疫情期间自动化专业课程考核改革的难题及其解决方案研究——以“电机与拖动”等专业课程为例

陈中显,平燕娜

(黄淮学院 智能制造学院,河南 驻马店 463000)

0 引言

2020年初暴发的新冠肺炎疫情,不仅改变了国民的生活和生产方式,也改变了高等学校的课程教学模式和课程考核模式[1]。疫情期间,不仅是对社会制度和经济发展策略的考验,更是对国民适龄人群教育模式的考验,尤其是中小学和高等学历教育。就像习近平总书记于2020年4月在浙江考察时候提到的:“危和机总是同生并存的,克服了危即是机。”[2]

基于上述习总书记的辩证唯物主义思想,并在《中华人民共和国教育法》[3]、河南省《关于深化科技体制改革推进创新驱动发展若干实施意见》[4]、黄淮作者们学院教学督导条例的基础上,本文根据专业特点,大胆地改革了自动化专业的课程教学模式和课程考核模式。课程教学模式的改革,使得任课教师花费了大量的时间用于备课,但有利于学生们的课堂学习;课程考核模式的改革,使得大部分学生们无法顺利地从传统课程考核模式中迅速走出来,导致课程考核的结果不甚美好。

本文以自动化专业的“电机与拖动”“微机原理与应用”和“逻辑控制进阶”等3门专业课程为例,进行课程教学模式和课程考核模式的教学研究。首先,本文描述了上述专业课程的教学模式和考核改革模式;其次,在课程教学结束之后,进行课程考核的实施,并分析课程考核的结果数据;最后,基于数据分析和对比,总结出疫情期间自动化专业课程考核改革的难点,并提出了解决方案。

1 课程教学和课程考核的新模式

本文示例的3门专业课程,在整个自动化专业的专业课教学过程中,具有一定的代表性。首先,“电机与拖动”课程属于考试课,其先导课程是“电路原理”“大学物理”“高等数学”和“电子技术”等课程,其后续课程则是自动化专业的专业课“运动控制理论”“过程控制理论”等课程,从而使“电机与拖动”课程在自动化专业所有课程中起到承上启下的作用;其次,“微机原理与接口技术”课程也是考试课,其主要阐述了以控制器为核心的指令系统、中断技术、信号输入/输出接口技术,以及相关的芯片应用、数据存储和芯片应用技术,该课程是自动化专业人员实现自动控制技术应用实践的软硬件结合基础,也是后续课程“单片机控制原理及应用”课程的先导课程,从而体现了自动化专业这一名词之中“自动”的深刻内涵;最后,本文的第三门示例课程“逻辑控制进阶”属于考查课,是建立在自动化专业课程的另外一个课程(PLC技术相关课程)方向上的,属于自动化专业强电控制和应用的技术方向(相对于单片机控制方向而言)。

1.1 课程教学模式

上述3门示例课程的教学方式,均根据教学环境的硬件和软件条件、任课教师的知识结构、学生的学缘基础、所属学校倡导的应用技术型办学方向制定,具体如下所述。

(1)“电机与拖动”:依托学校提供的泛雅课堂平台和钉钉平台,开展线上/线下混合式教学;以家用和儿童玩具用的常见电机为案例分析,进行互动讨论为主、讲授为辅的课堂教学活动;开展线上作业提交和阶段模拟考核;开展智慧课堂教学;开展与本课程相关的课外活动(含学科竞赛等)。总之,要充分发挥学生的学习主动性和空间性,做到教师少讲精讲、学生多思考多动手练习。

(2)“微机原理与接口技术”:课程以“精讲课内,拓展课外,少讲多练”为教学改革理念,结合实际精选教学内容,在理论教学中结合DOSBox、EMU8086、Proteus等软件仿真,增加教学的直观性。在实验教学中,以实验验证和设计为主,并配以一定的实践项目,加深学生对理论内容的掌握,增强学生的动手能力和培养学生勤于思考的习惯。

