自动化仪表课程思政探索

时间:2023-05-09 09:00:59

摘要:为落实立德树人成效,满足应用型人才培养的目标,笔者分析了“自动化仪表”课程存在的问题,秉承“立德树人、学生中心、应用为本、持续改进”的教学理念,通过多样化的教学改革,积极引导学生进行自主探究式学习,使学生能积极主动地参与到课程教学的各个环节和项目设计中。

自动化仪表课程思政探索

根据洛阳理工学院“行业性、地方性、应用型”办学定位,自动化专业以培养德智体美劳全面发展的社会主义事业合格建设者和可靠接班人为总目标,不仅要具备解决自动化领域复杂工程问题的能力,亦须具备社会主义核心价值观和良好的思想道德修养。“自动化仪表”是自动化专业的一门专业特色课程,该课程立足应用型人才培养,突出应用性和针对性,坚持实践能力培养的原则。在传统教学活动中,“自动化仪表”课堂着重于各类检测仪表结构和工作原理的讲授,缺乏对学生思想道德素养和价值观的必要引导。为满足国家“三全育人”的要求,明确“培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人”这一根本问题[3],“自动化仪表”课程的思政建设十分必要。

一、课程存在的问题及改革的理念

“自动化仪表”课程具有较强的理论性与实践性,存在内容多、知识面广、教学内容更新不及时、教学手段和考核形式单一、实验流于形式等问题。课程改革要解决的重点问题有以下几点。1.解决以教为中心,专业知识满堂灌,学生被动学习的传统教学模式。单向性的知识传递方式无法调动学生学习的积极性和主动性。2.重视知识传授,轻视能力培养,忽略价值塑造,没有深入挖掘蕴含于课程的思政元素,思政元素与课程内容没有实现有机融合,对培养学生思想道德素养发挥的作用不明显。3.理论与实践难以深度融合。理论课与实验课的结合表层化、异步化,导致学生不能将所学理论应用于工程实践,不能很好地根据实际要求设计测控系统,难以实现应用型人才培养的目标。针对课程改革要解决的重点问题,秉承“立德树人、学生中心、应用为本、持续改进”的理念,通过优化教学设计、混合教学形态、有机融入思政元素、构建多层次递阶式实践平台,实现德育引领、能力培养与教学过程的充分融合。课程改革的思路有以下几点。1.革新教学理念,树立以学生为中心、产出为导向的教育理念,采用基于BOPPPS模型的线上线下混合式教学,通过导言、前测、目标、参与式学习、后测、总结六个环节,形成学生参与和反馈的完整闭环。与传统教学模式相比,BOPPPS模型强调学生全过程参与式学习,这与“以学生为中心”的OBE理念是一脉相承的[4]。通过设计多种互动性质的参与式教学方法与学习策略,如案例教学、分组讨论、项目教学、实物演示等,构建师生学习共同体,营造自主、合作和探究式学习环境。促进慕课、翻转课堂、智慧教室、互动软件等现代信息技术与教育教学的深度融合,开展线上线下、课内课外一体化的混合式教学,从而改变传统“满堂灌”的教学方式。2.为落实立德树人的根本任务,在课程教学大纲中将思政元素融入具体章节,设计思政案例集。通过课堂渗透、线上资源、项目教学、案例讨论、师德师风示范引领等多种形式,润物无声地培养学生的科学精神、工程素养、创新意识和家国情怀。3.构建基于虚实结合的实践教学体系,形成“虚拟仿真+实验+项目+科技竞赛”的多层次递阶式实践创新平台,引导学生开展小组合作探究式学习,主动思考、讨论、质疑、探究、实践,从而培养学生的自主学习能力、工程应用能力和实践创新能力。

二、课程内容的思政元素设计

根据洛阳理工学院办学定位及自动化专业人才培养方案,结合学科前沿动态与社会发展需求,“自动化仪表”课程以四大过程参数(温度、压力、流量、液位)、气体及机械量等参数检测为知识线组织教学,同时贯穿思政线和创新线两条辅助线。将思政元素融入课程教学,厚植学生的爱国主义情怀,培养学生的科学素养、工匠精神和创新意识。从寻找新原理、采用新工艺或探索新功能等开展基础理论创新。将来自学科竞赛、企业实景的实际工程应用案例引入教学,强调理论与实践高度融合的高阶性。通过开展自动化仪表相关前沿技术交流,拓展课程的广度和深度。思政元素融入教学的具体措施如下。

