工程实训教学法在基于学生工程应用能力培养的控制与检测类系列课程教改中的实践

【摘 要】依据高等教育的教育目标，湖南理工学院信息与通信工程学院自动化教研室控制与检测类系列课程的教学团队，结合新版本科专业培养方案的制订，根据课程教学资源特点，在课程教学的各个方面和课程教改过程中，积极凝练、推广应用“工程实训教学法”，取得了较好的课程教学和教改效果，达到了培养、提高学生工程应用能力的教学改革目标。

【关键词】控制与检测类系列课程 工程实训教学法 工程应用能力培养 教学改革与实践

1 引言

在湖南理工学院2010版本科专业培养方案新一轮的制订中，依据自动化专业应用型工程技术人才的培养目标，结合本学院自动化专业发展和建设的历史前沿，及现阶段本学院自动化教研室师资配置、实验室建设现状等教学资源条件，在原有的自动化专业工业过程控制方向基础上，增设了检测技术与仪表方向。控制与检测类系列课程是自动化专业两个专业方向的专业基础课和专业方向课，课程门数较多，课程内容丰富，课程的理论性和实践性都很强，涉及学生人数众多，是各专业方向要求较高的支撑课程，本系列课程教学质量的优劣直接影响到专业人才培养目标的具体实现。且课程的开课时间大都安排在大学三、四年级，从培养学生专业素养过程来看，课程的授课对象正处于从学习基础理论知识阶段到专业技能形成阶段的转向时期，若能在本系列课程的教学过程中，进行合理的教学设计，以学生的工程应用能力培养为中心，将对学生工程应用能力的培养和逐步形成起到关键的促进和保证作用。

2 系列课程教改的基本内容

2.1更新教学理念

在高等教育大众化的背景之下，地方本科院校的教育目标也逐渐定位为培养“宽、厚、广”型的应用型工程技术人才。为此，自动化教研室控制与检测类系列课程的教学团队在课程教学中及时调整了教学理念，加大了课程改革力度，着力强化实践教学环节，让学生在实验、实训中，充分消化掌握课堂所学理论，积极培养学生解决实际工程问题的思维能力和实践能力。

2.2合理规划课程体系

在高校教育教学改革的大力推行和学校专业培养方案的最新调整下，本系列课程的设置旨在培养自动化专业学生掌握工业过程控制及自动化检测与仪表、电力电子技术及信息处理等方面的知识，能在工业过程控制、电力电子技术、检测与自动化仪表、电子与计算机技术、信息处理、技术管理与决策等领域从事系统分析、系统设计、系统运行、科技应用等方面的工作，以满足当前信息技术大发展对智能检测和自动控制技术方面专业人才的需求。

目前结合两个专业方向的具体需求和教学的具体实施，信息与通信工程学院、自动化教研室在充分开展到资深院校相关专业的调研，请进资深教授、工矿高级工程师进行广泛研讨和切实考虑市场短、长期人才需求的基础上，合理地构架起了不同专业方向的控制与检测类系列课程的课程体系，以确保专业培养目标的具体实现。

2.3整合课程教学内容

针对学校新本科专业培养方案中课程的教学学时的变化，本系列课程教学团队在课程开设时大都选择了有较宽专业覆盖面和一定理论深度的国家级规划教材或相关领域的经典教材，且在教学过程中，充分考虑各专业方向课程的教学计划和要求，经过教学团队教师的认真研讨，对部分课程的教学内容进行了适当整合、更新，力求在规定的教学学时内既完成教学计划要求的基本教学内容，又能将控制与检测技术的最新理论成果、最新技术动向反映在课堂教学中。

3 “工程实训教学法”在控制与检测类系列课程教改中的实践

为积极响应教育部“质量工程”建设的号召，教学团队着力加强了课程教学改革的力度，且在多年的教学实践中深刻认识到：课程教学质量的提高和“培养学生工程应用能力”教学效果的显现，关键在于教学过程的精心设计和教学方法的改进、凝练。教学团队在课程教学过程中，除继续采用多媒体课件与传统板书相结合的教学方式外，课程教学团队针对本系列课程实践性都很强的特点，经过广泛探讨、认真研究和积极实践，将在工程实践过程中为实现既定工程目标而经常采用的任务驱动与合作探究方式应用到课程教学中来，凝练形成了课程教学的“工程实训教学法”。具体实施时可通过在若干个由相关课程教学内容组织而成的工程任务的驱动下，学生自主分组合作，共同探求实现方案，并在课堂上，在老师的指导下，集体对提出的方案进行评估的方式而实现。例如：在《传感器原理及检测技术》《测控系统》《嵌入式系统开发技术》等课程开设时，我们可以温度或湿度的检测与控制的教学为例，针对学生兴趣并结合实际应用价值，拟出题目为设计一个给定环境（如图书馆、蔬菜种植大棚等）的温度或湿度检测、控制系统的工程任务；又例如：在《现代控制理论》《过程控制》《可编程序控制器》《工厂电气控制技术》等课程开设时，以液位控制的教学为例，给出题目为设计一个给定工业过程中（如四容水箱、某汽包锅炉等）的液位控制系统的工程任务，根据系统的功能、应用范围和技术参数指标等，要求学生从检测原理、检测方法、控制原理、控制方法、系统硬、软件设计、性能指标、工程造价与安装维护等各个设计分项进行设计和论证。在课外时间，在教师必要的引导下，学生以工程任务为驱动，自主形成若干个设计团队，各团队学生又可在总工程任务中，根据自身专长和兴趣，以个人或小组的形式，选择完成一个或多个设计分项，也可多小组选择完成同一个设计分项，但必须分别形成各自的设计方案。最后在课堂上进行集中讨论，每个团队就自己提出的系统设计方案进行答辩，教师与学生们一起针对各方案进行讨论和评估，以期寻求到系统的最佳设计方案。这种“工程实训教学法”始终基于课程的教学内容，紧密围绕工程任务最佳实现的主线，在教与学的过程中突出了以学生为主体，以工程实现为目标的教学思想，可极大地调动学生学习课程的主动性，学生的工程应用能力也可以得到极大的锻炼和提高。

