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摘要：根据“测量仪表与自动化”课程特点和学生特点，进行课程教学方法的改革。调整教学内容和顺序，帮助学生构建自上而下的知识体系；基于认知规律，采用分段进阶式的教学模式，引导学生内化知识，构建知识环节和知识点；让学生参与到教学过程中，提高学习的积极性。教学实践表明，这些措施提高了课堂的教学效率。
关键词：测量仪表与自动化；认知规律；建构主义
作者简介：孙良（1970-），女，黑龙江勃利人，中国石油大学信息与控制工程学院，副教授；涂玲（1979-），女，江苏邗江人，中国石油大学信息与控制工程学院，讲师。（山东 青岛 266580）
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）10-0069-02
自动化技术在石油生产和加工等过程中的普及，要求工艺操作人员必须熟练使用各种自动化工具以完成对生产过程的控制。“测量仪表与自动化”课程就是针对中国石油大学（以下简称“我校”）化学工程、环境工程、热工、油气储运和建筑环境与设备等工艺专业开设的一门自动化技术普及课。该课程实用性较强，学好这门课对学生在生产实践中充分发挥自动化工具的作用，实现对生产过程的监测和控制具有重要的意义。
一、课程教学方法改革的必要性
1.课程的特点
“测量仪表与自动化”是以生产过程测控系统构建为核心的一门课程，主要包括测控系统各组成部分的工作原理和使用方法，如各种参数的检测仪表、控制器和执行器等设备的工作原理和使用方法，还包括测控系统的构建方法，如控制方案的选择和实施等。该课程的特点是内容广泛，涉及的知识面宽，除要求大学物理、高等数学和物理化学等基础知识外，还需要电工电子技术、计算机和网络等方面的知识。这对工艺专业的学生来说，本课程内容与其所学的工艺类课程差别较大，如，知识点过于零散，系统性不强，测控系统各组成部分之间没有前后的因果关系，每部分的工作原理和使用方法都不同，给学生的学习造成一定的困难，学生也普遍反映该课较难理解，尤其复习时感到无从下手。
2.学生的特点
本课程的授课按教学计划一般安排在第六学期，由于其他各门专业课也都集中安排在这个学期，有的专业甚至多达16门课程，学生课下基本没有时间和精力对这门课进行细致地复习。此外，经过大学三年的学习，此时的学生较浮躁，上课逃课和作业抄袭等现象严重。
3.教学方法改革的必要性
由于课程本身的特点，加上学生存在的问题，采用被动学习的传统教学模式难以保证教学效果。通过对考卷的分析发现，综合题部分失分过多，有50%的学生对测控系统的概念模糊，30%的学生无法构建完整的测控系统；此外，40%的学生存在知识点掌握混乱的问题，如对差压式流量计和差压式物位计的工作原理混淆，对控制器和执行机构的正反作用混淆等问题。满堂灌的教学模式未能充分考虑学生的认知规律，教师和学生的互动性较差，学生学习的积极性不高，课堂教学效率低。
针对以上问题，在本课程的教学方法上进行了积极的改革与探索，对教学内容和顺序进行调整，通过分段进阶式的课堂教学模式，让学生参与教学过程中，调动学生学习的积极性，提高课堂的教学效率。
二、教学方法的改革与实践
1.调整教学内容和顺序，以知识体系建构为主线
“测量仪表与自动化”的课程体系见图1所示，一个基本的测控系统是由变送单元、控制单元、执行单元和被控对象四部分组成。以往本课程教学内容的安排是先介绍测控系统的各个组成部分的工作原理和使用方法，再综合介绍整个测控系统的概念和构成方法。这种自下而上构建课程知识体系的方法，是将各知识环节先割裂开，分别学习，最后再整合。这样的教学顺序容易造成学生对环节之间的联系模糊，往往学习后面的内容就忘了前面的，等进行到控制系统构成环节时，前面内容遗忘较多，很难将所有的知识环节串接起来，无法形成整体的概念，这也是这部分知识在考试中失分最多的原因。
根据这个情况，在教学内容和顺序上进行了自顶向下的调整，从课程一开始就给学生建立测控系统的基本概念，并在随后的授课过程中，反复强化这个概念。每讲授一个新的组成部分，都指明其在测控系统中的位置和作用，与前后组成部分的关系和连接，让学生在头脑中形成一个清晰的测控系统构成图，并牢记每一部分的位置和作用。
这种顺序调整，加上反复的概念强化，可让学生在整个课程的学习过程中有清晰思路，建立起本课程的知识体系，并能将各知识环节串接，保证了所学知识的连续性。
2.采用分段进阶式的课堂教学模式，科学地引导学生建构知识