(一)重置教学大纲,树立德育目标在课程教学大纲中体现思政育人的观念,按照“反向设计,正向实施”的工程教育模式,确定知识目标、技能目标和德育目标三个层次的教学目标[5],使其能有效支撑培养目标达成及毕业要求。知识目标:通过文献检索与自主学习,熟悉各种仪表的相关技术规范与选型标准,掌握各类检测仪表的工作原理,能合理选择并正确使用各类检测仪表(支撑毕业要求2.3)。技能目标:根据现代检测系统的要求,能利用Pro-teus、AltiumDesigner、虚拟仿真等软件设计现代测量系统,能够分析系统调试数据并得出结论;在设计过程中体现出创新性和严谨性,具备工程师责任感(支撑毕业要求5.2)。德育目标:通过检测仪表的典型应用及实际工程案例分析讨论其在环境保护及可持续发展方面的重要意义;培养学生工程伦理意识、创新精神及绿色环保意识(支撑毕业要求7.1)。以德育目标为导向,在教学过程中充分梳理课程各章节内容,结合课程专业知识点,深入挖掘德育要素,凝练典型思政案例,形成思政案例资源库,润物无声地融入课程教学过程。本课程教学内容、思政结合点及德育目标的对应关系如表1所示。

(二)采用线上线下混合式教学模式利用现代信息技术构建全方位的线上线下教学环境,实现混合式教学,使课程思政与专业知识同向同行。本课程线上教学资源为课程团队在洛阳理工学院慕课平台建设的“自动化仪表”课程。在传统知识点视频基础上,上线了一系列以建材、电力行业应用为背景的特色案例资源库,如水泥厂回转窑无线测温系统、涡街流量计在蒸汽贸易结算中的应用等,提升学生应用专业知识服务行业与地方经济的能力。将建立的思政案例库上线至学习通平台。同时,录制并上线多个思政专题视频,如结合气体检测和水泥厂行业背景,凝练出思政专题“双碳行动、共护家园”,培养学生的绿色环保意识。此外,还上线了课前导学自测、随堂练习、章节测验及思维导图等测试资源,所有资源均在持续更新。学生通过丰富的教学资源进行学习,实现专业知识及课程思政在课堂教学外的延续。

(三)融入伟人事迹,弘扬工匠精神专业课程是专业科学领域无数科学家经过长年累月的科学探索得到的成果,因此,可在教学过程中融入伟人事迹,通过伟人的示范作用引导学生树立正确的人生观和价值观。如教师在讲授涡街流量计的工作原理时,可以引入科学大家冯卡门和钱学森,讲述钱学森“五年归国路,十年两弹成”的故事:冲破重重阻挠,毅然回到祖国的怀抱,使我国导弹、原子弹的发射至少向前推进了20年,从而培养学生热爱祖国、崇尚科学、勇于担当的科学精神和家国情怀。在讲授液位传感器时中引入大国工匠———中铁装备李刚的事迹,他能在几万根电线里蒙眼作业,生产出世界第一的液位传感器,使我国盾构行业打破国外长达百年技术封锁的故事,引导学生认识到科技创新的不易,做到不怕困难、积极探索、勇于创新[6]。

(四)虚实结合的多层次递阶式实践平台构建了基于虚实结合的多层次递阶式实践创新平台,通过虚拟仿真、实验、项目教学及学科竞赛等多种手段[7],使课程目标达成兼具挑战性和创新性,驱动学生进行探索创新。学生可利用Labview、Proteus或图形组态控制虚拟实验系统进行验证性、创新性或设计性实验;虚拟仿真实验不受传统实验室的时间空间限制,学生可以在任意合适的时间、地点进行实验。在实验教学中,将实验细分为验证型、综合型和创新型三种,综合型和创新型实验可在验证型实验基础上进行综合创新或者跨学科重新设计,如结合自动控制原理知识设计热电偶的PID温度调节系统,培养学生多学科交叉融合的能力及创新思维。项目教学以任务为主线,学生为主体,旨在培养学生的自主学习能力及工程实践能力。选拔学生参加挑战杯、智能汽车竞赛等各类学科竞赛,从而培养学生的创新意识和团队协作精神。

