论文部分内容阅读
摘要：针对“现场总线技术”课程的特点和以往教学中存在的问题，进行了理论与实践一体化教学方法的探索，重点从教学内容设计、教学方案实施、考核评价体系等方面探讨了该课程理论教学与实践教学的一体化方法。
关键词：现场总线技术；理论教学；实践教学；一体化教学方法
作者简介：周霞（1976-），女，江苏淮阴人，金陵科技学院机电工程学院，讲师。（江苏 南京 211169）
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）10-0083-02
“LonWorks现场总线技术”是建筑电气与智能化专业的必修课，同时也是一门实践性很强的课程。通过该课程的学习，学生能够掌握现场总线控制系统的相关技术，为专业技能培养奠定必要的基础。为了提高教学效果，对该课程理论教学与实践教学的一体化方法进行了有益探索。
一、课程特点与教学现状
“LonWorks现场总线技术”课程的主要特点可以归纳为以下3个方面：
1.涉及面广，与其他课程联系紧密
现场总线技术这门课程是学生在掌握了基础的计算机网络与计算机控制技术之后的扩展性课程。本课程的核心在于现场总线系统的基础知识以及基于现场总线的控制系统的设计和实现，涵盖了电路、编程、网络通信等方面内容。
2.与应用联系紧密，实践性强
随着物联网技术的发展，LonWorks已广泛应用于各种检测与控制系统，学生只有通过大量的实验与实践锻炼才能达到学以致用。
3.发展迅速，技术更新快
现场总线的国际标准在不断变化，开发模式也在不断改进。
金陵科技学院机电工程学院（以下简称“我院”）建筑电气智能化专业“LonWorks现场总线技术”课程教学课时为48个学时，其中包括16个学时的实验。该课程在已往的教学中主要存在以下一些问题：
第一，教材内容不完善，跟不上技术的发展。目前可用于“LonWorks现场总线技术”课程教学的相关教材很少，没有教材涉及Echelon最新的5000系列神经元芯片与相应的开发模式。现场总线技术的发展日新月异，教学知识点的更新只能由教师自己来完成。
第二，实践环节与理论环节完全分开，教学效果不够理想。传统的教学方式是在理论课教学完成之后，进入实践环节的教学。由于实践与理论脱节，很多学生实践能力薄弱，不能将课堂所学知识融会贯通。
第三，考核形式单一，不利于激励学生注重实践过程。课程考核一直采用以笔试为主、实验成绩为辅的方式。笔试以理论内容为主，实验成绩主要依据实验报告来评定，难以对实践过程进行考核，不能很好地通过考核来激励学生注重实践过程。
二、理论教学与实践教学的关系
理论教学是为使学生系统地学习和掌握学科的概念体系，培养学生的理性思维能力而进行的教学；实践教学是相对于理论教学的各种教学活动的总称，指学生在教师指导下以实际操作为主，获得感性知识和基本技能，提高综合素质的一系列教学活动的组合。[1]
理论教学与实践教学是相互加强与互为补充的关系。首先，理论教学与实践教学是不可完全分割的，理论教学中必然存在实践因素，而实践教学中必然存在理论因素。在理论教学中需要联系实际，不可避免地要利用演示、观察或体验等教学手段，又需要学生通过操作、作业等实践环节加深对理论知识的掌握；在实践教学中，实验前实验规程、方法等要依据理论来拟定，实验中学生要依据相关理论处理遇到的问题，实验后学生要用所学理论知识解释实验结果，这一系列实践环节都离不开理论教学的指导。[2]其次，理论教学与实践教学相互开放、互动发展。理论教学的知识储备能够为实践教学提供必要的指导，也能够为实践中的现象提供合理的解释；而实践教学则能够加深理论知识的理解，并为理论创新提供经验素材。
在传统的精英大学教育中，理论教学一直占据主导地位。而随着具有创新精神与实践能力的应用型、复合型人才需求的兴起，实践教学日益得到重视。在进行课程教学时，系统的专业理论教学必不可少，实践教学必须建立在专业理论教学的基础之上，并在专业理论指导下开展。同时，在实践教学过程中，要促使学生对自己的直接经验多进行理论概括，争取将感性认识上升到理性认识。这样理性认识被有效地用于指导专业实践活动时，就会内化为学生自身的专业素质。
