可以這樣認(rèn)為,實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量是高等工科院校人才培養(yǎng)的生命線。實(shí)踐教學(xué)不僅是為了讓學(xué)生驗(yàn)證所學(xué)的各種知識(shí),做到理論聯(lián)系實(shí)際,而且實(shí)踐教學(xué)已經(jīng)成為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)與能力的必然途徑,是全面提高學(xué)生知識(shí)、能力與素質(zhì)的重要手段。為此,在安排自動(dòng)化專業(yè)課堂教學(xué)的同時(shí),應(yīng)該做好實(shí)踐教學(xué)的規(guī)劃與安排。而首先需要樹(shù)立一種全新的實(shí)踐教學(xué)的觀念。
實(shí)踐教學(xué)的目標(biāo)應(yīng)該定位于培養(yǎng)和提高學(xué)生的獨(dú)立思考、實(shí)踐和創(chuàng)新能力上。實(shí)踐課程體系在內(nèi)容和要求上應(yīng)該注重與理論課程的銜接和呼應(yīng),從基礎(chǔ)到專業(yè)基礎(chǔ)到專業(yè),逐步提升;在知識(shí)結(jié)構(gòu)上由點(diǎn)及面到系統(tǒng),由淺入深,由單項(xiàng)到綜合;在取材上力求做到先進(jìn)、新穎、實(shí)用,理論聯(lián)系實(shí)際。實(shí)踐教學(xué)的方式應(yīng)該體現(xiàn)個(gè)性化,實(shí)踐教學(xué)的結(jié)構(gòu)應(yīng)該立體化,時(shí)間上要全程化,教學(xué)形式要多元化,內(nèi)容上也要盡量綜合化。
應(yīng)該樹(shù)立“以學(xué)生為本”的實(shí)踐教學(xué)觀念,擺脫簡(jiǎn)單的知識(shí)傳授、驗(yàn)證理論課程內(nèi)容的傳統(tǒng)模式,以引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)踐創(chuàng)新能力為目標(biāo),開(kāi)展實(shí)踐課程體系、教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)條件、教學(xué)管理、教學(xué)考核等方面的改革,為學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新創(chuàng)造良好的外部環(huán)境。
基于上述指導(dǎo)思想,東北大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)對(duì)于實(shí)踐教學(xué)方案進(jìn)行了認(rèn)真改革和重新設(shè)計(jì)。本文便是對(duì)此方案的簡(jiǎn)要介紹。
1 專業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式分類
現(xiàn)代大學(xué)的實(shí)踐教學(xué)體系的設(shè)計(jì),正向著多樣化、綜合化、分層次、重創(chuàng)新的目標(biāo)努力。目前自動(dòng)化專業(yè)實(shí)踐教學(xué)一般包括:實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課外實(shí)習(xí)、專項(xiàng)設(shè)計(jì)和課外科技活動(dòng)等幾種模式。不同類型的學(xué)校(研究型、教學(xué)研究型和教學(xué)型)在實(shí)踐教學(xué)上的差別則主要表現(xiàn)為上述幾種模式在比重與側(cè)重點(diǎn)上的不同。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)的性質(zhì)不同,可以將實(shí)驗(yàn)教學(xué)劃分為:觀察性實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),綜合性實(shí)驗(yàn),研究性實(shí)驗(yàn)等幾種類型。作為一門實(shí)驗(yàn)課,常常包括以上多種層次的實(shí)驗(yàn)。目前已經(jīng)有了明確要求,絕大多數(shù)的實(shí)驗(yàn)課都應(yīng)該含有設(shè)計(jì)性和綜合性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
課外實(shí)習(xí)包括:金工實(shí)習(xí),認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)。
專項(xiàng)設(shè)計(jì)包括:課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)。
課外科技活動(dòng)的最好形式是創(chuàng)設(shè)和組織各類科技競(jìng)賽,提供學(xué)生能力鍛煉的機(jī)會(huì);開(kāi)展專項(xiàng)技能培訓(xùn),引入職業(yè)資格認(rèn)證制度;還應(yīng)該有組織或自愿參加到教師科研項(xiàng)目的研發(fā)當(dāng)中,也包括參加實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與完善。
2 專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排