在以往的授课中发现，尽管反复向学生强调课程的重点和难点，但仍达不到所需要的教学效果。这种满堂灌的授课方式是以教师为主体，学生是被动学习，学习效率较低。建构主义学习观强调学习是学生主动建构知识的过程，强调学生主体性的发挥。尝试让学生参与到教学过程中来，教师引导学生通过思考来主动内化知识，建构知识环节和知识点。
由于知识的学习需要一个过程，根据认知规律，将学生的学习过程分为三个阶段，即认识、理解和巩固，通过科学的安排课堂的教学过程，有效利用课堂内的教学时间，提高课堂的教学效率。具体来说，整个课堂教学过程分成三个阶段，巩固阶段、理解阶段和教学阶段。
巩固阶段占10分钟左右，主要对前几次课的基本概念进行复习，通过提问的方式考查学生的掌握情况，所提的问题以课程的知识体系为主线，强化记忆每个环节中各知识点的原理和联系，帮学生理清思路。如讲到差压式流量计时，会对差压式物位计的工作原理和适用情况进行提问，督促学生进行复习和区分，通过比较进行记忆。
理解阶段一般占20分钟左右，主要以问答题或计算题的形式引导学生对前一次课或本次课的重点和难点进行思考，通过提问或让学生走上讲台的方式，让学生逐步参与到教学过程中。这个阶段是帮助学生内化知识，建构知识点，所提的问题要以解决“为什么”为主，如“差压式物位计是否可以测界位，为什么”。通过学生之间的讨论和教师的引导，加深对基本概念和原理的理解，从而分析“怎么样”的问题，如“差压式物位计怎么使用，适用于何种场合”。 教学阶段是引导学生对知识认识的过程，解决“是什么”的问题。由于授课时间减少，讲课要少而精。本课程是面向储运和化工等工艺专业的学生，教学要求以学生学会使用和学会选择为主，因此授课过程中不过多涉及数学推导和详细电路分析，以免偏离主线，分散学生精力。如对物位仪表，主要讲清各种物位仪表基于什么原理，分别适用于什么场合。
这种分段进阶式的教学模式，可引导学生对所学内容由认识到理解，通过不断巩固实现了对知识的理解和记忆，符合认知的规律，有助于学生有效地建构知识，提高了课堂教学效率。
3.增加师生互动，关注每个学生
在分段进阶式的教学模式中，巩固阶段和理解阶段都是对学生进行提问，在这一问一答的过程中较好地实现了师生的情感互动，创设了宽松的课堂气氛。师生关系融洽，学生的思维容易被激活，从而提高了课堂教学效果。
为了鼓励学生回答问题，参与到教学过程中，将学生回答的情况记入考核成绩。这部分考核的成绩并不以是否正确为指标，主要考核学生：是否回答；是否经过思考，有不同见解；声音是否洪亮。这些考核指标主要以督促学生积极参与为目的，锻炼学生的独立思考能力和表达能力。
通过师生互动来关注每个学生。教师可随机指定一个班的学生回答，一个问题可由多个学生回答，互相补充，最后由教师来总结。每次课争取能提问半个班的学生，在课程结束之前争取每个学生都能被提问2次以上。对不愿回答的学生或基础较差的学生需增加提问次数，鼓励他们积极参与，让每位学生能感受到教师的关注，增强他们学习的积极性和自信心。
三、教学效果
通过对考试成绩的分析发现，学生对测控系统概念的理解大大提高，95%的学生都能根据要求设计合理的测控系统，综合部分的失分率降低到10%，此外，对容易混淆的概念的失分也降低到10%。在后续的课程设计中也反映出学生基础扎实，能够顺利进行仪表选型和系统设计以及系统连接。通过对教学方法进行改革，科学的安排授课过程和顺序，增强了学生对知识环节的理解和记忆，提高了课堂的教学效率。
课堂提问和讨论的方式，增进了师生之间的交流，活跃了课堂气氛，教师和学生不再是对立的。学生在思考和讨论过程中加深了对课程内容的理解，教师也能及时得到反馈，对授课内容和授课方式进行改进，教学双方都受益。
四、结语
根据课程特点和学生特点对教学方法进行改革，调整了教学内容和顺序，根据认知的规律采用分段进阶式的教学模式，并通过提问和讨论，让学生参与到教学过程中来。教学实践证明，这些措施充分调动学生学习的积极性，有助于引导学生构建知识体系和知识点，大大提高了课堂的教学效率。
参考文献：
[1]江晓谷.建构主义的教学观及其对信息化教学的启示[J].中国农业教育，2009，（6）：49-51.
[2]王旅，余杨奎.建构主义学习理论剖析[J].当代教育论坛（教学研究），2010，（4）：13-15.
[3]钟志贤.建构主义学习理论与教学设计[J].电化教育研究，
2006，（5）：10-16.
[4]杨俊林.把握学生的认知规律，提高数学课堂教学的有效性[J].教育理论与实践，2011，（8）：59-60.
