自動化儀表課程思政探索

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根據(jù)洛陽理工學院“行業(yè)性、地方性、應用型”辦學定位，自動化專業(yè)以培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義事業(yè)合格建設者和可靠接班人為總目標，不僅要具備解決自動化領(lǐng)域復雜工程問題的能力，亦須具備社會主義核心價值觀和良好的思想道德修養(yǎng)。“自動化儀表”是自動化專業(yè)的一門專業(yè)特色課程，該課程立足應用型人才培養(yǎng)，突出應用性和針對性，堅持實踐能力培養(yǎng)的原則。在傳統(tǒng)教學活動中，“自動化儀表”課堂著重于各類檢測儀表結(jié)構(gòu)和工作原理的講授，缺乏對學生思想道德素養(yǎng)和價值觀的必要引導。為滿足國家“三全育人”的要求，明確“培養(yǎng)什么樣的人、如何培養(yǎng)人以及為誰培養(yǎng)人”這一根本問題[3]，“自動化儀表”課程的思政建設十分必要。

一、課程存在的問題及改革的理念

“自動化儀表”課程具有較強的理論性與實踐性，存在內(nèi)容多、知識面廣、教學內(nèi)容更新不及時、教學手段和考核形式單一、實驗流于形式等問題。課程改革要解決的重點問題有以下幾點。1.解決以教為中心，專業(yè)知識滿堂灌，學生被動學習的傳統(tǒng)教學模式。單向性的知識傳遞方式無法調(diào)動學生學習的積極性和主動性。2.重視知識傳授，輕視能力培養(yǎng)，忽略價值塑造，沒有深入挖掘蘊含于課程的思政元素，思政元素與課程內(nèi)容沒有實現(xiàn)有機融合，對培養(yǎng)學生思想道德素養(yǎng)發(fā)揮的作用不明顯。3.理論與實踐難以深度融合。理論課與實驗課的結(jié)合表層化、異步化，導致學生不能將所學理論應用于工程實踐，不能很好地根據(jù)實際要求設計測控系統(tǒng)，難以實現(xiàn)應用型人才培養(yǎng)的目標。針對課程改革要解決的重點問題，秉承“立德樹人、學生中心、應用為本、持續(xù)改進”的理念，通過優(yōu)化教學設計、混合教學形態(tài)、有機融入思政元素、構(gòu)建多層次遞階式實踐平臺，實現(xiàn)德育引領(lǐng)、能力培養(yǎng)與教學過程的充分融合。課程改革的思路有以下幾點。1.革新教學理念，樹立以學生為中心、產(chǎn)出為導向的教育理念，采用基于BOPPPS模型的線上線下混合式教學，通過導言、前測、目標、參與式學習、后測、總結(jié)六個環(huán)節(jié)，形成學生參與和反饋的完整閉環(huán)。與傳統(tǒng)教學模式相比，BOPPPS模型強調(diào)學生全過程參與式學習，這與“以學生為中心”的OBE理念是一脈相承的[4]。通過設計多種互動性質(zhì)的參與式教學方法與學習策略，如案例教學、分組討論、項目教學、實物演示等，構(gòu)建師生學習共同體，營造自主、合作和探究式學習環(huán)境。促進慕課、翻轉(zhuǎn)課堂、智慧教室、互動軟件等現(xiàn)代信息技術(shù)與教育教學的深度融合，開展線上線下、課內(nèi)課外一體化的混合式教學，從而改變傳統(tǒng)“滿堂灌”的教學方式。2.為落實立德樹人的根本任務，在課程教學大綱中將思政元素融入具體章節(jié)，設計思政案例集。通過課堂滲透、線上資源、項目教學、案例討論、師德師風示范引領(lǐng)等多種形式，潤物無聲地培養(yǎng)學生的科學精神、工程素養(yǎng)、創(chuàng)新意識和家國情懷。3.構(gòu)建基于虛實結(jié)合的實踐教學體系，形成“虛擬仿真+實驗+項目+科技競賽”的多層次遞階式實踐創(chuàng)新平臺，引導學生開展小組合作探究式學習，主動思考、討論、質(zhì)疑、探究、實踐，從而培養(yǎng)學生的自主學習能力、工程應用能力和實踐創(chuàng)新能力。

二、課程內(nèi)容的思政元素設計

根據(jù)洛陽理工學院辦學定位及自動化專業(yè)人才培養(yǎng)方案，結(jié)合學科前沿動態(tài)與社會發(fā)展需求，“自動化儀表”課程以四大過程參數(shù)（溫度、壓力、流量、液位）、氣體及機械量等參數(shù)檢測為知識線組織教學，同時貫穿思政線和創(chuàng)新線兩條輔助線。將思政元素融入課程教學，厚植學生的愛國主義情懷，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)、工匠精神和創(chuàng)新意識。從尋找新原理、采用新工藝或探索新功能等開展基礎理論創(chuàng)新。將來自學科競賽、企業(yè)實景的實際工程應用案例引入教學，強調(diào)理論與實踐高度融合的高階性。通過開展自動化儀表相關(guān)前沿技術(shù)交流，拓展課程的廣度和深度。思政元素融入教學的具體措施如下。