(3)“逻辑控制进阶”:该课程是在“PLC技术及应用”课程基础上,开设的进阶课程;该课程全部在实验室的环境下完成教学工作,没有纯粹的理论课堂教学,譬如,针对该课程的变频器教学内容,任课教师只给学生们提供了变频器的说明书、安全注意事项和简要讲解(不超过10 min),要求学生们完成基于变频器的交流电机正转、反转、阶段调速、手动启动和PLC控制启动等(电机、PLC部分的知识,学生们已掌握);针对本课程的PLC顺序控制部分,任课教师则把该教学内容贯穿到学校新购置的6台半实物电梯仿真系统学习之中;该课程的教学模式,更加给予了学生一些自我思考和发挥的空间,但也给学生学习过程的目标性(具体学习内容)和进阶性(完成复杂的PLC程序控制)带来诸多难题。

1.2 课程考核模式

任课教师基于对本专业的了解和学生未来就业考虑,改变了以往传统的课程考核模式。上述3门专业课程的考核模式如下所述。

(1)针对“电机与拖动”课程,期末考核主要由线下卷面考试、线上作业完成质量、线上阶段性考试完成质量、线上关于课程讨论的参与度等内容组成;特别地,与旧的线下卷面考试相比,“电机与拖动”课程的卷面没有选择题、填空题和判断题,这是本课程考核的重要新模式之一。

(2)针对“微机原理与接口技术”课程,主要考核学生对硬件接口电路的设计能力和编写汇编语言控制微型计算机外设的能力。课程考核包括平时考核(考勤、课堂表现、课堂测试与课后作业)、实验考核和结课考核。课程总成绩由平时成绩(20%)、实验成绩(20%)和结课考试成绩(60%)3部分组成。

(3)针对“逻辑控制进阶”课程,由于该课程属于考查课性质的选修课,其期末课程考核则以开卷为主;任课教师允许学生在120 min的开卷考试期间内,携带任何书籍、电脑等资料设备进行卷面答题;允许学生单独到隔壁的实验室,进行半实物电梯仿真系统、变频器的设备查看、软件程序调试或翻阅;虽然给予了学生充足的答题空间和自由度,但120 min的时间限制,也给学生的答题质量带来不小的影响。

2 课程考核及其结果数据分析

2.1 课程考核内容和过程

上述自动化专业的3门课程考核过程,即卷面题型和分值比例、平时成绩构成、平时成绩占比、闭卷/开卷考试过程描述等如表1所述。

表1 课程考核内容和过程

综合分析表1,并与疫情暴发之前的课程考核方式(即改革之前的课程考核方式)相比,可知改革之后的课程考核特点如下。

(1)“电机与拖动”课程的卷面考核内容,删去了选择题、填空题和判断题等客观题,增加了理论分析、推导、总结等考核内容,这样就增加了学生在卷面答题时的难度,也必将降低卷面分值(因选择题、填空题和判断题更易得分);“电机与拖动”课程的平时成绩,增加了线上考核的内容(线上作业和线上阶段性考试)。

(2)“微机原理与接口技术”课程注重培养学生的微机系统软硬件开发的初步能力,卷面考核重点考查学生汇编语言编程能力、硬件接口电路设计能力和编写汇编语言控制微型计算机硬件的能力,要求学生能够举一反三、融会贯通,增加了答题的难度。

(3)“逻辑控制进阶”课程的考核方式将是开卷,但这丝毫未降低考核难度,因为在120 min内,学生既翻书籍又查阅网络资料,这样会导致时间效率降低,同时也容易降低学生的答题准确性,导致很多答题内容依赖互联网的相关知识,却偏离了以课程学习内容为本的考核目标。

2.2 课程考核结果的数据分析

以“电机与拖动”课程为例,其平时成绩中的线上作业和线上阶段性考试完成度如表2所示(使用的线上平台是泛雅网络教学平台)。表2中的数据看似较好地反映了学生们的参与度,实质则是任课教师反复提醒学生们完成线上作业、阶段性考试和讨论任务,甚至以平时成绩是否及格决定其期末卷面考试的参考资格,并一再修改(延长)线上作业和阶段性考试的截止时间,学生们才勉强完成了线上讨论、线上阶段性考试的任务,最终导致线上总成绩的分布概况是:80～100分的22人,60～79分的47人,60分以下的0人。特别地,在任课教师反复强调必须完成线上作业、线上阶段性考试和线上讨论的任务之后(总成绩达到60分),部分学生就按照60分的目标行动,这反映了学生们不热衷于课程知识的巩固和练习工作。

