基于學科競賽的自動化設計類課程群建設

常文慧　韓海花　李麗芬

摘 要：高校應用型人才培養是當前高等教育的組成形式之一，該文以自動化專業為例，通過一系列的具體課程教學實施逐步探索依托學科競賽的創新人才培養模式，以學科競賽為輔助，教學改革為主體，根據自動化專業人才培養的需求，從內容、結構和邏輯關系上分析不同課程間的關聯性，優化設計類課程的課程體系，整合教學內容和教學方法，創新教學模式，從而不斷提高教育教學質量，提高學生的綜合素養。

關鍵詞：學科競賽 設計類課程 課程群

Course Design of Automation Based on Subject Competition

Chang WenHui，Han HaiHua，Li LiFen

Abstract：The cultivation of applied talents in Colleges and universities is one of the forms of current higher education. Taking automation department as an example， through a series of specific course teaching implementation， this paper gradually explores the innovative talent cultivation mode relying on subject competition， with subject competition as the auxiliary， teaching reform as the main body. Based on the demand of automation department talent cultivation， from the aspects of content， structure and logical relationship， this paper analyzes the relevance between different courses， optimizes the curriculum system of design courses， integrates the teaching content， teaching methods， and innovative teaching mode， so as to continuously improve the quality of education and teaching， and improve the comprehensive quality of students.

Key words：subject competition， design courses， course group

1 課程教學問題分析

近年來，教育部積極推進新工科建設，作為高校，為了培養滿足企業需求的創新型應用人才，培養學生對本專業知識的系統應用能力和實踐能力，大力提倡學生積極參加學科競賽，以此為途徑提高學生對專業知識的綜合掌握水平。然而，參與學科競賽的學生數目有限，涉及到的競賽內容相對單一，因此需要高校教師在教學上進行一定的改革，合理設計教學目標和教學任務，逐步探索符合本校的應用型創新人才培養路徑。

當前高校教學中，專業課程主要通過不同的教師對本課程內容進行講授，忽略了課程間內在邏輯上的聯系，或者即使在課上提到各課程間的關聯性，但是由于課程學時的限制，無法通過具體的項目或實踐讓學生對課程間的知識進行融合和理解，因此難以對學生的知識掌握能力和實踐動手能力進行培養。基于此，本項目以自動化設計類課程為主，依托學生參加學科競賽、項目組教師指導學科競賽的優勢，采用挖掘專業課程間的關聯性、整合課程教學內容、設計教學案例和教學項目、探索新的教學方式等方法來實現自動化專業設計類課程群的建設，從而有針對性的提高學生對專業知識的綜合應用能力、自主學習能力、溝通能力及創新應用能力。

2 以學科競賽為紐帶建設課程群思路

2.1 構建專業設計類課程群

對于工科專業而言，每門專業課程不是獨立的，課程間都存在著內在的聯系，本環節通過分析自動化專業的人才培養目標和企業人才需求標準，以培養學生的應用能力和實踐創新能力為重點，從專業基礎課和專業方向課中合理選取課程，挖掘課程的關聯性和內在邏輯性，構建“自動化設計類課程群”。本課程群所選課程包括《傳感器技術與應用》、《電力電子技術》、《PLC原理及應用》、《單片機原理及應用》、《過程控制工程》，由于所選課程的講授學期不同，并且課程教學內容存在一定的前后連貫性，因此課程群建設中選擇特定的負責教師從整體上把控課程的進度調整、各課程項目設計和評價制度的整理、各課程教學目標和教學任務實施方式等內容整理，其他授課教師對所講授課程進行具體的教學實施，同時對每堂課的教學安排和教學方式等內容進行記錄和總結，為后期課程群建設的改進和模式推廣打下基礎，依據以上方式實現整個課程群的完整有序運行[1-2]。

2.2 細化課程教學內容和目標

本環節結合課程群所選課程間的內在聯系性，基于PDSIPE的教學模式，將每門課程的知識點分別從職業、場景、項目、行動幾個方面進行分解和重新構建，細化課程內容和課程目標，深入挖掘各門課程知識點的連續性和相通性，以提高學生的應用創新能力為主線，聯合設計教學大綱和教學日歷，將教學目標和教學日歷細化到教學周，從而保證整個課程群課程體系的完整實施。

2.3 以學科競賽為紐帶設計教學項目

學科競賽是高校人才培養中提高學生專業應用能力的方法之一，作為應用型本科院校，如何培養學生的專業知識應用能力和實踐能力是高校教師教學過程中需要考慮的關鍵內容。在本項目的課程群建設中，項目組教師通過對近十年學科競賽的賽題和當前學科競賽現狀等進行整理和統計，歸納總結教學項目和教學案例，將其融入到課程教學中，突出課程間的關聯性，將涉及課程門類較多的項目進行統一設計和統一評價，體現各課程間知識的綜合性和連貫性。

