自动化学科概论课程教学研究

徐惠钢

（常熟理工学院 教务处，江苏 常熟 215500）

学科（专业）概论课是对大学新生的专业入门教育课程，其目的是让学生在对专业深入了解的基础上，学习的目的性更明确，学习更主动，从而学得更好[1]。学科概论课程一般以工程思想教育、学风教育与学习方法教育为主，通过专业认识、人才培养方案和治学养成等模块解决“为什么学”、“学什么”、“如何学”的问题[2]。李鸿昌等[3]通过对专业导论课教学效果的对比调查发现，经专业导论课学习，学生对就业前景的认知程度提高最快，而对本专业基本情况、学习方法的认识虽有提高，但总体水平偏低；对毕业后进一步深造及本专业的发展方向等问题，随专业差异较大，一般对宽口径、行业特点不明显的专业在此问题上的认知程度较低。这个调查结果与我们在教学实践中的体会基本相同，学生对于就业前景、就业岗位最为关注，而且这个问题也比较容易通过教师的讲述为学生所理解；但作为一个专业的知识体系，往往会涉及到几十门课程，这些课程一般都需要用到较深的数理知识，既不能象科普讲座那样泛泛而谈，又难以对问题进行科学严谨的描述，学生难以真正理解。

我校自动化专业自设立就开设了自动化学科概论课，在教学实践中不断总结、研究、改进，对应用型本科自动化专业设立自动化学科概论的教学目标、教学内容、教学方法形成了较为完整的认识。

一、本科新生学科概论课的特点

1.学习目的的引导。新生对大学学习的紧张程度认识不足，以往被灌输的“高中要拼命学习，到大学就轻松了”，或者从学长那里得到的“考试只需求及格，非常容易”等误导信息容易使他们心理放松而忽略了中学到大学角色转换的困难，而一旦遇到困难就容易知难而退，继而通过网络、游戏等方式放纵自己。学生的实用主义倾向较为严重，对于未来职业及与职业联系紧密的应用技术感兴趣，而忽略了知识的连贯性，意识不到基础理论的重要性，在低年级以基础课程为主的学习中容易产生急躁、厌烦心理。

2.学习方法的形成。新生以往形成的学习习惯，所擅长的学习方法难以适应大学的学习要求。在应试教育背景下，学生往往习惯于老师从多侧面、多角度将知识讲透，通过大量习题掌握知识，缺乏自主安排学习计划的主动性、自我约束的自觉性，不适应较多存疑的课堂教学方式，较少具有怀疑和批判意识。

3.工程意识的培育。许多中学很少开设实验课，应付考试用的是“背实验”的方式；社会和家庭极少关注学生考试以外的事情，几乎没有参加企业实践的机会，因此实践能力欠缺、工程意识缺乏。对于工科学生，这种意识和能力是不可或缺的。

4.专业思想的稳定。自动化是一个宽口径的专业，学习的知识内容很多，应用范围很广，没有明确的行业应用背景，难以用通俗的描述讲清其专业内涵。学生对此专业的选择往往不是出自自己意愿，或是在没有真正了解的情况下做出的。

因此，我们在本科第一学期开设自动化学科概论课，尽可能解决这些问题或为解决这些问题打下基础。

二、教学内容的把握

在新生中开设学科概论课由于不能引入较深的高等数学知识，难以对问题进行科学和严谨的描述，从而难以揭示其真谛。同时，要在有限的学时内，想把四年中将学习的自动化科学技术的主要内容讲清楚，让学生不仅知其然，而且知其所以然也是不现实的[1]。但如讲得过于浅显，也易误导学生产生科学问题不需要高深数理知识也能懂的错觉。自动化学科概论教学内容的选择要把握以下几点：

1.理解自动化。通过易于理解的实例较深入地介绍自动化的研究内容，自动化的作用，应用领域，自动化在工业化、信息化与现代化建设中的重要性。

2.了解自动化科学与技术。介绍自动化的最基本的原理与最核心的概念，让学生建立“反馈”、“闭环控制”、“系统”等基本概念，了解自动控制原理、自动控制系统与自动控制工程各自的含义与包含的内容。有选择的扼要介绍先进的、深奥的自动化科学与技术，使学生对整个自动化科学与技术有一个较完整的了解。

3.把握自动化学科、专业的知识体系和课程体系。分析自动化学科包含的内容，给出整个自动化学科的完整知识体系和自动化专业的完整课程体系。使学生了解将来从事自动化专业工作必须具备的基本知识结构，必须掌握的基本知识内容。

4.了解自动化学科、专业的发展。介绍自动化的学科专业背景，使学生对其全貌和发展有系统了解；介绍学科中主要组成环节间的关系，建立系统的概念；介绍自动化专业与相关专业的关系，加深对自动化专业特点的理解。

三、教学方法与手段探索

从自动化学科概论课的特点和对教学内容把握的分析来看，自动化学科概论课承担了较多的任务，要实现这些教学目标必须积极探索富有新意的教学方法与教学手段,才能使课程的讲解深入浅出,达到良好的教学效果。

