自动化类专业创新型实验教学方法研究

胡山++陈志亮++韩瑜

【摘要】针对传统实验教学方法的不足，对自动化类专业创新型实验教学方法进行研究。从创新型课程设置、创新性实验课堂、创新型考核评价、创新型实验室建设四个方面进行分析。实践表明，采用自动化类专业创新型实验教学方法能充分发挥学生的主体作用，培养学生的创新意识，增强学生的工程实践能力和创新能力。

【关键词】自动化 实验教学 教学方法

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）06-0111-02

自动化类专业的特点在于强调理论与实践相结合，实验教学是提高学生实践能力的一个主要途径[1]。2005年，教育部高教司发布《关于开展高等学校实验教学示范中心建设和评审工作的通知》并启动全国的评审工作。2006年4月公布了25家首批国家级实验教学示范中心。自那时起延续至今的十年建设，可谓高校实验室建设与实验教学发展的一个里程碑。近年来高校自动化类实验教学方法得到了多层次的扩展和提升，但也存在一些问题：

（1）实验教学从属于理论教学

实验课程根据理论教学的需要来开设，成为理论教学的辅助。实验安排缺乏全局性，不能提高学生创新能力和运用理论知识分析问题、解決问题的能力[1]。

（2）内容缺乏与当今时代发展相关内容

实验仪器更新周期过长，实验室建设跟不上实验技术的快速发展，学科发展的新成果、新的实验方法不能及时融合到教学中[1]。

（3）以教师为中心，缺乏新意

学生在课堂上完全按照教师的要求开展实验。学生的想法得不到启发和发展，同时减弱了学生动手探索的兴趣。

（4）实验环节安排零散，不利于学生形成完整的知识体系

实验环节的零散性，直接导致学生对整门课程的工程应用没有全局直观的了解，不利于形成完整的知识体系。学生容易养成学过就忘，学过就放的习惯，学习效果大大降低。

在研究分析自动化类实验教学的发展趋势以及自动化类专业实验教师知识、能力、素质要求的基础上，对本科层次自动化类专业创新型实验教学方法进行探索。

一、创新型课程设置

1.系统性课程设置

调整实验内容，促进学生边思边学。学生在进行验证性实验的操作过程中，通常不愿主动思考，其主动性和创造性得不到应有的锻炼和提高，这与设计实验教学的培养目标是不相符合的。有选择地减少或合并部分验证性实验，适当增加设计性及综合型实验。调整实验上课时间，使其尽量与理论教学同步进行[2]。

把数个单独实验变换成微型课程设计，从一门课程的“微系统”出发，通过集中实验教学，使学生能够对该课程有一个系统理解掌握，在相对于单个实验更长的时间里进行实践的训练，使得学生能够在比较充分的时间里消化吸收课程内容、掌握实践技能。避免实验刚结束，学生就从脑海中“自动删除”了大部分实验知识和技能。

2.分层次课程设置

根据专业、年级设立不同的实验教学模式和内容。由浅入深，由简单到复杂，由感性认识到理性认识。在学生本科学习周期中。形成一个完整的系统， 把创新理念贯穿在全过程中。

遵循上下承接、由易到难的原则，将每门实验课程分为必修和选修两个部分。涉及设备使用、原理验证的部分设为必修，以演示性和验证性实验形式实现；涉及课程或专业综合开发设计的部分设为选修，以综合性和设计性实验形式实现。为提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，减少验证性的实验， 增加综合型、设计型、研究型的实验[3]。综合性和设计性实验不少于总数的三分之一。

二、创新型实验课堂

1.提高课前预习比重

为改变学生依赖心理，区别于传统的课上讲解、课上练习方式，强化实验前的预习。以布置任务或者提供材料的形式，要求学生在课前必须掌握相关基础知识。留出充分的课堂实践时间，让学生打有准备的仗。

为充分调动学生的积极性，可借助计算机多媒体工具来实现。如选取照片、视频等素材，将必要的实验操作提供给学生。预习过程中发现的问题，统一在实验课堂上解答。这样既具有新颖性，又能避免学生的依赖性和惰性，使其具有独立完成实验的能力[2]。

此外，鼓励学生参与实验准备，设备调试。学生起辅助作用，可量力完成实验指导书整理，实验材料分配和摆放，实验设备基础功能调试等工作。经过准备，学生对实验了解更深，同时也能奇高学生综合动手能力和安全生产习惯。

2.采用团队式实验教学

为激发学生的潜力，培养学生的团队合作意识，采用团队式实验教学。团队分组不能完全自由化，应综合考虑学生的知识背景和个人素质[4]，保证每组动手能力均衡，具备管理和沟通能力较强的组长。

整个小组都必须树立“共同努力，共同学习”的理念。组长起到团结队友、组织实践活动的作用。组长不能“独揽大权”。优生帮扶基础较差的学生。实验结束后，组长填写表格，总结团队完成情况及各人赋分[4]。