三、教学设计与方法

遵循工程教育认证“学生中心、产出导向、持续改进”的理念,引入多元化的教学方法和手段,以启迪互动的形式提升学生课堂参与感和认同感,打造高效BOPPPS课堂。主要的教学方法如下。

(一)案例引导法课程教学以实际应用中的典型传感器检测系统为主线,引出教学知识点,进行理论知识讲授,引导学生对相关技术问题进行分析、研究和讨论。例如在介绍辐射式测温仪表时,结合新冠感染疫情引入“红外测温仪是如何测量体温的”问题。首先激发学生的兴趣,然后实物演示红外测温仪的实际测温操作,引出红外测温的工作原理、结构和测量电路,并让学生思考如何正确使用并设计红外测温仪。此外,进一步启发学生拓展思维,讨论辐射式测温仪表和接触式测温仪表的区别与具体的应用场合。

(二)项目教学法项目教学贯穿课程教学的全过程,以学生自主探索实践为导向。项目全部来源于生产实际,结合电厂、水泥厂等行业背景,提取电厂主蒸汽温度检测、水泥厂气体监测等项目,确保项目从实践中来,到实践中去。项目教学按照实际控制系统开发过程———控制方案、仪表选择、软硬件开发、系统调试来组织教学,通过课堂互动、小组讨论、课后协作来推动项目的实施[8],从而培养学生的动手操作能力及团队协作精神。根据学生自评、小组互评及教师点评的方式给出考核结果,考核内容主要包括系统整体方案设计、仿真和调试结果、答辩情况及项目报告。

(三)实验法安排简单实验进课堂,满足学生动手操作的愿望。例如在讲授热敏电阻温度传感器时,通过实物演示法让学生了解热敏电阻外观,讨论热敏电阻的工作原理和分类。然后随机选取2种不同外形的热敏电阻,让学生通过实验的方法区分NTC和PTC热敏电阻,学生经过思考和分组讨论得出:可以通过加热热敏电阻,利用万用表观察电阻的变化情况进行区分NTC和PTC。实验法能让学生更好地参与到课堂教学中,实现理论与实践的有机融合,改善教学效果。

四、结论

为落实立德树人成效,满足应用型人才培养的目标,笔者分析了“自动化仪表”课程存在的问题,秉承“立德树人、学生中心、应用为本、持续改进”的教学理念,通过多样化的教学改革,积极引导学生进行自主探究式学习,使学生能积极主动地参与到课程教学的各个环节和项目设计中。课程育人的达成度较高,教学效果较显著,学生的创新能力和工程应用能力也得到了较明显提升,从而真正实现价值塑造、能力培养和知识传授三位一体的高素质应用型人才培养目标。

参考文献:

[1]张小艳,张春生,王海燕.应用型人才培养目标下融入“课程思政”的基础会计教学改革[J].黑龙江教育(理论与实践),2021(2).

[2]《高等学校课程思政建设指导纲要》发布[J].中国电力教育,2020(6).

[3]谢敏,胡艳宏,郭巍,等.浅谈“无机非金属材料工艺学”课程思政育人建设[J].现代职业教育,2021(40).

[4]王叶,张莉,陈超.基于OBE理念和BOPPPS模式基础化学混合式教学改革[J].广州化工,2022(3).

[5]张梁,徐云杰,管,等.高校理工科专业课程中的思政建设研究与探索———以《测试技术与传感器》课程为例[J].湖州师范学院学报,2019(12).

[6]叶挺聪,许艳萍,张桦,等.传感器与传感网课程教学中的课程思政建设[J].计算机教育,2021(5).

[7]王燕.基于专创融合的《自动化仪表》课程教学改革[J].中国电力教育,2021(3).

[8]谢建宏.基于项目驱动的传感器原理课程教学改革研究[J].实验室研究与探索,2018(10).

作者:王燕 武超 伊竟广 单位:洛阳理工学院

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