新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念是:實(shí)驗(yàn)教學(xué)為學(xué)生提供了一種自主學(xué)習(xí)環(huán)境,不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ夷軌蜓a(bǔ)充課堂教學(xué)難于進(jìn)行而通過(guò)實(shí)驗(yàn)容易學(xué)習(xí)的知識(shí)內(nèi)容。強(qiáng)調(diào)理性思維和理性實(shí)踐,深化對(duì)相關(guān)課程知識(shí)的理解,提高整體學(xué)習(xí)效率。為此結(jié)合課堂教學(xué)的進(jìn)行,認(rèn)真計(jì)劃和重組了自動(dòng)化專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課。各課的教學(xué)目的目標(biāo)、內(nèi)容要求及相關(guān)安排介紹如下:
● 電工原理……一年級(jí)單獨(dú)設(shè)課,32學(xué)時(shí),先行于理論教學(xué),在中學(xué)物理的基礎(chǔ)上講授實(shí)驗(yàn)原理與內(nèi)容,重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ瑸楹罄m(xù)課程建立感性認(rèn)識(shí)。具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括:直流電路、交流電路、三相電路、直流電機(jī)機(jī)械特性、起制動(dòng)過(guò)渡過(guò)程等。
● 電氣控制……二年級(jí)單獨(dú)設(shè)課,32學(xué)時(shí)。作為工廠電工所應(yīng)掌握的繼電接觸控制與PLC控制等強(qiáng)電技能,在實(shí)驗(yàn)課中講授和學(xué)習(xí)。這有利于學(xué)生盡快接觸自動(dòng)化專業(yè)的控制對(duì)象與基礎(chǔ)自動(dòng)化內(nèi)容,培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)意識(shí)(知道本專業(yè)學(xué)什么、干什么、用什么),為學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)和社會(huì)實(shí)踐奠定基礎(chǔ)。具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括:繼電器與接觸器工作原理,繼電接觸控制系統(tǒng)(異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制),PLC工作原理與梯形圖設(shè)計(jì),PLC系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)等。供電系統(tǒng)中的繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)可以作為研究性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行安排。
● 模擬電子技術(shù)……單獨(dú)設(shè)課,32學(xué)時(shí)(含課程設(shè)計(jì)),其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)該含蓋各類電子元器件特性和各類放大器的性能及其測(cè)試方法,由電子元件和放大器組成各種模擬應(yīng)用系統(tǒng)(如:濾波器、壓控震蕩器等)的設(shè)計(jì)方法和測(cè)量方法。實(shí)驗(yàn)應(yīng)該采用實(shí)際動(dòng)手和虛擬仿真結(jié)合的方式,做到虛實(shí)結(jié)合和虛實(shí)互動(dòng)。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要包括驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、研究性實(shí)驗(yàn)等幾種類型,以設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為主
● 數(shù)字電子技術(shù)……單獨(dú)設(shè)課,32學(xué)時(shí)(含課程設(shè)計(jì)),其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)該含蓋使用各類門電路實(shí)現(xiàn)數(shù)字小系統(tǒng)的設(shè)計(jì),使用各類中規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)較大型數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì),使用各類可編程器件實(shí)現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。其實(shí)驗(yàn)同樣應(yīng)該做到虛實(shí)結(jié)合和虛實(shí)互動(dòng),以設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為主。實(shí)驗(yàn)中注意加強(qiáng)各種可編程語(yǔ)言的訓(xùn)練,注意加強(qiáng)各種數(shù)字系統(tǒng)的測(cè)量方法和排除各種故障的訓(xùn)練。
● 科學(xué)計(jì)算與仿真技術(shù)……單獨(dú)設(shè)課,32學(xué)時(shí)。重點(diǎn)介紹MATLAB語(yǔ)言,如何應(yīng)用MATLAB求解高等數(shù)學(xué)中的問(wèn)題,數(shù)學(xué)模型與仿真技術(shù)基本概念,統(tǒng)計(jì)分析與可視化技巧。通過(guò)本課的學(xué)習(xí),使學(xué)生可以讓計(jì)算機(jī)成為專業(yè)課學(xué)習(xí)的工具,使原有各種虛擬實(shí)驗(yàn)(如:自動(dòng)控制原理,現(xiàn)代控制理論,系統(tǒng)辨識(shí)等)變?yōu)閷W(xué)生的課外作業(yè)。