表2 “电机与拖动”课程的平时成绩概况

以“电机与拖动”课程、“微机原理与接口技术”和“逻辑控制进阶”课程为例,其卷面成绩分布分别如表3、表4和表5所示。其中,表3所示的“电机与拖动”课程卷面没选择题、填空题和判断题等客观题,全部是考查学生思考能力、分析能力和计算能力的主观题,并强调了实践实验内容的进一步考查(在平时实验基础上),这也与黄淮学院倡导的应用型技术大学理念相一致。缺少了主观题的“电机与拖动”课程卷面,相应增加思考、分析和计算的分值,这无形中增加了学生的答题难度,同时也是卷面总成绩得分率较低的主要原因(卷面成绩不及格率约64%)。从表3中也能分析得出:学生关于“电机与拖动”课程的简答能力(简述和总结)、分析能力和实践实验总结能力有待提高和强化,这也是任课教师在今后教学工作中需要完善的方面。

表3 “电机与拖动”课程的卷面成绩概况

表4 “微机原理与接口技术”课程的卷面成绩概况

表5 “逻辑控制进阶”课程的卷面成绩概况

虽然“微机原理与接口技术”课程卷面题型保留了选择题和判断题,但是各类题型的答题效果均不理想。单选题和判断题等客观题重点考核学生对课程基础知识点的掌握情况,从答题情况看,学生复习得不够全面,对知识点的理解不够透彻;阅读程序题、存储器设计题、接口设计题等主观题重点考核编写汇编语言控制微型计算机硬件的能力,从答题情况看,学生的计算思维能力和灵活运用能力有待提升。

另外,作为上述示例课程中唯一的考查课“逻辑控制进阶”(开卷考试),由表5可以很直接地反映学生在半实物电梯仿真系统学习和总结方面的欠缺度。尽管在开卷考试过程中,任课教师允许学生携带书籍、电脑和手机等资料搜索工具,但大部分学生没有想到去打开半实物电梯仿真系统,查阅程序和硬件设备等信息,而是通过电脑或手机网络搜索相关信息后完成答题,这样就大幅度降低了课程试卷考查内容与课程教学内容的衔接度,从而导致半实物电梯仿真(30分卷面成绩)答题部分得分率极低,进而导致整体卷面不及格率达到59%。

表6是上述3门课程卷面总成绩分段情况。假如增加了选择题、填空题和判断题等客观题型,则“电机与拖动”课程的卷面不及格率将会降到30%左右(预计59～50分值区间将会提升到60分以上)。“微机原理与接口技术”卷面成绩失分率较高的是程序设计、存储器设计和接口设计这3个方面,若是进一步提高学生的思考分析能力、计算机思维能力和软硬件设计能力,则可以提高卷面的及格率。此外,“逻辑控制进阶”这门考查课的卷面失分率完全集中在半实物电梯仿真系统的考查方面,这也是值得任课教师和相关实验设备建设相关老师思考的地方,因为59人使用6台半实物电梯仿真系统,这是难以均衡学生学习时间和效率的。

表6 “电机与拖动”等3门课程的卷面成绩概况

3 课程考核改革的难点及其解决方案

通过上述课程考核的数据分析,可以得出自动化专业课程考核改革过程中涉及的难点。

(1)动手能力强并不能代表思考问题和解决问题的能力强:学生是非常乐于动手实践的,这也与学校的应用型技术大学办学宗旨保持高度一致,但动手实践过程中,缺乏思考问题的主动性或懒于思考,必将导致动手实践的效率和质量大打折扣。

(2)理论知识是学生的薄弱学习环节:例如,“电机与拖动”课程的教学过程中,任课教师多次听到学生们反映数学公式难以学习,这体现了部分学生对于理论知识,尤其是数学方面理论知识的排斥性。为此,任课教师不仅加强了“电机与拖动”理论知识的教学,而且把理论知识的考查体现到智慧课堂和卷面上,但从数据的角度看收效略微。理论知识学习薄弱,这也是导致卷面成绩较低的原因之一。

(3)学生还不适应当前的课程考核改革:例如,“电机与拖动”课程的闭卷期末考试结束之后,考生很纳闷为何没有选择题、填空题和判断题,尽管任课教师在考前复习中已经提到没有这3种题型了;“逻辑控制进阶”课程的开卷期末考试过程中,针对半实物电梯仿真系统的考核部分,学生想到的答题措施不是翻阅半实物电梯仿真系统的软件程序和硬件组成,而是通过手机或电脑查阅互联网上的资料信息,这必然导致答题内容与课程教学内容的脱钩,进而降低答题得分。

