论文部分内容阅读
[摘要]大学的专业课程与科研和实践结合非常紧密，“现代电气控制技术”课程是电气工程及其自动化专业的主干专业课程，笔者基于该课程实施研究性教学，从课程实施的层面，以科研渗透到教学为切入点，以培养学生的实践能力、创新精神和创新能力为主要目标，对专业课教师如何实现二者真正融合进行了探索和尝试，并取得了良好的效果，加强了学生实践能力和创新能力的培养。
[关键词]教学与科研相结合，创新能力培养，教学改革，PLC教学。
[中图分类号] G64[文献标识码]A[文章编号]1005-4634(2008)05-0436-04
0引言
在教育和教学改革不断深入发展的今天，改变传统的教学模式，打破传统的教学格局，建立适应时代发展要求的、能够培养创造型人才的新型教学模式，成为教育的当务之急[1]。“教学与科研互动式”教学模式，是以现代教学思想和教学理论为指导，充分体现科教兴国、人才强国、建立创新型国家的发展战略，以创新教育与科学研究贯穿于教学全过程为主线，实现教学、科研、实践三结合的新型教学模式，以达到学生实践能力和创新能力培养，全面提高学生综合素质和能力的目的[2~6]。大学的专业课程与科研和实践结合非常紧密，特别是自动化学科，笔者抓住这个特点，尝试在专业课教学过程中实施教学与科研互动。《现代电气控制技术》课程涵盖了“低压电器”、“工业电气控制技术”和“可编程序控制器原理及应用”三部分内容，实用性非常强，与科研和实践关系尤其密切，非常适合于进行教学与科研互动的研究和实践，以实现学生实践能力和创新能力的培养。笔者基于该课程实施研究性教学，从课程实施的层面，以科研渗透到教学为切入点，以培养学生的实践能力、创新精神和创新能力为主要目标，对专业课教师如何促进教学与科研相结合，实现二者真正融合进行了探索和尝试，并取得了良好的效果，加强了学生实践能力和创新能力的培养。笔者主要开展了以下几个方面的研究和实践：①教材的选择和教学内容的规划与设计，为教学与科研的结合做准备；②研究和实践将科研渗透到教学全过程，逐步培养学生的实践能力和创新能力；③加强实践环节，在实践中培养和锻炼学生的创新能力。
1教材的选择和教学规划设计
1.1教材和参考书优化选择，突出创新性
研究性教学的教学材料应具有开放性、多样性、先进性和创新性，应该理论和实践相结合，能够反应学科发展前沿，不应再局限于一本教材，而是教材、参考书、学术专著、研究论文、工程案例等的结合。目前可供参考的教材及参考书有多本，但是完全满足教学大纲要求、适合进行教学与科研互动的很少。笔者优选了一本书作为主教材，辅以适当的参考书、科研论文及工程应用案例，将探索和实践“理论教学与科研实践的结合”、培养学生实践能力与创新能力融入教学内容。目前采用的教材是机械工业出版社出版的《电器与可编程序控制器应用技术》，参考了3家出版社的5本参考书，主要是根据大纲要求，对不同参考书的相关内容做了取舍。
1.2详细规划课程内容，精心进行教学设计，做到六个互动
专业课教学大多数存在教学内容多、繁、杂与教学时数偏少的矛盾[7]，这门课也不例外。根据教学大纲要求，该门课理论教学为32个学时，实验课为8个学时，还有2周的课程设计。为解决教学内容多与学时少的矛盾，笔者详细进行了教学规划设计。首先根据大纲要求明确教学内容，对课程的结构和内容进行合理化改革和精要化的设计，进行同类合并和优化重组，删除过时的内容，增加学科和专业当前发展最新技术和研究热点等内容，逐步将学生引至学科发展的前沿和重大攻关课题；其次分清重点和难点，将课程的整个教学内容划分为“重要内容”、“一般内容”和“自学内容”三个模块[7]。