● 自動(dòng)控制系統(tǒng)……單獨(dú)設(shè)課,32學(xué)時(shí)。在學(xué)習(xí)自動(dòng)控制原理、自動(dòng)控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等專業(yè)課之后或平行安排,成為面向上述課程及過(guò)程控制系統(tǒng)、過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)等教學(xué)內(nèi)容的綜合性實(shí)驗(yàn)。
● 計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)基礎(chǔ)……隨課安排。
● 微機(jī)原理及應(yīng)用(含匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì))……隨課安排。
● 交流電機(jī)控制技術(shù)……隨課安排。
● 數(shù)字信號(hào)處理……隨課安排。
3 課外實(shí)習(xí)
l 金工實(shí)習(xí)
金工實(shí)習(xí)一般安排在一年級(jí),是學(xué)生的第一個(gè)實(shí)習(xí)。以車、鉗、銑、刨、磨為代表的金屬切屑工藝是機(jī)械加工的基本方式,是相當(dāng)一部分產(chǎn)品生產(chǎn)的主要工藝過(guò)程。讓學(xué)生親臨一線認(rèn)識(shí)和體驗(yàn)這些工藝勞動(dòng),無(wú)疑對(duì)于學(xué)生認(rèn)識(shí)工業(yè)生產(chǎn)、了解機(jī)械圖紙與設(shè)備制造過(guò)程、 開(kāi)闊眼界、培養(yǎng)初步的動(dòng)手能力和務(wù)實(shí)精神是十分有意義的。
● 認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)
安排學(xué)生到下列工廠參觀學(xué)習(xí),并請(qǐng)現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員介紹情況:
發(fā)電廠與變電所
鋼鐵冶金企業(yè)(煉鋼與連鑄、連軋)
機(jī)械制造自動(dòng)化生產(chǎn)線(汽車裝配線)
通過(guò)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí),可以使學(xué)生開(kāi)闊視野,熟悉典型工業(yè)生產(chǎn)的工藝流程;了解自動(dòng)控制裝備、電氣設(shè)備、機(jī)電一體化產(chǎn)品;了解自動(dòng)控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用情況,加深對(duì)自動(dòng)化技術(shù)與系統(tǒng)的感性認(rèn)識(shí);進(jìn)一步鞏固和深化所學(xué)的理論知識(shí),為后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)和專項(xiàng)設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)。
為了達(dá)到更好的實(shí)習(xí)效果,應(yīng)該對(duì)工廠參觀的主要內(nèi)容編制多媒體課件,錄制重要工藝過(guò)程與裝備,講解主要工作原理,便于學(xué)生加深認(rèn)識(shí)和復(fù)習(xí)總結(jié)。
● 生產(chǎn)實(shí)習(xí)
鑒于目前(以后也是這樣)難以找到可以承擔(dān)如此多學(xué)生的生產(chǎn)實(shí)習(xí)工廠,因此生產(chǎn)實(shí)習(xí)必須立足于校內(nèi)的電氣工程實(shí)習(xí)基地。
生產(chǎn)實(shí)習(xí)是自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。學(xué)生在較系統(tǒng)地學(xué)完了公共基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課和部分專業(yè)課后,已經(jīng)對(duì)本專業(yè)的基礎(chǔ)理論、知識(shí)結(jié)構(gòu)、技術(shù)特點(diǎn)和服務(wù)對(duì)象等有了比較全面的認(rèn)識(shí)。但是許多學(xué)生還不完全清楚怎樣把課堂上學(xué)到的知識(shí)真正應(yīng)用于實(shí)際,更不了解現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)及管理的組織結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)流程、指標(biāo)要求和控制系統(tǒng)等一系列問(wèn)題。因此,有必要組織學(xué)生進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)習(xí),使學(xué)生通過(guò)深入實(shí)際,了解現(xiàn)場(chǎng),將理論與實(shí)際相結(jié)合,在接觸實(shí)際的過(guò)程中開(kāi)拓眼界、強(qiáng)化知識(shí),提高分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力,提高綜合素質(zhì)和實(shí)際工作能力。
