对于开设为新生开设实践基础课程

源于：硕士毕业论文www.618jyw.com
摘 要：本文以“自动化专业实践初步”专业实践基础课程建设为案例，探索高校新生工程实践能力培养的有效方式。该课程以实验教学项目为主线，采用理论教学、实验教学、边讲边练和自学相结合的教学方式。让学生掌握自动化初级工程师所需的基本知识和技能，促进其工程能力的提高。
关键词：卓越工程师教育培养计划；专业实践基础课；自动化；教学方法

一、问题的提出

长安大学是卓越工程师教育培养计划首批试点高校，自动化专业是学校第一个试点专业，也是国家一类特色专业建设点。为提高本科教学质量，从2007年就开展了自动化专业新生入学情况调查和毕业生需求调查工作。从新生入学情况调查统计来看：95%以上的同学对自动化专业根本不了解，有相当一部分同学还认为自动化就是按控制按钮操作自动化设备。学生没有专业学习目标，对未来较迷盲。从用人单位需求来看，基本和卓越工程师教育培养计划行业标准相一致，如果毕业生具有3～5年工作经验则最好。
针对这些问题，从2007级起，学校就为入学新生开设了“自动化学科概论”理论课程。但自动化专业是一门实践性很强的专业，理论的概述只能给学生宏观的了解，无法带来感性直观的认识。学生迫切期望尽早掌握本专业的实用技术和知识，希望明确毕业自己能干什么？在大学四年该如何学、该如何干。
鉴于学生在不同时期的探索性学习和能力培养应有不同的特点和要求，从2008年起，我们就开始着手修订2010年本科培养计划的工作。根据学生认知规律，将大学四年专业学习目标逐步分解到8个学期，其中“自动化专业实践初步”专业实践课程被安排在大学一年级第一学期。同时开展了“自动化实践初步”讲义的编写和实验装置的研制工作，“自动化专业实践初步”教材也于2009年通过了教育部自动化分教学指导委员会的评审，纳入自动化工程应用型系列规划教材。“卓越工程师教育培养计划”启动后，该专业基础实践课程被纳入自动化专业卓越工程师培养方案中，于2010年正式开始试点教改工作。

二、专业基础实践课程教学目标

为适应社会经济发展对创新人才的需求，结合卓越工程师通用标准、行业标准和学校标准中对学生知识、能力和素质的要求，制订了“自动化专业实践初步”　专业基础实践课程本科工程型人才培养标准实现矩阵，其简图如图1所示。
图1　专业基础实践课程教学目标
入学新生已具备高中物理电学知识，本课程设置主要是给学生创造感知自动化和动手实践的机会。通过各种实验，让学生在检测、实验、实际制作和调试过程中享受成功的快乐。在多次完成“理论→实践→理论与实践相结合”的过程中，激发学生对专业的学习兴趣和求知的，培养学生基本的工程实践能力和工程素质。课程建设目标主要考虑了如下四个方面：
（１）培养信息获取和职业发展学习能力。大学学习是一种“自主学习”，学什么、怎么学、学到什么程度是由自己决定的。同时，大学一节课包含很多内容和知识点，且都不重复，这些与中小学阶段系统的、有督导的学习有很大区别，这也是有相当一部分新生不能很好地适应大学教育方式，自制能力不强，最终导致学业成绩差，甚至退学的根本原因。因此本课程通过少讲多练，在实验中发现问题，引导学生自己查找资料、分析问题和解决问题，并从中体会该如何读书、听课、记课堂笔记和复习。使学生向自主学习转变，提高学生的自学能力。
（2）掌握扎实的工程基础知识和本专业的基本理论知识，了解本专业的发展现状和趋势。从课程内容来说，如果把“自动化学科概论”比作是菜谱的话，“自动化专业实践初步”就是介绍做菜的具体方法，而且这一道道菜都是家常菜。通过学习和实训，不仅掌握电路的基本知识，而且了解自动化系统常用元器件、低压电器和部件的工作原理、主要技术参数、选型和检测方法等工程实用技术基础知识。
（3）掌握简单自动控制系统设计、实施、运行和维护的基本内容和程序，初步具备解决工程实际问题的能力，并完成解决实际工程的系统化专业基本技能训练。通过实验和制作，掌握常用工具和仪器仪表的操作方法；通过动手实践，按元件、部件和系统三个层次逐步掌握控制系统的构成和特点，在实验中探索知识，在实验中发现问题，增强工程推理和解决问题的能力，进而创新思维。
（4）了解工程师应具有的专业基本素质，开展团队交流与合作。通过参观和实训，了解工程项目的组织和管理过程，明确工程师的角色和责任，具有应对危机与突发事件的初步能力和有效的沟通交流能力。
综上所述，本专业基础实践课程的教学目标是使学生能够掌握自动化工程师应具备的基本知识和应用技能，学习器件与部件的选型知识、学会电气控制系统设计和简易控制系统的集成，学会举一反

