自動化專業課程教學方式改革的建議

王陳誠

（茅臺學院，貴州 遵義 564512）

自動化是關于人工與自然系統自動、智能、自主、高效和安全運行的科學與技術的一個專業。其專業課程通常包含《電路分析》《模擬電子技術》《數字電子技術》《自動控制理論》《信號分析與處理》《電機與拖動基礎》《單片機原理》《可編程控制器原理》等難度較大的課程。該專業的學生每學期會修習3 ～4 門專業課程，學習壓力較大。部分學生因課程難度較大而產生畏難情緒，導致學生的實際收獲極少。此外，由于我國大部分高考生及其家長、高中教師對大學專業的實際了解極少，因此，在專業選擇上有較大的盲目性，因此，大部分學生對自己所學能有何用武之地是非常迷茫的。盡管大多數學校在入學前會對新生進行專業介紹，但由于時間短且學生沒有實際感受，因此，效果極為有限。

自動化專業的專業課程有較為緊密的內在聯系，不同課程之間的連續性或關聯性是較明顯的，如作為自動化專業核心課程的《自動控制理論》與《模擬電子技術》《電機與拖動基礎》《復變函數與積分變換》等課程聯系非常緊密。但在目前的教學中，各個課程之間的授課相互獨立，學生缺乏對課程整體性的認知，對所學課程的應用場景更是知之甚少。以《自動控制理論》課程為例，當前教學中的重點更多傾向于數學上的推導過程，而沒有注重傳達其在工程實際中的應用場景。

該現狀的成因主要有兩點：一方面，學生在學習中缺乏主動性，只求以應付期末考試，這讓大量學生在考試后，就將忘記所學，因此，即使教師提及課程的聯系，大部分學生也難以在課堂上引起共鳴；另一方面，眾多授課教師常年教授一至兩門課程，對其他課程的內容缺乏足夠了解，難以將不同課程相聯系。因此，需要對提升學生的學習效率和專業認知水平的方法進行研究。

1 有效利用網課視頻

隨著信息化水平的不斷提升，大量網課在網絡中涌現。學界對在線教育長期存在爭議，新冠肺炎疫情期間開展的大規模在線教學將這一爭議進一步放大。網課便于學生進行預習和復習，但傳統課堂中最重要的互動無法通過網課實現，因此，網課無法替代傳統課堂。但在新冠肺炎疫情期間，全國高校的教師都被迫使用網絡進行教學，讓全國教師基本掌握了網課教學的方法，為網絡教學奠定了良好的基礎。

對專業知識的學習，需要反復閱讀和思考，但現在的學生所能進行的娛樂項目較多，難以依靠學生的自覺性學習。為強制學生預習，可在課前向學生發放優質教學視頻。為了提升預習效果，可以從三個方面進行改進。

首先，碎片化學習的方式隨著智能手機的普及成為可能，因此，近年來，碎片化學習得到了廣大學者的關注。通過將知識點在10 分鐘左右的視頻完成講解，便于學生利用碎片化的時間進行學習，也有利于學生針對單一的知識點進行復習，而不至于由于視頻過長而難以長時間集中注意力，帶來無效學習，尋找相關內容時難以著手。以清華大學的華成英老師《模擬電子技術》課程為例， 其視頻長度絕大部分控制在12 分鐘以內，這樣學生查找知識點時，可以快速通過視頻名稱找到目標視頻。其次，為避免學生無效刷視頻，應在視頻中插入習題，成為學習的檢查站，為了避免使用填空題答案難以統一和判斷題單選題可以通過少量試錯而通過的情況，使用不定項選擇題是較好的方法。最后，在布置課后作業時，利用APP 隨機抽取題目發放，題庫越大，則不同學生課后作業的重復概率越低，這樣可以有效減少學生相互抄襲課后作業的現象。