“重要内容”和难点主要是指“基本原理、基本方法、应用技能和难以理解的部分”，要充分利用课内时间在课堂上精心讲解，并通过课外作业和实验等其他环节的训练得到巩固和提高；“一般内容”主要是指“新技术、新产品应用介绍等”，则充分利用现代化教学手段进行展示、介绍；“自学内容”主要指“培养学生的专业综合素质和创新能力，进行个性化教育”和容易掌握的部分，主要利用课下时间由学生自学，并通过设问、质疑等形式得到训练；第三是充分利用课内外、校内外的时间，尽量发挥学生的积极性和主动性，把要给学生传授的知识和教学内容进行分解，将其分散到不同的时间段，学习方式可分为课上教师讲解、课下自学、实验室实验、校外实习等，做到六个互动：课内外互动——课上讲解与课外自学的互动、校内外互动——校内学习与校外实习的互动、师生互动——教师的讲解和学生自学的互动、书本内与书本外互动——书本内知识与书本外知识的互动、理论教学和实践教学互动、教学和科研的互动。达到既能加强学生对基本知识、基础理论的学习和掌握，又能使学生密切联系实际，自觉地运用所学知识进行独立分析问题、解决问题的目的。
2将科研贯穿教学全过程，逐步培养学生 的实践能力和创新能力
为了培养学生的创新意识和创新能力，笔者将科研工作中所取得的新成果及科研论文中的主要论点充实到课程中，作为实例进行讲解，并通过教学使其转化和升级，以此来明确学生的学习目的，激发他们的学习兴趣，启发他们进行独立思维与专业思维；同时将科研中的难题也引入教学，努力形成师生互动，激发学生的创新灵感，逐步培养学生的科研能力。
2.1 将科研课题和科研成果引入教学，明确学生的学习目的，激发他们的学习热情
为了使学生学习目的明确，培养他们的学习兴趣，激发他们的学习热情，笔者在课程的绪论部分及每个章节的开头，用有代表性的科研实例和科研成果，以实物、录像、动画等多媒体形式展示给学生，必要时先去实验室参观，以此来说明课程学习的目的、应用的场合、能够解决什么问题。例如在绪论部分先给学生看一下曾经做过的科研项目的录像、照片：制药厂低压电气控制系统、矿井提升机电气控制系统、液压站PLC控制系统、变频器无压供水控制系统、玻纤PLC控制系统等，系统中涉及到低压电器、电气控制技术、PLC及触摸屏的应用等内容，同时进行适当讲解，说明课题中用到了什么技术、解决了什么问题、与课程的关系。通过展示和讲解，学生对课程的学习目的就很明确了，有了感性认识，也增加了学习兴趣和热情。
2.2用科研实例作为应用案例进行讲解，增强学习效果，逐步培养科研意识
在讲授知识点时，尽量结合科研实例进行讲解，这样能够增加真实感，做到理论和实践相结合，使课堂生动形象，增加学习效果，学生易于理解、接受和掌握，同时不知不觉中将学生领入科研中，逐步培养他们的科研意识和创新思维。除了基本知识和基本环节结合科研课题进行讲授外，还进行扩展，把科研中其他相关知识也进行介绍。例如在讲授电动机起动、停止、正反转控制及制动时，以交流提升机电控系统作为实例进行讲解，先将各种保护、连锁环节去掉，从基本功能讲起，讲授电动机的起、停控制，然后逐步深入，讲述正反转、制动控制、调速控制，最后再说明在实际的系统中，还有很多重要的连锁保护环节，进行简单的介绍，学生可以自学或课外交流。
2.3及时进行阶段性总结，在课程结束时，讲述综合应用实例，将前后贯通，并使知识升华