三、理论教学与实践教学一体化方法
理论教学与实践教学一体化方法将理论教学和实践教学有机地融合在一起，在理论教学中讲授相关实践问题解决的要点，在实践教学中处理理论教学中没有解决的具体问题。下面将针对“LonWorks现场总线技术”课程的理论与实践一体化教学内容、教学实施方案、考核评价体系等方面分别进行详细阐述。
1.理论与实践一体化教学内容设计
为实现理论与实践一体化教学，理论教学和实践教学不再严格区分。在学生掌握了LonWorks的硬/软件资源技术基础知识之后，以实践教学为主线，在实践教学中根据需要进行理论教学，安排更多的时间让学生自主学习、自由讨论、自己动手操作，让他们在有限的时间里，充分利用各种资源，掌握更多的实践技能。
参考文献[3]提供的教材，以48学时为例，具体的教学内容安排如下：
（1）LonWorks的硬/软件资源技术基础（参考学时：10学时）。通过教学学生了解神经元芯片、网络接口卡、路由器以及互联设备等硬件资源；掌握LonTalk协议、LonWorks开发工具以及网络工具软件的使用。
（2）LonWorks的编程语言（参考学时：10学时）。通过教学学生了解Neuron C的特点，掌握Neuron C编程的基本要点与网络变量、显式报文的编写方式。
（3）LonWorks设备开发（参考学时：12学时）。通过教学学生了解LonWorks节点设备的软硬件组成，掌握LonWorks设备开发过程、熟悉开发工具的使用，能独立进行LonWorks节点设备程序、资源文件的编写，会创建设备外部接口文件，并进行设备的调试。 （4）LonWorks设备组网（参考学时：16学时）。通过教学学生掌握LonWorks网络的体系结构、网络组件和网络基础设备的选择方案，熟悉LonWorks网络的安装配置，了解LonWorks网络的优化方法。
2.理论与实践一体化教学实施方案
（1）增强教学互动，实现理论教学与实践教学“渗透式”结合。互动式教学可以采取课堂讲授、启发思考、提问回答、小组讨论、案例分析等多种教学方法。[4]对于学生通过已具备知识能解决的问题，教师可以不直接讲解，而是通过提出问题、引导学生主动思考、组织课堂讨论，让学生就不同的观点进行辩论，教师将学生往正确的方向引导。互动式教学模式可以充分调动学生的积极性和创造性，培养学生的独立思维能力，让学生真正掌握所学知识。
为了提高教学效果，课程安排在专业的LonWorks现场总线实验室进行。在教学过程中使学生能将理论学习与实践学习作为一个整体来同时理解接受，实现理论教学与实践教学的互相渗透，促使学生更好地掌握相关专业知识。
（2）实行项目教学，提高一体化教学效果。项目教学方式将课程按类别分为若干技术或技能单元，每个技术或技能单元作为一个教学项目实行单元式教学， 每个单元教学都以能够应用该项技术或技能完成一个作业来结束。[5]
在“LonWorks现场总线技术”教学中，对LonWorks的硬/软件资源技术基础之外的内容按项目划分为程序编写、节点开发与设备组网三个项目。在进行程序编写教学时，结合楼宇自动化系统中节点的程序编写进行Neuron C语言的基本语法与调度程序的教学，教学以学生能够进行节点程序开发为结束点；在进行LonWorks节点开发教学时，结合楼宇自动化系统中控制节点的开发进行节点硬件组成、设备功能标识、设备接口定义、资源文件创建、应用程序编写与调试的教学，教学以学生掌握节点设备开发基本流程为结束点；在进行设备组网教学时，结合楼宇自动化系统组网实践，进行网络体系结构、网络组件选择、网络安装配置与网络优化的教学，以学生能够独立进行组网为结束点。
（3）重视课程设计环节，加强学生自主学习能力的培养。课程设计环节以楼宇自动化系统为背景，进行基于LonWorks现场总线技术的供配电子系统、照明子系统、给排水子系统和消防子系统的节点控制、监视和组网设计。课程设计要求学生能够独立进行节点控制程序的编写与底层监控网络的建构，并学会基于组态软件实现系统的集成。课程设计以学生为主，教师为辅，通过课程设计，加强学生自主学习能力的培养。