學(xué)生通過(guò)生產(chǎn)實(shí)習(xí),能夠?qū)W習(xí)到現(xiàn)場(chǎng)工人師傅和工程技術(shù)人員的敬業(yè)精神、奉獻(xiàn)精神和團(tuán)隊(duì)精神等優(yōu)秀品質(zhì);可以進(jìn)一步接觸和認(rèn)識(shí)社會(huì),提高社交能力,樹(shù)立勞動(dòng)觀念、集體觀念、紀(jì)律觀念和創(chuàng)業(yè)精神,提高專業(yè)素質(zhì),明確社會(huì)責(zé)任。
4 課程設(shè)計(jì)
課程設(shè)計(jì)是針對(duì)課堂教學(xué)中的某一內(nèi)容所進(jìn)行的專項(xiàng)設(shè)計(jì),是一種理論聯(lián)系實(shí)際的工程訓(xùn)練。當(dāng)某一門專業(yè)基礎(chǔ)課或?qū)I(yè)課基本講授完畢,集中一定學(xué)時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)訓(xùn)練,使學(xué)生在設(shè)計(jì)過(guò)程中將所學(xué)到的知識(shí)融會(huì)貫通,而且得到原理應(yīng)用、科學(xué)計(jì)算、繪制圖表、結(jié)果分析及書(shū)寫報(bào)告等方面的全面鍛煉。通過(guò)學(xué)生的理性思維,還有利于培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的能力。目前安排的課程設(shè)計(jì)包括:
微型機(jī)控制技術(shù)
自動(dòng)控制系統(tǒng)
5 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
畢業(yè)設(shè)計(jì)是超出課程內(nèi)容的系統(tǒng)而完整的專項(xiàng)設(shè)計(jì),是實(shí)踐教學(xué)的關(guān)鍵一環(huán),是學(xué)生走上工作和研究崗位前的最后一次現(xiàn)場(chǎng)模擬訓(xùn)練。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作使大學(xué)生達(dá)到基本知識(shí)、基礎(chǔ)理論、基本技能(三基)和運(yùn)用知識(shí)能力、文獻(xiàn)檢索能力、試驗(yàn)測(cè)試能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力、外語(yǔ)能力、制圖能力(六個(gè)能力),以及文化素質(zhì)、思想品德素質(zhì)、業(yè)務(wù)素質(zhì)(三個(gè)素質(zhì))的訓(xùn)練,培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)和技術(shù),研究、解決本專業(yè)實(shí)際問(wèn)題的初步能力。同時(shí),畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作是大學(xué)教育的綜合訓(xùn)練,也是對(duì)教育質(zhì)量的檢驗(yàn)。
對(duì)于部分已經(jīng)簽約的學(xué)生(聯(lián)系好工作單位),鼓勵(lì)他們到簽約單位進(jìn)行畢業(yè)實(shí)習(xí),結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)。
6 構(gòu)建開(kāi)放式教學(xué)實(shí)踐平臺(tái)
建立開(kāi)放型實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境:制作網(wǎng)絡(luò)課件,建立網(wǎng)絡(luò)化的教學(xué)平臺(tái);制定開(kāi)放型實(shí)驗(yàn)教師守則、學(xué)生守則、考核辦法和實(shí)驗(yàn)室管理制度;建立由“入室教育”、“定期見(jiàn)面”、“預(yù)習(xí)抽查”、“實(shí)驗(yàn)驗(yàn)收”、“期中檢查”、“期末考試”等環(huán)節(jié)構(gòu)成的一整套教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控保證體系。使學(xué)生可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)自由地預(yù)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間,可以在完成基本要求的前提下自由地選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,為學(xué)生提供自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新的條件。
7 結(jié)語(yǔ)
應(yīng)該看到目前實(shí)踐教學(xué)的安排與條件仍然存在很大的差距,還需要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)段時(shí)間的不斷改進(jìn)才能適應(yīng)自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)的要求。本文只是在這條路上邁出的第一步。另外需要指出的是,要正確把握知識(shí)、能力和素質(zhì)的關(guān)系。在強(qiáng)調(diào)實(shí)踐教學(xué)、能力教育和素質(zhì)教育的重要性時(shí),不應(yīng)忽視掌握知識(shí)的重要性。恰恰相反,更要突出有效掌握知識(shí)的重要性。事實(shí)上,要全面準(zhǔn)確地推進(jìn)素質(zhì)教育,必須以掌握知識(shí)為基礎(chǔ),以培養(yǎng)能力為重點(diǎn),以提高素質(zhì)為目標(biāo)。
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