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“创新创业”背景下控制工程基础课程改革探索与实践研究

2022-03-25  |  点击:  |  栏目:论文中心

本文作者:田晓超 刘金龙 侯俊 李沈芳 于淼 发表期数:现代职业教育 2022年10期 本文字数:3291

  [摘           要]  “创新创业”项目是教育部对高校大學生教育实施的重要工程,在“双创”背景下,本科教育注重培养大学生的创新能力。为了控制工程专业本科教育能够满足国家建设所需的创新型人才,结合长春大学机械与车辆工程学院智能控制专业创新创业训练项目的实际情况,以控制工程基础课程为例,对教学内容改革、人才培养模式、创新创业保障制度、学科交叉创新四个方面进行探索与实践,以期高质量地完成创新创业内容的教学。
  [关    键   词]  控制工程基础;创新实践;教学改革
  [中图分类号]  G642                    [文献标志码]  A                  [文章编号]  2096-0603(2022)10-0031-03
  随着德国“工业4.0”和美国“先进制造伙伴计划”等创新创业要求的提出,工业技术转型迎来了全新的发展机遇,世界各国都在抢占制造业强国高地[1]。“中国制造2025”明确提出了中国制造业的主攻方向之一为智能控制[2],培养具有创新能力的高质量应用型工程技术人才是新经济发展的重要支撑[3]。在此背景下,创新创业教育在全国达到史无前例的高度,高校作为大学生创新创业的载体,承担着不可推卸的责任[4]。大学生创新创业教育在全球高校广泛开展,充分发挥大学科技园、大学生创业园、大学生智创空间等校内创新创业实践平台作用,参与创新创业训练项目的大学生可将理论知识应用到实践中。从理论出发,在实践中推动高校教育体制改革,推进高校创新创业教育进程,提高高等教育质量,建设适应新时代国家需要的“双创”型人才[5]。因此,在“双创”背景下,培养适用于新经济发展的具有创新能力的高质量应用型工程技术人才势在必行。
  鉴于此,本文以控制工程基础课程为例,该课程内容密切结合工程实际,是实现智能机械、智慧城市等技术的一门专业基础课,强调通过系统、反馈、控制的方法分析解决实际的工程问题。但本科教育更多注重课堂教育和基础专业知识教育,对于科研能力尤其是创新创业能力的培养比较缺乏,造成大量毕业生走上工作岗位之后缺乏创新意识和创新能力,很难在短时期内成为合格的创新型专业工程师和技术人才。如果开设控制工程基础课程的高校均能重视本科生科研能力的培养,将非常有利于培养出高素质的本科生,为现代化创新创业提供大批优秀的专业人才。
  一、本科生科研创新能力培养的重要性
  控制工程专业作为一门重要的基础工科专业,其教育是以电气工程和机械工程为基础,结合计算机应用技术等相关学科,以实际工程应用为培养目标。2017年以来,教育部和全国高校积极建设“新工科”,致力于培养创新型、多样化综合性技术人才,为我国的科技发展与科技创新提供全能型技术人才支撑,始终强调本科教育是高等院校办学的主体。纵观全球,控制技术一直处于科技发展前沿,我国控制专业也在不断地完善与进步,该技术的发展将有力地推动我国高端装备制造业的快速发展。
  但是,我国的控制技术水平与工业发达国家相比还存在相当大的差距。究其原因,主要是因为我国控制专业创新技术成果较少,创新型人才严重不足。恰逢我国大力推进新工科的建设与发展,在此背景下,以创新理念为指导,进行控制工程专业本科生教育培养模式的改革,培养大学生的创新意识,推进我国控制工程专业的发展,也必将促进中国从工业大国走向工业强国。
  二、教学内容的课程改革
  (一)建立课程体系,理清教学思路