（4）组织学生参加技能竞赛，重视学生综合素质的提高。为激发学生学习热情，提高学生工程实践能力，我院每年组织学生参加“亚龙杯”全国大学生智能建筑工程实践技能竞赛。竞赛在楼宇工程实践模拟平台上进行，要求学生以模拟平台作为智能楼宇对象，进行智能楼宇的照明、视频监控、安防等子系统的设计，按照设计方案选择器件在平台上安装，并利用组态软件编程实现远程监控。通过技能竞赛的激励，更好地调动了学生学习的积极性，提高了学生的工程实践能力与团队协作能力，促进了学生综合素质的提高。
3.理论与实践一体化考核评价体系
由于理论实践一体化教学在课程体系上倾向于实践环节，因此成绩评定要以能力考核为主，知识考核为辅，较多地关注学生完成实践任务的过程，采用过程评价与成果评价相结合的方法来进行。
具体实施时，将理论考核贯穿于实践考核之中，在实践环节考核中综合评价理论知识与实践技能的掌握程度。采用灵活多样的考核方式，包含随机抽查、书面考核、现场操作等，并将学生的学习态度、查找资料的能力、解决问题的能力、团队协作能力等因素赋予一定分值，纳入考核指标中。
四、结束语
本文针对当前“LonWorks现场总线技术”课程教学中存在的问题，提出了实施理论与实践一体化教学方式。探讨的内容包括理论与实践一体化教学内容的设计、教学方案的实施以及考核评价体系的建立。所有这些都在具体的教学过程中得到了实践，有效地促进了课程的教学。学生的信息反馈表明，教学取得了积极的成果，这样的教学过程有利于学生加深对理论知识的理解，并能激发学生的求知欲，有利于学生综合素质的提高。
参考文献：
[1]肖伟才.理论教学与实践教学一体化教学模式的探索与实践[J].实验室研究与探索，2011，（4）：81-84.
[2]甄阜铭.理论教学与实践教学的同构关系[J].现代教育科学，2011，（9）：79-80.
[3]高安邦，杨帅，陈俊生.LonWorks技术原理与应用[M].北京：机械工业出版社，2009.
[4]姜烨，刘安源.专业选修课“洁净煤技术”的教学研究与实践[J].中国电力教育，2012，（32）：60-61.
[5]马必学，刘晓欢.理论与实践一体化教学模式的改革创新[J].教育与职业，2005，（7）：22-23.
（责任编辑：宋秀丽）
关键词：现场总线技术；理论教学；实践教学；一体化教学方法
作者简介：周霞（1976-），女，江苏淮阴人，金陵科技学院机电工程学院，讲师。（江苏 南京 211169）
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）10-0083-02
“LonWorks现场总线技术”是建筑电气与智能化专业的必修课，同时也是一门实践性很强的课程。通过该课程的学习，学生能够掌握现场总线控制系统的相关技术，为专业技能培养奠定必要的基础。为了提高教学效果，对该课程理论教学与实践教学的一体化方法进行了有益探索。
一、课程特点与教学现状
“LonWorks现场总线技术”课程的主要特点可以归纳为以下3个方面：
1.涉及面广，与其他课程联系紧密
现场总线技术这门课程是学生在掌握了基础的计算机网络与计算机控制技术之后的扩展性课程。本课程的核心在于现场总线系统的基础知识以及基于现场总线的控制系统的设计和实现，涵盖了电路、编程、网络通信等方面内容。
2.与应用联系紧密，实践性强
随着物联网技术的发展，LonWorks已广泛应用于各种检测与控制系统，学生只有通过大量的实验与实践锻炼才能达到学以致用。
3.发展迅速，技术更新快
现场总线的国际标准在不断变化，开发模式也在不断改进。
金陵科技学院机电工程学院（以下简称“我院”）建筑电气智能化专业“LonWorks现场总线技术”课程教学课时为48个学时，其中包括16个学时的实验。该课程在已往的教学中主要存在以下一些问题：
第一，教材内容不完善，跟不上技术的发展。目前可用于“LonWorks现场总线技术”课程教学的相关教材很少，没有教材涉及Echelon最新的5000系列神经元芯片与相应的开发模式。现场总线技术的发展日新月异，教学知识点的更新只能由教师自己来完成。