在課程群建設中，依據學科競賽設計教學項目和項目設計的連續性是課程群建設的重要特點，對于本校自動化專業而言，《傳感器技術與應用》、《電力電子技術》、《單片機原理及應用》是第五學期學習的課程，其中傳感器原理及應用課程對各種不同類型傳感器的原理結構和應用等知識進行講授;電力電子技術是培養學生對各種電力電子器件和電力變換電路認識的基礎性課程;單片機原理及應用要求學生對單片微型計算機的原理、單片機應用系統的設計方法及設計流程進行掌握，三門課程的實踐性和應用性均較強，在進行教學設計時，課題組教師結合本校自動化專業學生參加的“藍橋杯”電子設計與開發組和單片機設計與開發組、“博創杯”電子設計大賽、全國大學生智能汽車競賽等賽項，對賽題進行分析整理，將其融入到課程教學中，在對單門課程進行課堂教學案例設計的同時設計綜合實踐項目，從而實現學生對不同課程知識的融會貫通[3];課程群中的《PLC原理及應用》、《過程控制工程》是自動化專業第六學期學習的課程，PLC原理及應用主要培養學生的低壓電器的安裝調試技能和控制系統設計能力，在PLC的理論教學和實驗教學中，主要收集“西門子杯”中國智能制造挑戰賽中的風力發電機組偏航和變槳距控制系統、三層箱式電梯控制和飛剪控制等典型案例，結合我校THSMS-A型實驗平臺，以企業中PLC控制的典型設備為載體，優化學科競賽題目，融入教學過程，提高學生對知識的整體掌握水平。過程控制工程主要收集了“西門子杯”中國智能制造挑戰賽中反應器控制、鍋爐燃燒控制、火電廠煙氣脫硫控制等案例，結合PLC的相關知識儲備，進行過程控制案例的設計和仿真實現。在兩門課程的教學項目設計上，均對第五學期的傳感器、單片機等知識進行了融合，要求學生在項目研究過程中不斷完善功能，通過課堂討論與資料查閱，進行仿真設計，撰寫設計文稿，并在課堂上通過演講、答辯和討論等環節，集思廣益，優化作品[4]。

2.4 產教融合建設自動化設計類課程群

對于應用型高校來說，學生的知識素養應符合社會及企業的需求，從而在一定程度上避免高校培養和市場需求的脫節，這就對高校教師提出了更高的要求;此外，企業生產并非僅僅涉及某一門課程知識，而更多的是各課程或學科間的融合，因此如何將企業生產需求融入到課程教學和課程建設中是高校教師需要思考的關鍵問題。基于此，在課程群的建設中，通過校企聯合共同進行定期的師資培訓、企業導師參與部分課程教學大綱及培養方案的編寫、聯合企業導師共同設計課程教學安排和教學項目等方式對教學過程進行研究，使得整個教學更加體現應用性和實踐性。同時教師也應走進企業、了解企業，參與到企業運行中去，對當前的最新技術和企業人才需求標準進行熟悉，思考課堂教學和企業生產的關聯性，合理設計創新課堂教學過程[5]。

3 探索創新教學模式

教學模式的創新涉及課堂教學過程的創新和評價標準的創新兩個方面：

3.1 創新課堂教學過程

課堂教學過程是培養學生學習專注力和調動學生學習積極性的重要環節，如何合理設計教學過程對于課堂教學效果有著舉足輕重的作用。在課程群的教學實施過程中，課堂教學重點采用PDSIPE的教學模式，結合“翻轉課堂”和“項目教學”、“以線上教學為輔助”等方法，構建“以學生為中心”的教學氛圍，同時通過小組學習、小組討論和小組評價的方式提高學生的學習動力，充分激發學生的探索積極性。

3.2 創新評價標準

明確評價標準對于學生學習動力的提升有著積極的作用，通過將評價標準進行定量化，學生能夠更加明確學習方向和課程的學習目標。在課程群建設的具體實施中，評價標準也是一個關鍵的方面，主要涉及到項目和案例的評價，重點從以下幾個方面進行：

①項目最終產品評價：根據學生實施項目的完成度和創新性進行等級劃分。

②項目過程評價：通過項目中期檢查等方式對學生在項目實施過程中發現和解決問題的方法進行評價。

③專業能力獲得評價：如設計文檔的撰寫能力、團隊溝通能力、語言表達能力等。

④項目實施策略與方法評價：能夠對專業知識進行正確運用，利用相關知識分析問題和解決問題。

4 結語

本文以提高學生系統應用能力和實踐創新能力為主線，通過建設自動化設計類課程群的方式對部分專業課程從關聯性、結構性和邏輯性等方面進行了融合，從而避免了學生在學生中無法建立課程知識的聯系性，避免雖然學過該課程，但是面對具體項目應用時又無從下手的情況。在課程群的建設中，依托將學科競賽融入教學的方式不但很大程度上提高了學生對課程學習的欲望，而且使學生的學習更有層次性和針對性，促進學生的學習專業能力發展。

課題項目：河北省高等教育學會高等教育科學研究“十三五”規劃課題。課題名稱：以學科競賽為紐帶建設自動化設計類課程群（項目編號：GJXH2017-51）。

參考文獻：

[1]滿正行，等.建設課程群，促進系統能力培養-以西北民族大學計算機科學與技術專業為例[J].科教文匯，2020（31）.

[2]周紅標，等.自動化專業“MATLAB+”課程群建設及創新人才培養[J].大學教育，2020，11.

[3]江天亮.基于單片機和傳感器的電子秤系統教學設計與實現[J].設計與研發，2019（10）：8-9，15.

[4]韓海花，等.PLC技術及應用課程教學改革的幾點思考[J].教育現代化，2019，6（43）：43-44.

[5]吳玉程，宋燕，陳冬華，等. 新工科背景下全員協同實踐育人體系的構建與實踐：以太原理工大學新工科育人體系實踐為例[J]. 山西高等學校社會科學學報，2019，31（6）：66-70.