三、初步具有设计和调试自动化系统的能力。

三、专业基础实践课程主要内容

本课程的主要内容是作为一个自动化初级工程师必须掌握的基本知识和基本技能。
自动化技术的应用涉及各行各业，最为经典的还是运动控制系统和过程控制系统两大类。其中运动控制系统中最简单且应用最广的是三相异步电动机的起停和正反转控制；而过程控制系统中最简单且应用最广的是单回路温度控制系统。因此，选取电气控制系统和温度控制系统作为本课程的两个典型案例。
为使学生学会这些系统级的知识和技能，必须从基础开始。基础内容包括三大部分：电路的基本知识、电子元器件和低压电器的基本知识、常用工具和电子仪器的使用方法。
另外，随着计算机技术的发展，AutoCAD已广泛应用在自动化系统工程设计中，它主要用来绘制电气原理图、接线图和装配图。掌握AutoCAD电气制图，有利于新生在同一起跑线上熟悉计算机软件的操作培训，便于学生掌握电气制图国家标准，在今后的学习和工作中能熟练地读图和制图。
所以本课程紧密围绕一个软件、两个系统和三个基础展开。其主要内容如图2所示。

四、专业基础实践课程教学方法

“卓越工程师教育培养计划”的指导思想是充分借鉴世界先进国家高等工程教育的成功经验，创建具有中国特色的工程教育模式，通过高校和企业的密切合作，以实际工程为背景，以工程技术为主线，着力提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力，培养大批各种类型工程师。要实现此指导思想，使学校、学生和合作企业在联合培养赢，学校必须及时主动地做好学生在校期间的培养工作，强化学生的工程实践能力。
本课程为激发新生对专业的学习兴趣，采用以实验教学项目为主线，采用理论教学、实验教学、边讲边练和自学相结合的教学方式组织课程教学，引导学生快乐学习。具体来讲，课程教学内容分为四大模块：电子制作、电气控制系统、温度控制系统和电气制图。每一模块的教学都由2～3次理论课和3～4个实验组成，主要完成自动化工程师的基本知识学习和基本技能训练。同时，针对每一模块都设计了一个项目，这些项目是在对应模块的基础上的进一步拓展。每一个项目选2组同学（每组3～4人）来完成，每个同学只需参与其中之一，以此作为期末答辩交流的题目进行交流总结，可以引导学生自主学习主动探索，进一步深化学习内容，培养学生沟通交流表达能力和团队合作精神。
以电子制作模块为例，其教学目标围绕“自制直流稳压电源的安装与调试”这一电子产品的制作来展开。电子制作模块理论教学内容非常丰富，但授课学时少，因此必须和其他教学环节相互配合，引导学生课外主动自学。
开始讲授理论课前，教师就使学生明确本阶段的教学目标和教学形式：重点讲授第2章的教学内容，学生因为目标明确，学习非常认真。第3章内容在实验室采
图2 “自动化专业实践初步”的主要内容
用实物教学法和示范演示法，教师边讲学生边练，学生很快学会了万用表的使用方法，也熟悉了部分元器件的基本特性，实训项目2由学生课外在开放实验室独立完成。第9章要求学生提前预习，分组讨论摘自：写毕业论文经典的网站www.618jyw.com
并提出问题，教师在实验室边讲学生边练，课后学生自行完成实训项目3的报告撰写。在此基础上，完成实训项目4，让学生进一步熟悉元器件和仪器仪表，为电源的制作打好实践操作基础。
接下来教师讲解第5章的内容，学生根据自制直流稳压电源的工作原理，进一步熟悉具体要使用的元器件，制订要选购的元器件清单，到电子市场自行采购，了解市场元器件和直流稳压电源的，根据实训项目的要求，完成直流稳压电源的制作与调试，最后根据测试结果，给出自制直流稳压电源的铭牌参数，完成实训项目5。通过电子制作模块各环节的有机结合，让学生了解一个电子产品具体实施的全过程，并从元件、部件和系统3个层次了解一个产品的各个功能部件和整体之间的关系。
此外安排2个项目小组，结合电子制作，以小功率直流稳压电源的发展趋势进行市场调研，完成电子制作模块的总结报告。课程对总结报告的基本内容进行了规范，包括印制板厂情况介绍、印制板加工的工艺流程，电子元器件调研总结，小功率直流稳压电源调研情况分析与总结，直流电源测试国家标准介绍、讲义改写建议，小组成员任务分配与完成情况表和学习总结等。根据所完成的总结报告各小组完成相应的演示文稿，供课程结束时作答辩交流使用。