第二，实践环节与理论环节完全分开，教学效果不够理想。传统的教学方式是在理论课教学完成之后，进入实践环节的教学。由于实践与理论脱节，很多学生实践能力薄弱，不能将课堂所学知识融会贯通。
第三，考核形式单一，不利于激励学生注重实践过程。课程考核一直采用以笔试为主、实验成绩为辅的方式。笔试以理论内容为主，实验成绩主要依据实验报告来评定，难以对实践过程进行考核，不能很好地通过考核来激励学生注重实践过程。
二、理论教学与实践教学的关系
理论教学是为使学生系统地学习和掌握学科的概念体系，培养学生的理性思维能力而进行的教学；实践教学是相对于理论教学的各种教学活动的总称，指学生在教师指导下以实际操作为主，获得感性知识和基本技能，提高综合素质的一系列教学活动的组合。[1]
理论教学与实践教学是相互加强与互为补充的关系。首先，理论教学与实践教学是不可完全分割的，理论教学中必然存在实践因素，而实践教学中必然存在理论因素。在理论教学中需要联系实际，不可避免地要利用演示、观察或体验等教学手段，又需要学生通过操作、作业等实践环节加深对理论知识的掌握；在实践教学中，实验前实验规程、方法等要依据理论来拟定，实验中学生要依据相关理论处理遇到的问题，实验后学生要用所学理论知识解释实验结果，这一系列实践环节都离不开理论教学的指导。[2]其次，理论教学与实践教学相互开放、互动发展。理论教学的知识储备能够为实践教学提供必要的指导，也能够为实践中的现象提供合理的解释；而实践教学则能够加深理论知识的理解，并为理论创新提供经验素材。
在传统的精英大学教育中，理论教学一直占据主导地位。而随着具有创新精神与实践能力的应用型、复合型人才需求的兴起，实践教学日益得到重视。在进行课程教学时，系统的专业理论教学必不可少，实践教学必须建立在专业理论教学的基础之上，并在专业理论指导下开展。同时，在实践教学过程中，要促使学生对自己的直接经验多进行理论概括，争取将感性认识上升到理性认识。这样理性认识被有效地用于指导专业实践活动时，就会内化为学生自身的专业素质。
三、理论教学与实践教学一体化方法
理论教学与实践教学一体化方法将理论教学和实践教学有机地融合在一起，在理论教学中讲授相关实践问题解决的要点，在实践教学中处理理论教学中没有解决的具体问题。下面将针对“LonWorks现场总线技术”课程的理论与实践一体化教学内容、教学实施方案、考核评价体系等方面分别进行详细阐述。
1.理论与实践一体化教学内容设计
为实现理论与实践一体化教学，理论教学和实践教学不再严格区分。在学生掌握了LonWorks的硬/软件资源技术基础知识之后，以实践教学为主线，在实践教学中根据需要进行理论教学，安排更多的时间让学生自主学习、自由讨论、自己动手操作，让他们在有限的时间里，充分利用各种资源，掌握更多的实践技能。
参考文献[3]提供的教材，以48学时为例，具体的教学内容安排如下：
（1）LonWorks的硬/软件资源技术基础（参考学时：10学时）。通过教学学生了解神经元芯片、网络接口卡、路由器以及互联设备等硬件资源；掌握LonTalk协议、LonWorks开发工具以及网络工具软件的使用。
（2）LonWorks的编程语言（参考学时：10学时）。通过教学学生了解Neuron C的特点，掌握Neuron C编程的基本要点与网络变量、显式报文的编写方式。
（3）LonWorks设备开发（参考学时：12学时）。通过教学学生了解LonWorks节点设备的软硬件组成，掌握LonWorks设备开发过程、熟悉开发工具的使用，能独立进行LonWorks节点设备程序、资源文件的编写，会创建设备外部接口文件，并进行设备的调试。 （4）LonWorks设备组网（参考学时：16学时）。通过教学学生掌握LonWorks网络的体系结构、网络组件和网络基础设备的选择方案，熟悉LonWorks网络的安装配置，了解LonWorks网络的优化方法。
2.理论与实践一体化教学实施方案
（1）增强教学互动，实现理论教学与实践教学“渗透式”结合。互动式教学可以采取课堂讲授、启发思考、提问回答、小组讨论、案例分析等多种教学方法。[4]对于学生通过已具备知识能解决的问题，教师可以不直接讲解，而是通过提出问题、引导学生主动思考、组织课堂讨论，让学生就不同的观点进行辩论，教师将学生往正确的方向引导。互动式教学模式可以充分调动学生的积极性和创造性，培养学生的独立思维能力，让学生真正掌握所学知识。