2 課程間知識聯系舉例

自動化系的專業課程內在聯系緊密，人類學習是通過將新的知識融入已有的知識體系中實現的。若能夠在新課程中將先修課程的知識點引入，則有利于學生吸收和理解新的知識點。

以《自動控制理論》（后簡稱《自控》）課程為例，其先修課程包含《電路分析》《模擬電子技術》《高等數學》等科目，利用先修課程的知識，可以將部分抽象的內容變得具體。在目前的教學中，學生即使努力掌握了課程知識，但往往只是提升了做題能力，而對于該課程的實際中的應用知之甚少，在事實上變成了“高分低能”型的學生。因此，在《自控》的教學中，有必要與其他課程知識進行聯系。下面列舉三個《自控》中的知識點與其他課程的聯系。

將非線性系統的線性化處理的知識點，與《高等數學》中的泰勒展開式和《模擬電子技術》中的二極管的微變等效電路擁有十分緊密的聯系。但是，查閱了國內使用較為廣泛的《自控》教材時，都沒有提及這個知識點在三門課程中的聯系，反而使用了學生非常陌生的例子進行說明。若能將該知識點涉及的三門課程內容相聯系，一方面，學生可以快速地理解相關內容；另一方面，也能讓學生對自動化專業的課程體系的整體性有一定的認識。

《自控》課程在進行頻率響應的講解時，可以與《模擬電子技術》課程中的放大電路的頻率相應內容緊密聯系。特別是對Bode 圖的分析，《自動控制理論》更加注重理論推導，而《模擬電子技術》進行講解時，更注重公式參數與電路元件參數的聯系，這樣可以做到理論與工程的緊密聯系。

《自控》課程中講解一階系統與二階系統時，可以用《電機與拖動》課程中直流電動機的能耗制動、反接制動時間等相關內容作為實例進行一階系統的講解。還可以將二階系統簡化為一階系統的前提條件進行分析。此外，在《電路分析》課程中，已經對過阻尼、欠阻尼、臨界阻尼的概念進行了介紹，對二階電路進行時域分析時，可以用二階電路作為實例，分析二階系統中自然頻率和阻尼在電路中對應的概念。

除上述例子外，《模擬電子技術》中積分微分電路與《自控》的基本環節、《信號分析與處理》中的濾波器在模擬電子電路中的實現，都是比較明顯的不同課程知識聯系的體現，由于篇幅有限，不再一一舉例。

3 實踐效果與難點

通過在實踐中應用上述方法進行教學后，認真預習的學生在課程開始前，對所學內容的難點能夠有較清晰的認識，能夠抓住課堂教學的關鍵內容。若在課堂學習中依然無法快速理解授課內容，也能夠較準確地提出問題。對比傳統的授課方式，學生在授課過程中對老師的授課內容不知所云，甚至無法提出問題。可見上述方法在實際教學中，對學生的學習效果有明顯的促進作用。而老師可以通過平臺獲取學生做題的正確率等信息，對于正確率不高的習題，可以在課堂上進行重點講解，從而讓教學的效率更高。

利用網絡平臺進行視頻預習和布置作業，若要做到隨機發放題目，需要教師持續擴充題庫內容，建設需要一定的周期，若授課教師數量較少的課程，建設周期會大幅增加。而網絡平臺雖然目前處于免費狀態，后續繼續必然需要學校投入資金購買使用權限，這對于教師來說有一定的不確定性，若校方沒有續費意愿或更換平臺，那教師的前期投入可能會面臨零產出的風險。

目前，本科教育中，在校教師通常教授1 ～2 門課程，對于學生在整個學習周期中涉及的其他課程的內容了解不夠深入和全面。這是在教學過程中將不同課程內容進行聯系的最大難點。為解決這一關鍵問題，組織全體教師按照培養方案，全面研究課程內容間的聯系，有序安排教師相互聽課，繼而讓教師在進行授課前，能夠目的性較強地聯系先修課程的內容，從而讓課堂教學的連續性，從單門課程擴展到整個課程體系。

4 結語

通過網絡平臺發放預習視頻、預習作業、課后作業可以提高學生的學校效果。但相關課程的資源建設需要較長時間，且需要學校持續投入資金購買網絡平臺的使用權限。

將不同課程的知識聯系起來，從多角度進行講解，可以促進學生對知識的吸收，對專業有更加宏觀的認識，值得推廣。為解決教師對自身授課外的其他科目了解不足的情況，可以通過教研室進行組織學習等方式，提升教師的教學水平。