五、专业基础实践课程考核

考核的目的是检测学生对某方面知识或技能的掌握程度。根据不同的测试目标和测试内容，通常采用两种形式：书面形式和面试形式。面试形式可以由表及里地对学生的知识掌握程度、逻辑思维能力、解决实际问题的能力、人际交往能力、领导能力等方面进行测试，同时也提供了老师和学生双向交流的机会，能使双方相互了解。
鉴于大多数新生入学前有家长和老师的严格督导；进入大学后，尚需逐步从应试教育向主动学习转变，本课程采用分阶段考核。按教学内容分为五个阶段，其中前四个阶段和四个模块相对应，第五阶段和每个同学参与的项目相对应。
前四个阶段考核内容包括四个部分：作业、实验报告、学生评价和教师评价。前两项主要用于对学生学习过程进行评价；后两项通过在实验室组织面试来完成，面试成员包括学生代表和老师，每次对4位同学（2人一组）进行测试。面试对本阶段所学内容采用提问、实际操作、故障设置与排除等方式进行，着重考查学生的专业知识、专业技能和工程实践能力。通过交流，有针对性地指出每个同学存在的问题和解决办法。每一部分占阶段考核成绩的25%。
第五阶段为项目交流与答辩阶段，以组为单位在实验室通过演示文稿汇报。老师和班级其他同学一起对其所做工作进行评价，主要从总结报告、工作深入程度、口头表达、工作分工和团队合作等几个方面进行考核。每一部分占阶段考核成绩的20%。
本门课程每个同学的最终成绩就是这五个阶段考核成绩的平均值。
“自动化专业实践初步”在我校已开设2年，结合卓越工程师培养标准，通过对课程教学目标、教学内容和教学方法的不断探索和改革，在学生专业基本知识、基本技能、工程实践能力和素质培养中起到了重要作用。鉴于国内高校目前还没有在新生中开展专业基础实践课程的探索，也为了总结本课程的教学效果，我们分别对我校已开设本专业基础实践课的2010级自动化3个班（共106人）和201自动化4个班（共127人）进行了问卷调查，学习兴趣提高很多的达到5

2.6%，自学能力提高很多的达到73.3%，教学效果很好。

教学组织激发了学生的学习兴趣，明确了学习目标，促进了学生学习动力的形成。2010级自动化3～5班同学本学期高等数学、大学物理成绩在90分以上的大幅提升，而不及格率大幅下降。2010级学生报名参加2011全国大学生电子设计竞赛并入选的有4个队，获陕西赛区二等奖2项。
参考文献：
　孙康宁，傅水根，梁延德等.　浅论工程实践教育中的问题、对策与通识教育属性[J].　中国大学教学，2011（9）：17-20.
　郝智秀，季林红，冯涓.　基于CDIO的低年级学生工程能力培养探索[J].　高等工程教育研究，2009（5）：17-20.
[3]　汪贵平，李登峰等.　工程研究应用型自动化专业学生需求调查、分析与对策.　2009年全国自动化教育学术年会论文集[C].　2009.
[4]　傅水根.　创建有中国特色的工程实践教学体系[J].　中国大学教学，2004（7）：24-26.
[5]　林健.　“卓越工程师教育培养计划”通用标准研制[J].　高等工程教育研究，2010（4）：　21-29.
[6]　汪贵平，雷旭，李登峰，闫茂德.　自动化实践初步[M].　北京：高等教育出版社，2012.
[本文是2011年“陕西省普通高校教育改革研究项目”重点攻关研究项目（项目编号：11BG08）的研究成果]
[责任编辑：文和平]