（一）重置教學大綱，樹立德育目標在課程教學大綱中體現(xiàn)思政育人的觀念，按照“反向設計，正向?qū)嵤钡墓こ探逃Ｊ剑_定知識目標、技能目標和德育目標三個層次的教學目標[5]，使其能有效支撐培養(yǎng)目標達成及畢業(yè)要求。知識目標：通過文獻檢索與自主學習，熟悉各種儀表的相關(guān)技術(shù)規(guī)范與選型標準，掌握各類檢測儀表的工作原理，能合理選擇并正確使用各類檢測儀表（支撐畢業(yè)要求2.3）。技能目標：根據(jù)現(xiàn)代檢測系統(tǒng)的要求，能利用Pro-teus、AltiumDesigner、虛擬仿真等軟件設計現(xiàn)代測量系統(tǒng)，能夠分析系統(tǒng)調(diào)試數(shù)據(jù)并得出結(jié)論；在設計過程中體現(xiàn)出創(chuàng)新性和嚴謹性，具備工程師責任感（支撐畢業(yè)要求5.2）。德育目標：通過檢測儀表的典型應用及實際工程案例分析討論其在環(huán)境保護及可持續(xù)發(fā)展方面的重要意義；培養(yǎng)學生工程倫理意識、創(chuàng)新精神及綠色環(huán)保意識（支撐畢業(yè)要求7.1）。以德育目標為導向，在教學過程中充分梳理課程各章節(jié)內(nèi)容，結(jié)合課程專業(yè)知識點，深入挖掘德育要素，凝練典型思政案例，形成思政案例資源庫，潤物無聲地融入課程教學過程。本課程教學內(nèi)容、思政結(jié)合點及德育目標的對應關(guān)系如表1所示。

（二）采用線上線下混合式教學模式利用現(xiàn)代信息技術(shù)構(gòu)建全方位的線上線下教學環(huán)境，實現(xiàn)混合式教學，使課程思政與專業(yè)知識同向同行。本課程線上教學資源為課程團隊在洛陽理工學院慕課平臺建設的“自動化儀表”課程。在傳統(tǒng)知識點視頻基礎上，上線了一系列以建材、電力行業(yè)應用為背景的特色案例資源庫，如水泥廠回轉(zhuǎn)窯無線測溫系統(tǒng)、渦街流量計在蒸汽貿(mào)易結(jié)算中的應用等，提升學生應用專業(yè)知識服務行業(yè)與地方經(jīng)濟的能力。將建立的思政案例庫上線至學習通平臺。同時，錄制并上線多個思政專題視頻，如結(jié)合氣體檢測和水泥廠行業(yè)背景，凝練出思政專題“雙碳行動、共護家園”，培養(yǎng)學生的綠色環(huán)保意識。此外，還上線了課前導學自測、隨堂練習、章節(jié)測驗及思維導圖等測試資源，所有資源均在持續(xù)更新。學生通過豐富的教學資源進行學習，實現(xiàn)專業(yè)知識及課程思政在課堂教學外的延續(xù)。

（三）融入偉人事跡，弘揚工匠精神專業(yè)課程是專業(yè)科學領(lǐng)域無數(shù)科學家經(jīng)過長年累月的科學探索得到的成果，因此，可在教學過程中融入偉人事跡，通過偉人的示范作用引導學生樹立正確的人生觀和價值觀。如教師在講授渦街流量計的工作原理時，可以引入科學大家馮卡門和錢學森，講述錢學森“五年歸國路，十年兩彈成”的故事：沖破重重阻撓，毅然回到祖國的懷抱，使我國導彈、原子彈的發(fā)射至少向前推進了20年，從而培養(yǎng)學生熱愛祖國、崇尚科學、勇于擔當?shù)目茖W精神和家國情懷。在講授液位傳感器時中引入大國工匠———中鐵裝備李剛的事跡，他能在幾萬根電線里蒙眼作業(yè)，生產(chǎn)出世界第一的液位傳感器,使我國盾構(gòu)行業(yè)打破國外長達百年技術(shù)封鎖的故事，引導學生認識到科技創(chuàng)新的不易，做到不怕困難、積極探索、勇于創(chuàng)新[6]。

（四）虛實結(jié)合的多層次遞階式實踐平臺構(gòu)建了基于虛實結(jié)合的多層次遞階式實踐創(chuàng)新平臺，通過虛擬仿真、實驗、項目教學及學科競賽等多種手段[7]，使課程目標達成兼具挑戰(zhàn)性和創(chuàng)新性，驅(qū)動學生進行探索創(chuàng)新。學生可利用Labview、Proteus或圖形組態(tài)控制虛擬實驗系統(tǒng)進行驗證性、創(chuàng)新性或設計性實驗；虛擬仿真實驗不受傳統(tǒng)實驗室的時間空間限制，學生可以在任意合適的時間、地點進行實驗。在實驗教學中，將實驗細分為驗證型、綜合型和創(chuàng)新型三種，綜合型和創(chuàng)新型實驗可在驗證型實驗基礎上進行綜合創(chuàng)新或者跨學科重新設計，如結(jié)合自動控制原理知識設計熱電偶的PID溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，培養(yǎng)學生多學科交叉融合的能力及創(chuàng)新思維。項目教學以任務為主線，學生為主體，旨在培養(yǎng)學生的自主學習能力及工程實踐能力。選拔學生參加挑戰(zhàn)杯、智能汽車競賽等各類學科競賽，從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和團隊協(xié)作精神。