[5]秦石乔.以学生为焦点加强课堂设计，按认知规律提升育人水平[J].高等教育研究学报，2011，（9）：50-52.
（责任编辑：宋秀丽）
关键词：测量仪表与自动化；认知规律；建构主义
作者简介：孙良（1970-），女，黑龙江勃利人，中国石油大学信息与控制工程学院，副教授；涂玲（1979-），女，江苏邗江人，中国石油大学信息与控制工程学院，讲师。（山东 青岛 266580）
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）10-0069-02
自动化技术在石油生产和加工等过程中的普及，要求工艺操作人员必须熟练使用各种自动化工具以完成对生产过程的控制。“测量仪表与自动化”课程就是针对中国石油大学（以下简称“我校”）化学工程、环境工程、热工、油气储运和建筑环境与设备等工艺专业开设的一门自动化技术普及课。该课程实用性较强，学好这门课对学生在生产实践中充分发挥自动化工具的作用，实现对生产过程的监测和控制具有重要的意义。
一、课程教学方法改革的必要性
1.课程的特点
“测量仪表与自动化”是以生产过程测控系统构建为核心的一门课程，主要包括测控系统各组成部分的工作原理和使用方法，如各种参数的检测仪表、控制器和执行器等设备的工作原理和使用方法，还包括测控系统的构建方法，如控制方案的选择和实施等。该课程的特点是内容广泛，涉及的知识面宽，除要求大学物理、高等数学和物理化学等基础知识外，还需要电工电子技术、计算机和网络等方面的知识。这对工艺专业的学生来说，本课程内容与其所学的工艺类课程差别较大，如，知识点过于零散，系统性不强，测控系统各组成部分之间没有前后的因果关系，每部分的工作原理和使用方法都不同，给学生的学习造成一定的困难，学生也普遍反映该课较难理解，尤其复习时感到无从下手。
2.学生的特点
本课程的授课按教学计划一般安排在第六学期，由于其他各门专业课也都集中安排在这个学期，有的专业甚至多达16门课程，学生课下基本没有时间和精力对这门课进行细致地复习。此外，经过大学三年的学习，此时的学生较浮躁，上课逃课和作业抄袭等现象严重。
3.教学方法改革的必要性
由于课程本身的特点，加上学生存在的问题，采用被动学习的传统教学模式难以保证教学效果。通过对考卷的分析发现，综合题部分失分过多，有50%的学生对测控系统的概念模糊，30%的学生无法构建完整的测控系统；此外，40%的学生存在知识点掌握混乱的问题，如对差压式流量计和差压式物位计的工作原理混淆，对控制器和执行机构的正反作用混淆等问题。满堂灌的教学模式未能充分考虑学生的认知规律，教师和学生的互动性较差，学生学习的积极性不高，课堂教学效率低。
针对以上问题，在本课程的教学方法上进行了积极的改革与探索，对教学内容和顺序进行调整，通过分段进阶式的课堂教学模式，让学生参与教学过程中，调动学生学习的积极性，提高课堂的教学效率。
二、教学方法的改革与实践
1.调整教学内容和顺序，以知识体系建构为主线
“测量仪表与自动化”的课程体系见图1所示，一个基本的测控系统是由变送单元、控制单元、执行单元和被控对象四部分组成。以往本课程教学内容的安排是先介绍测控系统的各个组成部分的工作原理和使用方法，再综合介绍整个测控系统的概念和构成方法。这种自下而上构建课程知识体系的方法，是将各知识环节先割裂开，分别学习，最后再整合。这样的教学顺序容易造成学生对环节之间的联系模糊，往往学习后面的内容就忘了前面的，等进行到控制系统构成环节时，前面内容遗忘较多，很难将所有的知识环节串接起来，无法形成整体的概念，这也是这部分知识在考试中失分最多的原因。
根据这个情况，在教学内容和顺序上进行了自顶向下的调整，从课程一开始就给学生建立测控系统的基本概念，并在随后的授课过程中，反复强化这个概念。每讲授一个新的组成部分，都指明其在测控系统中的位置和作用，与前后组成部分的关系和连接，让学生在头脑中形成一个清晰的测控系统构成图，并牢记每一部分的位置和作用。
这种顺序调整，加上反复的概念强化，可让学生在整个课程的学习过程中有清晰思路，建立起本课程的知识体系，并能将各知识环节串接，保证了所学知识的连续性。
2.采用分段进阶式的课堂教学模式，科学地引导学生建构知识
在以往的授课中发现，尽管反复向学生强调课程的重点和难点，但仍达不到所需要的教学效果。这种满堂灌的授课方式是以教师为主体，学生是被动学习，学习效率较低。建构主义学习观强调学习是学生主动建构知识的过程，强调学生主体性的发挥。尝试让学生参与到教学过程中来，教师引导学生通过思考来主动内化知识，建构知识环节和知识点。