  机械专业本科生的“双创”能力和实践操作能力均有待提高,学生对于控制工程相关专业知识的理解仅仅局限于课本,理解还不够深入,所以需要对《控制工程基础》课本进行改革,以改变这一现状。控制工程基础课程,具有多学科交叉与综合性、工程应用广泛、强时效性、理论与实践强耦合性等特点,学生普遍认为该课程的学习难度偏大,而且学完依然无法将所学理论与实践训练相结合。为此,长春大学机械与车辆工程学院积极进行课程改革,优化教学内容,这将进一步提升教学实效。
  依据学校现有的培养体系,首先将专业知识与创新创业意识和创新创业知识深度融合,建立控制工程课程体系结构图。
  如图1所示,控制工程专业课程体系结构中,通识课程包括数学分析基础、线性代数和概率与统计等;大类课程包括自动化导论、C语言、模拟电子线路、数字电路与系统等;专业课程分为专业基础课程、专业主干必修课程、专业方向选修课程。其中,专业基础课程包括模拟电子线路、数字电路与电路理论等;专业必修课程包括控制工程基础、现代控制理论、最优化方法、计算机控制技术、系统仿真技术。这些课程一般根据所在学校的通识教育要求、学科师资力量和教学资源条件开设,在一定时间内保持稳定不变。
  (二)建设专业特色,促进创新创业发展
  建设个性课程与创新实践项目是创新课程体系的关键。在创新思维的基础上培养创新意识,形成特色课程创新模式。各院校可根据控制工程专业方向的特色和研究生培养方向,设置本研衔接选修课程和交叉学科专业课程,鼓励和引导对科研感兴趣的学生进行选修,为其继续深造打下坚实的专业课基础,并且为有兴趣开展交叉学科研究的学生提供入门的基础知识,以期在“双创”实践中提升创新创业能力。
  (三)采用线上线下教学模式,提高教学质量
  提高课程教学教育质量,是保证人才培养质量的根本。借助发达的互联网平台,实现传统教学和线上教学相结合的教学模式,可提高学生的学习兴趣,最大限度地实现高效教学,,改善专业基础课学习效果不佳的局面,努力培养合格、专业的应用型技术人才。控制工程作为工科类专业,其专业主要有控制工程基础、工程力学、C语言等基础课程。一方面,这些课程概念较多,抽象、难以理解,若教学方式、方法不当,那么“教”与“学”都会枯燥乏味;另一方面,控制工程应用性很强,对于初次接触本专业的学生而言,学好这类课程难度较大。并且,在手机游戏、网络小说等各种外界诱惑的环境下,加之地方高校学生基础相对薄弱,学习自主性、自律性等方面也较欠缺。因此,在学习较为枯燥的专业基础知识的时候,课堂上学生容易出现分心走神,课后学生更难以主动花时间解决疑问,导致学习效果不佳。为改变这一现状,学校一方面在授课过程中加强启发式、探讨式以及案例式等先进教学方式的应用。例如,李雅普诺夫稳定法作为智能控制教学的重点、难点内容,其包含的基本概念和知识点较多,为使学生较好地理解、掌握图中各重要点、线的意义,建议授完该部分内容后,就非线性时域及频域的MATLAB实现相关内容开展实践学习。实践课前,首先安排学生提前安装好MATLAB、LabVIEW等相关软件,利用实践操作的机会助学生了解并深刻理解该课程的内涵。另一方面充分发挥线上教学资源的优势,实践线上线下混合教学模式。例如,将控制基础课程中的教学重点、难点等以动画、视频的形式呈现出来,以便学生更加直观、深层次地理解。对于专业基础课程中的实验教学,也可通过视频的方式让学生先掌握实验的基本操作及步骤,然后进行实际操作,教师引导学生对实验结果进行分析,自主纠错,达到事半功倍的教学效果。总之,采用线上线下混合教学模式,不仅有助于引导学生自我管理、自主学习,激发学生的求知欲,提升自主学习能力,而且能将授课教师从繁忙的教学工作中解放出来,更有利于教师在课堂面授中加强启发式、探讨式及案例式等先进教学模式的应用,提高教学效率和教学质量,为新工科建设背景下创新性应用型人才培养提供有力保障。

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