在讲完一个章节或一部分后，及时进行阶段性总结，举几个科研课题中的应用实例，将理论与实践相结合；在课程结束时，讲述一个综合应用的实例，将前后贯通，并使知识升华。如在本课程结束前，“低压电器”、“电气控制技术”及“PLC及应用”几个部分都讲完了，以某工厂4台水泵变频起动、自动切换和稳压控制为例进行讲解，项目中涉及到低压电器选型配置、低压控制线路、PLC控制、上位机组态监控等知识，是一个非常综合的项目，通过讲授，将课程中从开始到结束几乎所有知识点都包含了，使前后融会贯通，并将课题中难点——变频切换及PID参数的整定提出来，供学生思考，然后师生共同讨论，使知识升华。
3加强实践环节，在实践中培养和锻炼学 生的创新能力
3.1提出研究课题，让学生参加科研，在实践中培养和锻炼学生的创新能力
当学生的科研意识和创新思维建立起来后，就要给他们提供创新课题和机会，对他们进行锻炼。笔者主要采取如下方法：
1）将科研中的问题和难题提出来，供学生思考并设法解决。例如电气控制中的设备选型配置、控制线路的设计、抗干扰问题、PLC控制的组态及系统中上位机与下位机的通信问题等，题目难度要适中，事先应给一些必要的指导，然后让学生自己思考、查阅相关资料，直到给出问题的答案；
2）给学生寻找科研课题，可以让部分学生参与自己的科研，并到实验室进行实验。
为了使学生得到锻炼，笔者将科研课题分成几个子项让学生参与进来，如将某工厂多台水泵变频起动、自动切换和稳压控制项目分成上位机触摸屏控制、PLC主控单元、变频器、保护控制单元等几个部分，让学生分成几个小组进行参与，并且各小组之间还可以进行交叉互换、融会贯通。再如“矿井提升机液压站电控设计”项目，主要用PLC实现控制，让学生参与设计、编程及调试，使他们得到了锻炼。
3.2进行校外实习，在社会中进行锻炼
为了增加实践环节，在学完“现代电气控制技术”这门课后，与相关企业进行了联系，利用暑假时间让学生到企业进行实习。通过实习，学生普遍感到收获很大，既实现了理论联系实际，又使学生明确了就业方向和目标，有的学生还将企业中的技术难题拿来进行研究。
3.3设立创新学分，参加学校组织的创新课题
为了培养学生的创新能力，学校建立了创新研究基金，设立了创新学分和创新课题，鼓励学生进行创新设计。
3.4通过课程设计和毕业设计培养学生的创新能力
为了进一步加强学生的实践环节，设立了2周课程设计，分成多个小组，每个小组2～3人。培养学生的创新能力，2周的课程设计是不够的，为此笔者尝试将课程设计与毕业设计联合起来进行，并使有精力的学生尽早进入课题的研究。于是加大了课设题目的难度，并且在新的学期开始就将课设题目和要求发给了同学，课设题目内容丰富，形式多样，学生可以自由选择，自由组合。如十字路口交通信号灯的智能监控系统设计，包含上位机组态监控、PLC控制、交通信号模糊控制等。
4结束语
专业课教学与科研和实践相结合，通过科研课题融入课堂、教学内容与科研生产实际相结合、学生参与真实的科研项目和科学实践活动，既做到了理论联系实际，促进了教学水平和科研水平的提高，更重要的是学生不再死啃书本知识，能够使他们尽早融入社会实践当中，培养和锻炼他们的科研意识和创新能力，成为满足社会需要、具有创新能力的人才。
参考文献
1吴秀云.“互动式”教学模式探析[J].太原教育学院学报,2002,20(1):22-24.
2王强.在互动式教学的实践中培养创新型人才[J].辽宁教育研究,2004,(8):69-71.
3 于佩学.以科研促进教学 培养创新型人才[J].现代教育科学,2006,(4):115-117.
4 姚玉环.研究性教学:教学与科研互动的有效途径[J].中国电力教育,2005,(4):51-53.
5 于洪珍.进行启发式和创造性教学——教好一门课的教学研究与实践[J].电气电子教学学报,2002,24(3):96-98.