(4)缺乏专业知识精研的动力:例如,“微机原理与接口技术”课程囊括了软件部分和硬件部分,被业内人士称为自动化专业的“四大天书”之一,假如缺乏理论学习动力和实践实验兴趣,将无法掌握这门课程的精髓,进而无法顺利地通过课程考核。

(5)课程实验设备生均台数有待完善:针对“逻辑控制进阶”课程,学生为59人,但其用到的半实物电梯仿真系统是6台,在这种没有达到生均设备台数的情况下,有可能因此降低学生的学习兴趣和质量;并且课程实验设备运行是否稳定,将会直接决定课程教学的效率和用电安全性。

由上述课程考核的数据结果分析和课程考核改革的难点总结,本文提出若干解决方案。

(1)把理论知识的讲解贯穿到实践实验之中:例如,为了诠释“电机与拖动”课程中关于直流电机的数学理论公式,任课教师可以开展现场教学,也就是通过拆解直流电机结构、直流电机零部件介绍、现场组装直流电机零部件,并结合工程电磁场的经典定则(左手定则和右手定则),进行直流电机数学理论公式的推导和讲解;另外,把直流电机或交流电机应用到学生的学科竞赛之中,以竞赛提高专业知识的掌握,也不失为一种较好的课程教学方法。

(2)分析和总结当前课程考核改革的问题:譬如,分析线上作业和线上阶段性考试的优缺点,总结出少部分学生为什么不能够按时完成线上任务;只有找出问题的症结所在,才能为进一步的课程考核改革质量提高提供解决方法。

(3)严肃教风和学风:任课教师要以身作则,在整个课程的教学过程中,做到言行如一,不降低课程内容的教学难度和深度;学生要按时完成课程学习任务,通过各种方法调动课程学习的积极性。

(4)把课程教学和学生学科竞赛进一步紧密结合起来:例如,为了加强学生对于“电机与拖动”课程的知识掌握程度,任课教师带领3位同学制作了一套基于直流电机的便携式智能呼吸机装置,并在省部级学科竞赛中获得了最高奖,相信这3位同学不仅掌握了直流电机的理论知识和应用,也掌握了与“微机原理与接口技术”的相关软件编程和控制器应用知识;显然,进一步提高基于课程知识参与学科竞赛的学生数量,可以有效提高学生对于课程知识的掌握度。

(5)循序渐进地推进课程考核改革:课程考核改革不是一个学年或两个学年能够完成的,也不是通过加强考核难度实现的,而是任课教师与学生积极沟通交流,通过教学过程慢慢地使学生融入课程教学和考核的改革过程之中,例如任课教师在平时阶段性考试过程中,可以不撰写选择题、填空题和判断题,在这种情况下,学生也就不会为课程期末考核卷面缺少选择题、填空题和判断题而感到诧异了。

(6)进一步引导学生学会正确的答题策略:任课教师经常发现学生在答题过程中不注重答题策略,即使答出了正确的结果,但也因答题步骤失去约30%～50%的分数,这是十分可惜的;因此,任课教师需要进一步引导学生学会正确的答题策略。

(7)适当地把课程思政的理念贯穿到课程教学过程之中;例如,在“电机与拖动”课程中,可以结合当前抗击肺炎疫情的社会现象,讲解电机在肺炎呼吸机中的作用和工作原理,从而增强学生对于本专业的使命感;以及讲解电磁弹射直线电机在我国海军国防中的重大发展和贡献,从而增强学生对于我国国防军工技术等方面的自豪感。

4 结语

本文基于自动化专业的3门专业基础课,分别从考试和考查的角度,阐述了课程考核改革的过程,分析了课程考核改革的结果数据,并在此基础上提出若干解决方案,以便进一步完善今后的课程考核改革。本文的两位作者(也是任课教师),有最近3年或2年连续获得校级教学考评优秀的(主要源于课程学习的学生打分获得),有获得省教育厅线上优秀课程一等奖的(最高奖),也有获得省教育厅教学技能比赛二等奖的,以及获得与授课相关的若干校级荣誉的,所以完全有丰富的教学经验和实践经验。通过对教学过程的诸多细节进行反思,必将使课程考核改革质量由目前的量变达到质变,最终实现课程考核改革的发展和进步。