三、教學設計與方法

遵循工程教育認證“學生中心、產(chǎn)出導向、持續(xù)改進”的理念，引入多元化的教學方法和手段，以啟迪互動的形式提升學生課堂參與感和認同感，打造高效BOPPPS課堂。主要的教學方法如下。

（一）案例引導法課程教學以實際應用中的典型傳感器檢測系統(tǒng)為主線，引出教學知識點，進行理論知識講授，引導學生對相關(guān)技術(shù)問題進行分析、研究和討論。例如在介紹輻射式測溫儀表時，結(jié)合新冠感染疫情引入“紅外測溫儀是如何測量體溫的”問題。首先激發(fā)學生的興趣，然后實物演示紅外測溫儀的實際測溫操作，引出紅外測溫的工作原理、結(jié)構(gòu)和測量電路，并讓學生思考如何正確使用并設計紅外測溫儀。此外，進一步啟發(fā)學生拓展思維，討論輻射式測溫儀表和接觸式測溫儀表的區(qū)別與具體的應用場合。

（二）項目教學法項目教學貫穿課程教學的全過程，以學生自主探索實踐為導向。項目全部來源于生產(chǎn)實際，結(jié)合電廠、水泥廠等行業(yè)背景，提取電廠主蒸汽溫度檢測、水泥廠氣體監(jiān)測等項目，確保項目從實踐中來，到實踐中去。項目教學按照實際控制系統(tǒng)開發(fā)過程———控制方案、儀表選擇、軟硬件開發(fā)、系統(tǒng)調(diào)試來組織教學，通過課堂互動、小組討論、課后協(xié)作來推動項目的實施[8]，從而培養(yǎng)學生的動手操作能力及團隊協(xié)作精神。根據(jù)學生自評、小組互評及教師點評的方式給出考核結(jié)果，考核內(nèi)容主要包括系統(tǒng)整體方案設計、仿真和調(diào)試結(jié)果、答辯情況及項目報告。

（三）實驗法安排簡單實驗進課堂，滿足學生動手操作的愿望。例如在講授熱敏電阻溫度傳感器時，通過實物演示法讓學生了解熱敏電阻外觀，討論熱敏電阻的工作原理和分類。然后隨機選取2種不同外形的熱敏電阻，讓學生通過實驗的方法區(qū)分NTC和PTC熱敏電阻，學生經(jīng)過思考和分組討論得出：可以通過加熱熱敏電阻，利用萬用表觀察電阻的變化情況進行區(qū)分NTC和PTC。實驗法能讓學生更好地參與到課堂教學中，實現(xiàn)理論與實踐的有機融合，改善教學效果。

四、結(jié)論

為落實立德樹人成效，滿足應用型人才培養(yǎng)的目標，筆者分析了“自動化儀表”課程存在的問題，秉承“立德樹人、學生中心、應用為本、持續(xù)改進”的教學理念，通過多樣化的教學改革，積極引導學生進行自主探究式學習，使學生能積極主動地參與到課程教學的各個環(huán)節(jié)和項目設計中。課程育人的達成度較高，教學效果較顯著，學生的創(chuàng)新能力和工程應用能力也得到了較明顯提升，從而真正實現(xiàn)價值塑造、能力培養(yǎng)和知識傳授三位一體的高素質(zhì)應用型人才培養(yǎng)目標。

參考文獻：

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[3]謝敏,胡艷宏,郭巍,等.淺談“無機非金屬材料工藝學”課程思政育人建設[J].現(xiàn)代職業(yè)教育,2021(40).

[4]王葉,張莉,陳超.基于OBE理念和BOPPPS模式基礎化學混合式教學改革[J].廣州化工,2022(3).

[5]張梁,徐云杰,管,等.高校理工科專業(yè)課程中的思政建設研究與探索———以《測試技術(shù)與傳感器》課程為例[J].湖州師范學院學報,2019(12).

[6]葉挺聰,許艷萍,張樺,等.傳感器與傳感網(wǎng)課程教學中的課程思政建設[J].計算機教育,2021(5).

[7]王燕.基于專創(chuàng)融合的《自動化儀表》課程教學改革[J].中國電力教育,2021(3).

[8]謝建宏.基于項目驅(qū)動的傳感器原理課程教學改革研究[J].實驗室研究與探索,2018(10).

作者:王燕 武超 伊竟廣 單位:洛陽理工學院