6张建荣.工科学生实践能力培养的探索与实践[J].辽宁教育研究,2007,(7):68-70.
7罗庆跃,刘湘涛,黄大足,等. 教学与科研互动，培养创新型人才[J].湘潭师范学院学报(社会科学版)，2006，28（5）:166-167.
[关键词]教学与科研相结合，创新能力培养，教学改革，PLC教学。
[中图分类号] G64[文献标识码]A[文章编号]1005-4634(2008)05-0436-04
0引言
在教育和教学改革不断深入发展的今天，改变传统的教学模式，打破传统的教学格局，建立适应时代发展要求的、能够培养创造型人才的新型教学模式，成为教育的当务之急[1]。“教学与科研互动式”教学模式，是以现代教学思想和教学理论为指导，充分体现科教兴国、人才强国、建立创新型国家的发展战略，以创新教育与科学研究贯穿于教学全过程为主线，实现教学、科研、实践三结合的新型教学模式，以达到学生实践能力和创新能力培养，全面提高学生综合素质和能力的目的[2~6]。大学的专业课程与科研和实践结合非常紧密，特别是自动化学科，笔者抓住这个特点，尝试在专业课教学过程中实施教学与科研互动。《现代电气控制技术》课程涵盖了“低压电器”、“工业电气控制技术”和“可编程序控制器原理及应用”三部分内容，实用性非常强，与科研和实践关系尤其密切，非常适合于进行教学与科研互动的研究和实践，以实现学生实践能力和创新能力的培养。笔者基于该课程实施研究性教学，从课程实施的层面，以科研渗透到教学为切入点，以培养学生的实践能力、创新精神和创新能力为主要目标，对专业课教师如何促进教学与科研相结合，实现二者真正融合进行了探索和尝试，并取得了良好的效果，加强了学生实践能力和创新能力的培养。笔者主要开展了以下几个方面的研究和实践：①教材的选择和教学内容的规划与设计，为教学与科研的结合做准备；②研究和实践将科研渗透到教学全过程，逐步培养学生的实践能力和创新能力；③加强实践环节，在实践中培养和锻炼学生的创新能力。
1教材的选择和教学规划设计
1.1教材和参考书优化选择，突出创新性
研究性教学的教学材料应具有开放性、多样性、先进性和创新性，应该理论和实践相结合，能够反应学科发展前沿，不应再局限于一本教材，而是教材、参考书、学术专著、研究论文、工程案例等的结合。目前可供参考的教材及参考书有多本，但是完全满足教学大纲要求、适合进行教学与科研互动的很少。笔者优选了一本书作为主教材，辅以适当的参考书、科研论文及工程应用案例，将探索和实践“理论教学与科研实践的结合”、培养学生实践能力与创新能力融入教学内容。目前采用的教材是机械工业出版社出版的《电器与可编程序控制器应用技术》，参考了3家出版社的5本参考书，主要是根据大纲要求，对不同参考书的相关内容做了取舍。
1.2详细规划课程内容，精心进行教学设计，做到六个互动
专业课教学大多数存在教学内容多、繁、杂与教学时数偏少的矛盾[7]，这门课也不例外。根据教学大纲要求，该门课理论教学为32个学时，实验课为8个学时，还有2周的课程设计。为解决教学内容多与学时少的矛盾，笔者详细进行了教学规划设计。首先根据大纲要求明确教学内容，对课程的结构和内容进行合理化改革和精要化的设计，进行同类合并和优化重组，删除过时的内容，增加学科和专业当前发展最新技术和研究热点等内容，逐步将学生引至学科发展的前沿和重大攻关课题；其次分清重点和难点，将课程的整个教学内容划分为“重要内容”、“一般内容”和“自学内容”三个模块[7]。