由于知识的学习需要一个过程，根据认知规律，将学生的学习过程分为三个阶段，即认识、理解和巩固，通过科学的安排课堂的教学过程，有效利用课堂内的教学时间，提高课堂的教学效率。具体来说，整个课堂教学过程分成三个阶段，巩固阶段、理解阶段和教学阶段。
巩固阶段占10分钟左右，主要对前几次课的基本概念进行复习，通过提问的方式考查学生的掌握情况，所提的问题以课程的知识体系为主线，强化记忆每个环节中各知识点的原理和联系，帮学生理清思路。如讲到差压式流量计时，会对差压式物位计的工作原理和适用情况进行提问，督促学生进行复习和区分，通过比较进行记忆。
理解阶段一般占20分钟左右，主要以问答题或计算题的形式引导学生对前一次课或本次课的重点和难点进行思考，通过提问或让学生走上讲台的方式，让学生逐步参与到教学过程中。这个阶段是帮助学生内化知识，建构知识点，所提的问题要以解决“为什么”为主，如“差压式物位计是否可以测界位，为什么”。通过学生之间的讨论和教师的引导，加深对基本概念和原理的理解，从而分析“怎么样”的问题，如“差压式物位计怎么使用，适用于何种场合”。 教学阶段是引导学生对知识认识的过程，解决“是什么”的问题。由于授课时间减少，讲课要少而精。本课程是面向储运和化工等工艺专业的学生，教学要求以学生学会使用和学会选择为主，因此授课过程中不过多涉及数学推导和详细电路分析，以免偏离主线，分散学生精力。如对物位仪表，主要讲清各种物位仪表基于什么原理，分别适用于什么场合。
这种分段进阶式的教学模式，可引导学生对所学内容由认识到理解，通过不断巩固实现了对知识的理解和记忆，符合认知的规律，有助于学生有效地建构知识，提高了课堂教学效率。
3.增加师生互动，关注每个学生
在分段进阶式的教学模式中，巩固阶段和理解阶段都是对学生进行提问，在这一问一答的过程中较好地实现了师生的情感互动，创设了宽松的课堂气氛。师生关系融洽，学生的思维容易被激活，从而提高了课堂教学效果。
为了鼓励学生回答问题，参与到教学过程中，将学生回答的情况记入考核成绩。这部分考核的成绩并不以是否正确为指标，主要考核学生：是否回答；是否经过思考，有不同见解；声音是否洪亮。这些考核指标主要以督促学生积极参与为目的，锻炼学生的独立思考能力和表达能力。
通过师生互动来关注每个学生。教师可随机指定一个班的学生回答，一个问题可由多个学生回答，互相补充，最后由教师来总结。每次课争取能提问半个班的学生，在课程结束之前争取每个学生都能被提问2次以上。对不愿回答的学生或基础较差的学生需增加提问次数，鼓励他们积极参与，让每位学生能感受到教师的关注，增强他们学习的积极性和自信心。
三、教学效果
通过对考试成绩的分析发现，学生对测控系统概念的理解大大提高，95%的学生都能根据要求设计合理的测控系统，综合部分的失分率降低到10%，此外，对容易混淆的概念的失分也降低到10%。在后续的课程设计中也反映出学生基础扎实，能够顺利进行仪表选型和系统设计以及系统连接。通过对教学方法进行改革，科学的安排授课过程和顺序，增强了学生对知识环节的理解和记忆，提高了课堂的教学效率。
课堂提问和讨论的方式，增进了师生之间的交流，活跃了课堂气氛，教师和学生不再是对立的。学生在思考和讨论过程中加深了对课程内容的理解，教师也能及时得到反馈，对授课内容和授课方式进行改进，教学双方都受益。
四、结语
根据课程特点和学生特点对教学方法进行改革，调整了教学内容和顺序，根据认知的规律采用分段进阶式的教学模式，并通过提问和讨论，让学生参与到教学过程中来。教学实践证明，这些措施充分调动学生学习的积极性，有助于引导学生构建知识体系和知识点，大大提高了课堂的教学效率。
参考文献：
[1]江晓谷.建构主义的教学观及其对信息化教学的启示[J].中国农业教育，2009，（6）：49-51.
[2]王旅，余杨奎.建构主义学习理论剖析[J].当代教育论坛（教学研究），2010，（4）：13-15.
[3]钟志贤.建构主义学习理论与教学设计[J].电化教育研究，
2006，（5）：10-16.
[4]杨俊林.把握学生的认知规律，提高数学课堂教学的有效性[J].教育理论与实践，2011，（8）：59-60.
[5]秦石乔.以学生为焦点加强课堂设计，按认知规律提升育人水平[J].高等教育研究学报，2011，（9）：50-52.
（责任编辑：宋秀丽）