为了提高教学效果，课程安排在专业的LonWorks现场总线实验室进行。在教学过程中使学生能将理论学习与实践学习作为一个整体来同时理解接受，实现理论教学与实践教学的互相渗透，促使学生更好地掌握相关专业知识。
（2）实行项目教学，提高一体化教学效果。项目教学方式将课程按类别分为若干技术或技能单元，每个技术或技能单元作为一个教学项目实行单元式教学， 每个单元教学都以能够应用该项技术或技能完成一个作业来结束。[5]
在“LonWorks现场总线技术”教学中，对LonWorks的硬/软件资源技术基础之外的内容按项目划分为程序编写、节点开发与设备组网三个项目。在进行程序编写教学时，结合楼宇自动化系统中节点的程序编写进行Neuron C语言的基本语法与调度程序的教学，教学以学生能够进行节点程序开发为结束点；在进行LonWorks节点开发教学时，结合楼宇自动化系统中控制节点的开发进行节点硬件组成、设备功能标识、设备接口定义、资源文件创建、应用程序编写与调试的教学，教学以学生掌握节点设备开发基本流程为结束点；在进行设备组网教学时，结合楼宇自动化系统组网实践，进行网络体系结构、网络组件选择、网络安装配置与网络优化的教学，以学生能够独立进行组网为结束点。
（3）重视课程设计环节，加强学生自主学习能力的培养。课程设计环节以楼宇自动化系统为背景，进行基于LonWorks现场总线技术的供配电子系统、照明子系统、给排水子系统和消防子系统的节点控制、监视和组网设计。课程设计要求学生能够独立进行节点控制程序的编写与底层监控网络的建构，并学会基于组态软件实现系统的集成。课程设计以学生为主，教师为辅，通过课程设计，加强学生自主学习能力的培养。
（4）组织学生参加技能竞赛，重视学生综合素质的提高。为激发学生学习热情，提高学生工程实践能力，我院每年组织学生参加“亚龙杯”全国大学生智能建筑工程实践技能竞赛。竞赛在楼宇工程实践模拟平台上进行，要求学生以模拟平台作为智能楼宇对象，进行智能楼宇的照明、视频监控、安防等子系统的设计，按照设计方案选择器件在平台上安装，并利用组态软件编程实现远程监控。通过技能竞赛的激励，更好地调动了学生学习的积极性，提高了学生的工程实践能力与团队协作能力，促进了学生综合素质的提高。
3.理论与实践一体化考核评价体系
由于理论实践一体化教学在课程体系上倾向于实践环节，因此成绩评定要以能力考核为主，知识考核为辅，较多地关注学生完成实践任务的过程，采用过程评价与成果评价相结合的方法来进行。
具体实施时，将理论考核贯穿于实践考核之中，在实践环节考核中综合评价理论知识与实践技能的掌握程度。采用灵活多样的考核方式，包含随机抽查、书面考核、现场操作等，并将学生的学习态度、查找资料的能力、解决问题的能力、团队协作能力等因素赋予一定分值，纳入考核指标中。
四、结束语
本文针对当前“LonWorks现场总线技术”课程教学中存在的问题，提出了实施理论与实践一体化教学方式。探讨的内容包括理论与实践一体化教学内容的设计、教学方案的实施以及考核评价体系的建立。所有这些都在具体的教学过程中得到了实践，有效地促进了课程的教学。学生的信息反馈表明，教学取得了积极的成果，这样的教学过程有利于学生加深对理论知识的理解，并能激发学生的求知欲，有利于学生综合素质的提高。
参考文献：
[1]肖伟才.理论教学与实践教学一体化教学模式的探索与实践[J].实验室研究与探索，2011，（4）：81-84.
[2]甄阜铭.理论教学与实践教学的同构关系[J].现代教育科学，2011，（9）：79-80.
[3]高安邦，杨帅，陈俊生.LonWorks技术原理与应用[M].北京：机械工业出版社，2009.
[4]姜烨，刘安源.专业选修课“洁净煤技术”的教学研究与实践[J].中国电力教育，2012，（32）：60-61.
[5]马必学，刘晓欢.理论与实践一体化教学模式的改革创新[J].教育与职业，2005，（7）：22-23.
（责任编辑：宋秀丽）