“重要内容”和难点主要是指“基本原理、基本方法、应用技能和难以理解的部分”，要充分利用课内时间在课堂上精心讲解，并通过课外作业和实验等其他环节的训练得到巩固和提高；“一般内容”主要是指“新技术、新产品应用介绍等”，则充分利用现代化教学手段进行展示、介绍；“自学内容”主要指“培养学生的专业综合素质和创新能力，进行个性化教育”和容易掌握的部分，主要利用课下时间由学生自学，并通过设问、质疑等形式得到训练；第三是充分利用课内外、校内外的时间，尽量发挥学生的积极性和主动性，把要给学生传授的知识和教学内容进行分解，将其分散到不同的时间段，学习方式可分为课上教师讲解、课下自学、实验室实验、校外实习等，做到六个互动：课内外互动——课上讲解与课外自学的互动、校内外互动——校内学习与校外实习的互动、师生互动——教师的讲解和学生自学的互动、书本内与书本外互动——书本内知识与书本外知识的互动、理论教学和实践教学互动、教学和科研的互动。达到既能加强学生对基本知识、基础理论的学习和掌握，又能使学生密切联系实际，自觉地运用所学知识进行独立分析问题、解决问题的目的。
2将科研贯穿教学全过程，逐步培养学生 的实践能力和创新能力
为了培养学生的创新意识和创新能力，笔者将科研工作中所取得的新成果及科研论文中的主要论点充实到课程中，作为实例进行讲解，并通过教学使其转化和升级，以此来明确学生的学习目的，激发他们的学习兴趣，启发他们进行独立思维与专业思维；同时将科研中的难题也引入教学，努力形成师生互动，激发学生的创新灵感，逐步培养学生的科研能力。
2.1 将科研课题和科研成果引入教学，明确学生的学习目的，激发他们的学习热情
为了使学生学习目的明确，培养他们的学习兴趣，激发他们的学习热情，笔者在课程的绪论部分及每个章节的开头，用有代表性的科研实例和科研成果，以实物、录像、动画等多媒体形式展示给学生，必要时先去实验室参观，以此来说明课程学习的目的、应用的场合、能够解决什么问题。例如在绪论部分先给学生看一下曾经做过的科研项目的录像、照片：制药厂低压电气控制系统、矿井提升机电气控制系统、液压站PLC控制系统、变频器无压供水控制系统、玻纤PLC控制系统等，系统中涉及到低压电器、电气控制技术、PLC及触摸屏的应用等内容，同时进行适当讲解，说明课题中用到了什么技术、解决了什么问题、与课程的关系。通过展示和讲解，学生对课程的学习目的就很明确了，有了感性认识，也增加了学习兴趣和热情。
2.2用科研实例作为应用案例进行讲解，增强学习效果，逐步培养科研意识
在讲授知识点时，尽量结合科研实例进行讲解，这样能够增加真实感，做到理论和实践相结合，使课堂生动形象，增加学习效果，学生易于理解、接受和掌握，同时不知不觉中将学生领入科研中，逐步培养他们的科研意识和创新思维。除了基本知识和基本环节结合科研课题进行讲授外，还进行扩展，把科研中其他相关知识也进行介绍。例如在讲授电动机起动、停止、正反转控制及制动时，以交流提升机电控系统作为实例进行讲解，先将各种保护、连锁环节去掉，从基本功能讲起，讲授电动机的起、停控制，然后逐步深入，讲述正反转、制动控制、调速控制，最后再说明在实际的系统中，还有很多重要的连锁保护环节，进行简单的介绍，学生可以自学或课外交流。
2.3及时进行阶段性总结，在课程结束时，讲述综合应用实例，将前后贯通，并使知识升华
在讲完一个章节或一部分后，及时进行阶段性总结，举几个科研课题中的应用实例，将理论与实践相结合；在课程结束时，讲述一个综合应用的实例，将前后贯通，并使知识升华。如在本课程结束前，“低压电器”、“电气控制技术”及“PLC及应用”几个部分都讲完了，以某工厂4台水泵变频起动、自动切换和稳压控制为例进行讲解，项目中涉及到低压电器选型配置、低压控制线路、PLC控制、上位机组态监控等知识，是一个非常综合的项目，通过讲授，将课程中从开始到结束几乎所有知识点都包含了，使前后融会贯通，并将课题中难点——变频切换及PID参数的整定提出来，供学生思考，然后师生共同讨论，使知识升华。
