自动化专业课程教学方式改革的建议

王陈诚

（茅台学院，贵州 遵义 564512）

自动化是关于人工与自然系统自动、智能、自主、高效和安全运行的科学与技术的一个专业。其专业课程通常包含《电路分析》《模拟电子技术》《数字电子技术》《自动控制理论》《信号分析与处理》《电机与拖动基础》《单片机原理》《可编程控制器原理》等难度较大的课程。该专业的学生每学期会修习3 ～4 门专业课程，学习压力较大。部分学生因课程难度较大而产生畏难情绪，导致学生的实际收获极少。此外，由于我国大部分高考生及其家长、高中教师对大学专业的实际了解极少，因此，在专业选择上有较大的盲目性，因此，大部分学生对自己所学能有何用武之地是非常迷茫的。尽管大多数学校在入学前会对新生进行专业介绍，但由于时间短且学生没有实际感受，因此，效果极为有限。

自动化专业的专业课程有较为紧密的内在联系，不同课程之间的连续性或关联性是较明显的，如作为自动化专业核心课程的《自动控制理论》与《模拟电子技术》《电机与拖动基础》《复变函数与积分变换》等课程联系非常紧密。但在目前的教学中，各个课程之间的授课相互独立，学生缺乏对课程整体性的认知，对所学课程的应用场景更是知之甚少。以《自动控制理论》课程为例，当前教学中的重点更多倾向于数学上的推导过程，而没有注重传达其在工程实际中的应用场景。

该现状的成因主要有两点：一方面，学生在学习中缺乏主动性，只求以应付期末考试，这让大量学生在考试后，就将忘记所学，因此，即使教师提及课程的联系，大部分学生也难以在课堂上引起共鸣；另一方面，众多授课教师常年教授一至两门课程，对其他课程的内容缺乏足够了解，难以将不同课程相联系。因此，需要对提升学生的学习效率和专业认知水平的方法进行研究。

1 有效利用网课视频

随着信息化水平的不断提升，大量网课在网络中涌现。学界对在线教育长期存在争议，新冠肺炎疫情期间开展的大规模在线教学将这一争议进一步放大。网课便于学生进行预习和复习，但传统课堂中最重要的互动无法通过网课实现，因此，网课无法替代传统课堂。但在新冠肺炎疫情期间，全国高校的教师都被迫使用网络进行教学，让全国教师基本掌握了网课教学的方法，为网络教学奠定了良好的基础。

对专业知识的学习，需要反复阅读和思考，但现在的学生所能进行的娱乐项目较多，难以依靠学生的自觉性学习。为强制学生预习，可在课前向学生发放优质教学视频。为了提升预习效果，可以从三个方面进行改进。

首先，碎片化学习的方式随着智能手机的普及成为可能，因此，近年来，碎片化学习得到了广大学者的关注。通过将知识点在10 分钟左右的视频完成讲解，便于学生利用碎片化的时间进行学习，也有利于学生针对单一的知识点进行复习，而不至于由于视频过长而难以长时间集中注意力，带来无效学习，寻找相关内容时难以着手。以清华大学的华成英老师《模拟电子技术》课程为例， 其视频长度绝大部分控制在12 分钟以内，这样学生查找知识点时，可以快速通过视频名称找到目标视频。其次，为避免学生无效刷视频，应在视频中插入习题，成为学习的检查站，为了避免使用填空题答案难以统一和判断题单选题可以通过少量试错而通过的情况，使用不定项选择题是较好的方法。最后，在布置课后作业时，利用APP 随机抽取题目发放，题库越大，则不同学生课后作业的重复概率越低，这样可以有效减少学生相互抄袭课后作业的现象。