控制与检测类系列课程的实践性都很强，在以往的教学模式中，本系列课程主要以课堂理论讲授为主，开设的课程实验也多是验证性、小型综合性实验，在控制与检测技术发展迅猛的现今，这对学生创新意识及工程能力的培养越来越突显着局限性，难以满足现在课程建设对实践教学的要求。进一步完善实验教学内容，提高实验课质量，合理设计、加强实践实训环节，既是保证、提高本系列课程教学质量的重要手段，也是培养学生工程应用能力的重要途径。为此课程教学团队在尽量多争取学校建设经费投入，新建、扩充专业实验室的基础上，在与实验室实验教师密切沟通和深入研讨之后，拟在各实验室现有实验设备的基础上，通过自行设计、开发实验箱板等方式，并充分利用学院机房计算机资源的优势，结合虚拟系统的开发与应用，把实验项目、内容进行扩充，通过一些综合开发应用的实验，培养学生解决实际工程问题的思维和动手能力。另外，考虑到本系列课程之间的关联，可将单片机与嵌入式系统、PLC、虚拟仪器、测控系统、实用网络技术等课程的相关内容进行联合，设计一些选做的、较大型的综合性实验。实验的组织形式除了让学生按照实验计划中的课时完成实验大纲要求的实验外，针对设计开发、综合性实验，同样可采取“工程实训教学法”，教师下达任务，让学生在实验室规定的、开放的时间内完成。

“控制系统或仪表检测系统设计”是在基本完成控制与检测类系列课程的课堂理论、实验教学之后，安排学生集中时间进行的较为综合性的实训环节，对进一步培养学生的专业素质、提高学生的工程应用能力起到十分重要的作用。目前在我院自动化专业的两个方向都已经开设了这个综合实训环节，教学团队教师经过认真研讨，制定出了课程设计大纲和实训具体安排，仿照实际工程设计、操作流程，要求学生根据既定的工程任务，将所学理论知识进行实践的糅和，完成实际系统的方案设计和实物搭建。整个课程设计完成过程是“工程实训教学法”在系列课程教改中再一次地、有效地实施。

同时，把团队教师参与的有关的科研项目的信息引入到课程教学中来，在教师引导下，在学院的学生创新基地、实习基地和一些学科实验室中，积极创造条件让有能力有兴趣的同学直接参与到工程项目的研究中来，既可以十分直接地提升学生的专业志趣也可以更加充分地锻炼、提高学生的工程应用能力，这同时也是对“工程实训教学法”在课程教学改革应用中的进一步的充实。

4 “工程实训教学法”在控制与检测类系列课程教改中的现阶段实施成果

湖南理工学院信息与通信工程学院自2009年7月重新组建后，全面开展并通过了新增硕士点的建设和验收工作，为取得课程建设和改革的更好成绩，进一步适应、支持硕士点建设和发展的工作，自动化教研室积极加强专业建设，从各方面、各环节加大了控制与检测类系列课程的建设工作，逐步建设成了相对稳定的、由高学历的、教学和工程经验均十分丰富的教师组成的教学团队，完善了课程体系设置，明显改善了实践教学条件，切实保证了学校新版本科专业培养方案中本系列课程的正常开设，课程建设和发展的态势良好。

在控制与检测类系列课程的教学改革过程中，教学团队以提高地方本科院校毕业生适应工作的自主性和自我发展的能力为教学动力，以达到应用型工程技术人才的培养目标为最终教学目标，教学团队紧紧围绕培养学生工程应用能力的教学主线，积极探索、深入实践“工程实训教学法”，获得了较为明显的系列课程教改成绩，学生对于本系列课程的学习热情显著提高，学生的工程应用能力得到预期的、很大的锻炼和提升。主要表现在：学生在相关考赛中，对检测原理、检测方法、控制原理、控制方法的应用明显比之前熟练，在检测、控制系统的设计、搭建和调试等方面也明显体现出较强的团队分工合作意识和工程实践能力；学生参与相关教师的科研项目更加自主、积极，学生主持、参与各级“大学生研究性学习和创新性试验计划项目”的积极性和能力大为提高，学生科研能力显著增强；学生科研成果大量增长，学生发明专利的申请和成功增多趋势明显；学生在相关专业课程的研究生录取考试中，体现出的专业素养和工程能力大为增强，特别是，学生在参加全国和湖南省的大学生电子设计竞赛、软件设计竞赛、数学建模等竞赛中取得了明显的进步和优异的成绩，近几年共获得国家级一等奖一个，省级一等奖五个，国家级、省级其他奖项共计三十余项，在同层次本科院校中处于较明显的领先位置。

【参考文献】

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