3加强实践环节，在实践中培养和锻炼学 生的创新能力
3.1提出研究课题，让学生参加科研，在实践中培养和锻炼学生的创新能力
当学生的科研意识和创新思维建立起来后，就要给他们提供创新课题和机会，对他们进行锻炼。笔者主要采取如下方法：
1）将科研中的问题和难题提出来，供学生思考并设法解决。例如电气控制中的设备选型配置、控制线路的设计、抗干扰问题、PLC控制的组态及系统中上位机与下位机的通信问题等，题目难度要适中，事先应给一些必要的指导，然后让学生自己思考、查阅相关资料，直到给出问题的答案；
2）给学生寻找科研课题，可以让部分学生参与自己的科研，并到实验室进行实验。
为了使学生得到锻炼，笔者将科研课题分成几个子项让学生参与进来，如将某工厂多台水泵变频起动、自动切换和稳压控制项目分成上位机触摸屏控制、PLC主控单元、变频器、保护控制单元等几个部分，让学生分成几个小组进行参与，并且各小组之间还可以进行交叉互换、融会贯通。再如“矿井提升机液压站电控设计”项目，主要用PLC实现控制，让学生参与设计、编程及调试，使他们得到了锻炼。
3.2进行校外实习，在社会中进行锻炼
为了增加实践环节，在学完“现代电气控制技术”这门课后，与相关企业进行了联系，利用暑假时间让学生到企业进行实习。通过实习，学生普遍感到收获很大，既实现了理论联系实际，又使学生明确了就业方向和目标，有的学生还将企业中的技术难题拿来进行研究。
3.3设立创新学分，参加学校组织的创新课题
为了培养学生的创新能力，学校建立了创新研究基金，设立了创新学分和创新课题，鼓励学生进行创新设计。
3.4通过课程设计和毕业设计培养学生的创新能力
为了进一步加强学生的实践环节，设立了2周课程设计，分成多个小组，每个小组2～3人。培养学生的创新能力，2周的课程设计是不够的，为此笔者尝试将课程设计与毕业设计联合起来进行，并使有精力的学生尽早进入课题的研究。于是加大了课设题目的难度，并且在新的学期开始就将课设题目和要求发给了同学，课设题目内容丰富，形式多样，学生可以自由选择，自由组合。如十字路口交通信号灯的智能监控系统设计，包含上位机组态监控、PLC控制、交通信号模糊控制等。
4结束语
专业课教学与科研和实践相结合，通过科研课题融入课堂、教学内容与科研生产实际相结合、学生参与真实的科研项目和科学实践活动，既做到了理论联系实际，促进了教学水平和科研水平的提高，更重要的是学生不再死啃书本知识，能够使他们尽早融入社会实践当中，培养和锻炼他们的科研意识和创新能力，成为满足社会需要、具有创新能力的人才。
参考文献
1吴秀云.“互动式”教学模式探析[J].太原教育学院学报,2002,20(1):22-24.
2王强.在互动式教学的实践中培养创新型人才[J].辽宁教育研究,2004,(8):69-71.
3 于佩学.以科研促进教学 培养创新型人才[J].现代教育科学,2006,(4):115-117.
4 姚玉环.研究性教学:教学与科研互动的有效途径[J].中国电力教育,2005,(4):51-53.
5 于洪珍.进行启发式和创造性教学——教好一门课的教学研究与实践[J].电气电子教学学报,2002,24(3):96-98.
6张建荣.工科学生实践能力培养的探索与实践[J].辽宁教育研究,2007,(7):68-70.
7罗庆跃,刘湘涛,黄大足,等. 教学与科研互动，培养创新型人才[J].湘潭师范学院学报(社会科学版)，2006，28（5）:166-167.