1.多种途径引导，激发学生兴趣。抓住学生入学阶段热情好奇的特点，通过图文并茂的课件充分展示自动化的广阔应用范围和发展前景，树立从事专业工作的信心和决心；通过参观实验室、在实验室和课堂上对一些控制系统的有趣演示、激发学生兴趣；通过毕业生的成功案例和现身说法、科技竞赛作品的展示和介绍、学科竞赛的组织安排情况介绍等确立学生致力专业学习的信心。

2.根据课程内容的不同特点，针对性地采用不同教学方法。对自动化的内涵、外延和定位，采用大量图文并茂的课件演示，并参观校内工程训练中心获得感性认识；对自动化科学与技术的基本原理与核心概念，通过生活中易于理解的案例引入，用类比的方法逐步深入，再通过教员具有切身体会的研究项目将概念讲透；对于自动化学科的知识体系、需要掌握的知识元及其相互关系，通过负反馈闭环控制系统框图用图解的方式逐一讲解；对于自动化专业的课程体系、需要学习的主要课程及其相互关系，通过实际工作中具体岗位的知识能力要求与负反馈闭环控制系统框图对应的自动化学科的知识体系对比加以说明、帮助理解；对于现代自动化科学技术和发展，结合区域经济社会的发展需求，采用讲座的形式进行选讲。

3.注重实践意识、工程意识的培养。学科概论课教师参与到专业入学教育过程中，带领学生参观实验室，与实验室指导教师分工，分小组进行讲解；在学科概论课教授过程中，重点安排一两个实验室的深入体验，由教师完整演示对一个对象的控制过程，并在教师指导下由学生一步一步跟随指导老师操作，完成这个控制过程，看到控制结果；结合工厂见习，先在运动控制和过程控制综合实验室中了解整个控制原理，再到运动控制和过程控制生产企业中实地对比了解。

4.形成系统的构图。系统的概念和方法是自动化的核心之一，在教学中通过人工实现控制过程的案例推演出实现自动控制的方法和构成，再抽象出负反馈闭环控制系统框图，进而扩展得到控制知识层的传感与检测、网络与通信、计算与处理、控制与智能、执行与驱动、对象与建模六个知识域，并细化得到每个知识域包含的知识元；同时，分析控制知识层的基础和应用领域，得到基础知识层和系统知识层的组成。在此过程中通过反复的强化，在学生脑海中形成由知识层、知识域、知识元和知识点四个层次组成的自动化学科知识体系构图，让学生在以后学习过程中清楚所学内容从何而来，用到哪去，形成理论联系实际的意识。

5.注意授课进程节奏，交流学习方法。教学中要与高等数学课程进度配合，适当拉长教学进程，在一定的高等数学（微积分）知识的基础上，将最基本的原理与最核心的概念讲清楚；对需要高深数理知识才能讲深讲透的原理、方法，只设法把涉及的科学问题讲清，解决此问题的难点讲清，或仅介绍解决问题的思路，不介绍具体解决问题的原理、方法。特别要加强与学生的学习方法的交流，把自己或别人的成功方法供学生借鉴。通过这些循序渐进的处理，增加学生信心，同时对学习自动化科学与技术的难度有一个正确的认识，促使他们学好数理知识，为今后的学习打下坚实的基础。

6.改进考核方式。改变以往主要考核知识记忆的方式，引导学生走出应试学习的怪圈，加强过程考核，培养学生发现问题、资料搜集、资料整理、分析解决问题、撰写报告以及组织协调的能力。我们的成绩评定中，平时成绩占40%，课程论文占60%；平时成绩中作业占20%，小组讨论、交流、课堂提问回答问题占20%。课程开始时就将考核方法细则告知学生，每次上课除了布置一些课后作业外，还布置一些讨论话题供学生小组讨论，下次上课时抽出一定时间由各组代表自由发言。课程论文在现代自动化科学技术选讲后布置，由学生自主选择题目；教师介绍资料搜集、整理的基本方法，科学论文写作的基本要求；然后学生分组搜集资料，讨论完成论文撰写；最后制作成PPT安排各组公开交流，由全体学生打分和教师批阅结合给出小组分数，小组成员间根据各自承担的工作相互打分确定各人成绩。汇报交流由学生组织主持，教师现场点评，学生参与热情很高。

四、结束语

在新生中开设自动化学科概论课对学生专业思想形成、学习兴趣培养、学习信心树立具有重要作用，而针对新生数理基础较为薄弱、工程意识欠缺的实际，需要在教学内容把握、教学方法与手段、考核方式上进行研究，找到适合学生的自动化学科概论课程教学方法。一种教学模式的形成需要一个反复研究改进、及时总结提高的过程，我们在自动化学科概论课程教学中作了些改革和实践，其效果虽可从学生学习热情、课堂的反应、课程论文的质量得到反应，但对专业思想、学习习惯形成的影响尚无跟踪考量，学科概论课教师还需要在课程内容的选择、教学资源的丰富等方面进行不断探讨、研究和提高。

［1］戴先中，赵光宙.自动化学科概论［M］.北京：高等教育出版社，2006：1-4.

［2］苏小林，赵巧娥.电气工程及其自动化专业概论教学研究［J］.电气电子教学学报，2010（S1）：70-73.

［3］李鸿昌，龙肖毅，赵建军.对专业导论课教学效果的调查与分析［J］.大理学院学报，2010，9（1）：88-91.