3.应用创新课堂教学方法

改变课堂教学方法，教师要切实发挥主导作用，根据学生的不同情况因材施教，要求学生不仅要知其然，而且要知其所以然。多采用鼓励式教育，形成师生之间、学生之间的互动模式，使学生手脑并用，充分发挥其主观能动性[2]。根据课程特点和学生特色，选取合适的创新式课堂教学方法。如启发式、案例式、翻转课堂等新方法。

对于工程应用广泛的课题，可采用启发式+案例式方法教学，以学生为主体，教师起引导作用。以典型案例为准，设定基础目标，通过设置问题或故障，引导学生动手实践。取代直接罗列实验要求及步骤，教师应通过预习及引入理论知识过程中发现的问题，启发学生进行思考。学生开动脑筋，自信心和积极性都得到提高。

对于需要深入理论联系实际的课题，可以参考翻转课堂的教学方式。翻转课堂是指教师课前提供教学视频，学生自行观看，课堂中着重进行面对面的答疑和交流，是对传统教学的颠覆。现在很多课程都引入了翻转课堂，形式新颖，调动学生积极性。而对于实验教学，不仅可将“教-学”转变为“学-教”，更可以安排学生与教师角色“翻转”。预习较好或参与课前准备的学生团队，可在教师指导和帮助下，为大家做讲解和示范。突破传统课堂的教学局限，翻转课堂重构教学结构，翻转课堂体现新的教学理念。实现学生的个性化学习，提升课堂互动质量与教学效果[5]。

4.开展“第二课堂”

采用课上+课下联合教学。教师定时开放实验室，对于想进一步深入实践的学生，采用讨论式+启发式教学，共同深入探讨。鼓励和支持学生参加课外科技活动。激发学生热情，提高实践能力、创新能力。此外，有较强能力和意愿的学生可逐渐与教师课题、项目对接，与就业需求对接。同时，也鼓励支持学生参与自制教学科研设备[3]，并举办设备维护和维修的培训，这与提高实验教学效果也是互相促进的关系。

三、创新型考核评价

建立开放的考核评价体系。注重实验过程的考核。考核分数由过程分、数据分和能力分组成。实验过程分涉及实验方案设计、实验方法、实验操作技能、解决问题的措施。实验数据分涉及實验结果和实验报告。能力分属于附加分，涉及学生的综合动手能力和安全操作能力[1]。良好的考核制度可以充分调动学生预习和进行实验的积极性[2]。

此外，为了强调实验教学的必须性和重要性，可在课程期末测试中加入实验考核部分，包括在理论试卷中加入10%的实验操作及数据处理相关题目，及加入相应的实操部分考核。

四、创新型实验室建设

为规范实验室管理，提高实验教学效果，应持续推进创新型实验室建设。如今信息化建设得到了很多实践上的肯定，可以应用到智能化、信息化实验室建设中来。引入创新网络化、信息化实验室建设方案，为新型实验方法的研究和实施提供坚实基础[6]。为实验室配备现代化教学设备，可为多种创新型教学方法的实施提供硬件支撑[5]。建立网络化实验室管理平台，学生可进行网上预习，网上预约，网上提交数据。教师可进行网上授权，并且可以实时掌握学生实验情况，提供必要的指导[7]。这样减少学生依赖教师课堂讲课的心理，提升了教学信息化程度，为教学当前存在的许多滞后性问题提供了可行的解决办法[2]。

五、总结

实践表明，自动化类专业实验教学正逐步走出传统，走向创新。采用自动化类专业创新型实验教学方法，能够克服许多传统教学方法产生的弊端，充分发挥学生的主体作用，培养学生的创新意识，增强学生的工程实践能力和创新能力，有助于更好更快地达到自动化专业教学目标，同时也更适应当前教学及就业趋势。自动化类实验教学还有许多值得研究和发展的空间，应不断探索、不断实践，带入更多新的观点和方法。

参考文献：

[1] 么洪飞，闫华，徐凤霞.自动化专业开放性实验教学模式的构想与探究[J].高师理科学刊，2016，36（8）：81-84.

[2] 贾鹤鸣，戴天虹，吴迪.本科院校自动化专业实验教学模式初探[J].中国教育技术装备，2015（12）：178-179.

[3] 徐林，吴成东，陈大力，等.自动化专业三位一体实践教学模式的探索与实践[J].电气电子教学学报，2009（S2）：56-68.

[4] 李德慧，康舒颜，刘赛花.基于团队考核法的实践课程鼓励机制探索研究[J].大学教育，2016.10 （10）：36-38.

[5]朱宏洁，朱赟.翻转课堂及其有效实施策略刍议[J].电化教育研究，2013 （08）：79-83.

[6] 许谨，席剑辉，王扬扬.面向航空的自动化专业创新型人才培养实践教学探讨[J].实验技术与管理，2016.5，33（5）：17-20.

[7] 高军礼，陈玮，杨玲玲，等.建设开放性实验室，培养创新型人才[J].广东轻工职业技术学院学报，2010.9，9（3）：57-60.

基金项目：天津职业技术师范大学教学改革与质量建设研究项目（JGY2015-08）

作者简介：胡山（1973—），男，副教授，天津职业技术师范大学教师，研究方向：测控技术与自动化.