2 课程间知识联系举例

自动化系的专业课程内在联系紧密，人类学习是通过将新的知识融入已有的知识体系中实现的。若能够在新课程中将先修课程的知识点引入，则有利于学生吸收和理解新的知识点。

以《自动控制理论》（后简称《自控》）课程为例，其先修课程包含《电路分析》《模拟电子技术》《高等数学》等科目，利用先修课程的知识，可以将部分抽象的内容变得具体。在目前的教学中，学生即使努力掌握了课程知识，但往往只是提升了做题能力，而对于该课程的实际中的应用知之甚少，在事实上变成了“高分低能”型的学生。因此，在《自控》的教学中，有必要与其他课程知识进行联系。下面列举三个《自控》中的知识点与其他课程的联系。

将非线性系统的线性化处理的知识点，与《高等数学》中的泰勒展开式和《模拟电子技术》中的二极管的微变等效电路拥有十分紧密的联系。但是，查阅了国内使用较为广泛的《自控》教材时，都没有提及这个知识点在三门课程中的联系，反而使用了学生非常陌生的例子进行说明。若能将该知识点涉及的三门课程内容相联系，一方面，学生可以快速地理解相关内容；另一方面，也能让学生对自动化专业的课程体系的整体性有一定的认识。

《自控》课程在进行频率响应的讲解时，可以与《模拟电子技术》课程中的放大电路的频率相应内容紧密联系。特别是对Bode 图的分析，《自动控制理论》更加注重理论推导，而《模拟电子技术》进行讲解时，更注重公式参数与电路元件参数的联系，这样可以做到理论与工程的紧密联系。

《自控》课程中讲解一阶系统与二阶系统时，可以用《电机与拖动》课程中直流电动机的能耗制动、反接制动时间等相关内容作为实例进行一阶系统的讲解。还可以将二阶系统简化为一阶系统的前提条件进行分析。此外，在《电路分析》课程中，已经对过阻尼、欠阻尼、临界阻尼的概念进行了介绍，对二阶电路进行时域分析时，可以用二阶电路作为实例，分析二阶系统中自然频率和阻尼在电路中对应的概念。

除上述例子外，《模拟电子技术》中积分微分电路与《自控》的基本环节、《信号分析与处理》中的滤波器在模拟电子电路中的实现，都是比较明显的不同课程知识联系的体现，由于篇幅有限，不再一一举例。

3 实践效果与难点

通过在实践中应用上述方法进行教学后，认真预习的学生在课程开始前，对所学内容的难点能够有较清晰的认识，能够抓住课堂教学的关键内容。若在课堂学习中依然无法快速理解授课内容，也能够较准确地提出问题。对比传统的授课方式，学生在授课过程中对老师的授课内容不知所云，甚至无法提出问题。可见上述方法在实际教学中，对学生的学习效果有明显的促进作用。而老师可以通过平台获取学生做题的正确率等信息，对于正确率不高的习题，可以在课堂上进行重点讲解，从而让教学的效率更高。

利用网络平台进行视频预习和布置作业，若要做到随机发放题目，需要教师持续扩充题库内容，建设需要一定的周期，若授课教师数量较少的课程，建设周期会大幅增加。而网络平台虽然目前处于免费状态，后续继续必然需要学校投入资金购买使用权限，这对于教师来说有一定的不确定性，若校方没有续费意愿或更换平台，那教师的前期投入可能会面临零产出的风险。

目前，本科教育中，在校教师通常教授1 ～2 门课程，对于学生在整个学习周期中涉及的其他课程的内容了解不够深入和全面。这是在教学过程中将不同课程内容进行联系的最大难点。为解决这一关键问题，组织全体教师按照培养方案，全面研究课程内容间的联系，有序安排教师相互听课，继而让教师在进行授课前，能够目的性较强地联系先修课程的内容，从而让课堂教学的连续性，从单门课程扩展到整个课程体系。

4 结语

通过网络平台发放预习视频、预习作业、课后作业可以提高学生的学校效果。但相关课程的资源建设需要较长时间，且需要学校持续投入资金购买网络平台的使用权限。

将不同课程的知识联系起来，从多角度进行讲解，可以促进学生对知识的吸收，对专业有更加宏观的认识，值得推广。为解决教师对自身授课外的其他科目了解不足的情况，可以通过教研室进行组织学习等方式，提升教师的教学水平。