業發展的新機制[J].當代教育科學,2010(9):33-39.

[10] 崔宏巍,朱方來.多層次協同式實踐教學平臺構建與研究[J].實驗技術與管理,2014(3):143-146.

[11] 周葉中,羅教講.從市場需求看我國高等人才培養模式的改革[J].武漢大學學報：人文社會科學版，2000(6):830-836.

[12] 傅維利.培養學生的實踐能力:推進素質教育的重點[J].中國教育學刊,2005(12):45-46.

Application of synergistic theory in course teaching reform of automation major

Shi Qingsheng, Lu Ke, Zang Yi

(College of Electrical Engineering, Henan University of Technology, Zhengzhou 450001, China)

With the renewal of automatic knowledge system and limitations of class and students’ background knowledge, the new teaching thought should be adopted into the teaching process.Considering the self-organization characteristics of teaching system, the synergetic theory is adopted into the course teaching of automation major,and four cooperative teaching modes are proposed. The practice result shows that after the application of proposed cooperative teaching modes,teachers’ teaching initiatives and students’ enthusiasm are significantly lifted, and the teaching effect is quite improved.

synergistic teaching; automation major; teaching reform

2014- 12- 28

河南省特色專業項目(002052);河南工業大學校級優培專業項目(002086)

石慶升(1981—)，男，山東沂水，工學博士，副教授，主要研究方向為工業優化控制、新能源節能技術.

E-mail：hautsqs@qq.com

G642

A

1002-4956(2015)7- 0030- 03