工程教育認(rèn)證下控制工程基礎(chǔ)課程改革

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摘要：“控制工程基礎(chǔ)”作為機械電子工程專業(yè)一門核心專業(yè)課，在畢業(yè)生工程教育和工程應(yīng)用能力培養(yǎng)中起著關(guān)鍵作用，論文介紹了“控制工程基礎(chǔ)”課程現(xiàn)狀及工程教育認(rèn)證的相關(guān)理念，結(jié)合工程教育認(rèn)證對“控制工程基礎(chǔ)”課程建設(shè)的要求，從三個方面提出了課程改革的思路和方法，為該課程達(dá)到工程教育認(rèn)證要求提供了一定的思路。

關(guān)鍵詞：工程教育認(rèn)證；控制工程基礎(chǔ)；課程改革

一“控制工程基礎(chǔ)”課程現(xiàn)狀及工程教育認(rèn)證的理念

工程教育認(rèn)證是實現(xiàn)工程教育國際互認(rèn)的重要途徑，我國教育部自2006年起在全國開展工程教育專業(yè)認(rèn)證工作，開展工程教育認(rèn)證的目標(biāo)是：構(gòu)建中國工程教育的質(zhì)量監(jiān)督體系，推進(jìn)中國工程教育改革，進(jìn)一步提高工程教育質(zhì)量；建立與工程師制度相銜接的工程教育認(rèn)證體系，促進(jìn)中國工程教育的國際互認(rèn)，提升國際競爭力。工程教育認(rèn)證的核心理念是以學(xué)生為中心、結(jié)果導(dǎo)向教育和持續(xù)改進(jìn)，標(biāo)準(zhǔn)流程是通過反向設(shè)計首先確定專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)及畢業(yè)要求，以制定的培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求為基礎(chǔ)進(jìn)行相應(yīng)課程體系的設(shè)置，然后根據(jù)制定的課程體系確定需要開設(shè)的具體公共基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程，制定課程教學(xué)大綱，最后通過正向?qū)嵤┻M(jìn)行具體相關(guān)課程教學(xué)和后續(xù)的課程目標(biāo)達(dá)成度評價，綜合各課程的達(dá)成度情況判斷是否達(dá)到專業(yè)所制定的培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求。工程教育認(rèn)證的最終落腳點在各專業(yè)所制定的課程體系中的具體課程，只有每門課程所承擔(dān)的能力和素質(zhì)培養(yǎng)達(dá)到了預(yù)定目標(biāo)值，學(xué)生畢業(yè)時才能夠達(dá)到畢業(yè)要求[1]?！翱刂乒こ袒A(chǔ)”作為機械學(xué)院本科生的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，是機械電子工程專業(yè)人才所需知識結(jié)構(gòu)的重要組成部分，是實現(xiàn)機電產(chǎn)品快速準(zhǔn)確控制的基礎(chǔ)。該課程主要內(nèi)容涉及控制系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型、時域瞬態(tài)響應(yīng)分析、控制系統(tǒng)的頻率分析、控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析、控制系統(tǒng)的誤差分析和計算及控制系統(tǒng)的綜合與校正。課程以機械運動作為主要控制對象，通過理論分析和軟件工具對控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計和分析。通過課程學(xué)習(xí)讓學(xué)生能應(yīng)用控制理論解決機械工程的實際問題[2,3]。在該課程的實際教學(xué)過程中，由于該課程具有理論性強、對數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求高、學(xué)科交叉明顯等特點，導(dǎo)致該門課程教學(xué)難度較大，學(xué)生學(xué)習(xí)中也存在一定困難。目前該門課程還處于以知識體系為導(dǎo)向的傳統(tǒng)教學(xué)階段，主要存在的問題是課程教學(xué)大綱沒有體現(xiàn)與畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度和支撐度，課程的理論教學(xué)還是以教師為中心，教師講授相關(guān)知識點同時結(jié)合少量實驗，理論脫離工程實際，使得學(xué)生難以應(yīng)用相關(guān)控制理論知識解決機械工程實際問題[4,5]。為了達(dá)到工程教育認(rèn)證“以學(xué)生為中心，以素質(zhì)培養(yǎng)為目標(biāo)”的要求，按照工程教育認(rèn)證要求建立畢業(yè)要求和課程目標(biāo)的對應(yīng)矩陣，每門課程都需要制定相應(yīng)的課程目標(biāo)和評價方法?！翱刂乒こ袒A(chǔ)”課程主要內(nèi)容是實現(xiàn)閉環(huán)控制系統(tǒng)的分析和校正，目前該門課程目標(biāo)和評價方法等方面距離工程教育認(rèn)證的要求還存在一定的差距，因此需嚴(yán)格按照工程教育認(rèn)證的相關(guān)要求對該課程進(jìn)行相應(yīng)改革。

二基于工程教育認(rèn)證的課程改革探索

課程體系確定之后，應(yīng)當(dāng)根據(jù)每門課程特點制定課程目標(biāo)，落實到具體課程上是通過教師的課堂教學(xué)來完成課程目標(biāo)，從而實現(xiàn)課程對相應(yīng)畢業(yè)要求的支撐。因此基于工程教育認(rèn)證的課程改革可以從具體課程教學(xué)目標(biāo)的確定、課程目標(biāo)具體實現(xiàn)方法及課程目標(biāo)達(dá)成度評價標(biāo)準(zhǔn)制定這些方面著手，對于“控制工程基礎(chǔ)”這門專業(yè)基礎(chǔ)課程，具體可以從以下三個方面進(jìn)行改革探索。

（一）教學(xué)大綱的修訂

按照工程教育認(rèn)證要求確定專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求之后，應(yīng)當(dāng)開展相關(guān)專業(yè)主干課程的大綱的修訂工作，課程大綱的制定一定要體現(xiàn)出課程對畢業(yè)要求的支撐，從而達(dá)到工程教育認(rèn)證的要求。本專業(yè)制定的畢業(yè)要求對“控制工程基礎(chǔ)”課程的要求是能支撐畢業(yè)要求12條中工程知識、問題分析和使用現(xiàn)代工具中具體的指標(biāo)點。這就需要重新對課程大綱進(jìn)行修訂，“控制工程基礎(chǔ)”課程大綱制定的關(guān)鍵是進(jìn)行課程目標(biāo)的分解和落實，課程目標(biāo)主要包括知識目標(biāo)和能力目標(biāo)，通過課程目標(biāo)的制定將畢業(yè)要求和具體教學(xué)內(nèi)容聯(lián)系起來，建立課程目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和畢業(yè)要求的關(guān)系矩陣。知識目標(biāo)應(yīng)能掌握控制理論的核心內(nèi)容，能力目標(biāo)應(yīng)能夠應(yīng)用所學(xué)理論知識進(jìn)行控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計。

（二）理論和實驗教學(xué)方法的改進(jìn)

教學(xué)大綱制定后，應(yīng)根據(jù)大綱要求進(jìn)行課程教學(xué)，包括理論教學(xué)和實驗教學(xué)兩個方面。理論教學(xué)方面針對本課程理論性強的特點進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)，多結(jié)合機械工程控制實例進(jìn)行講解，比如學(xué)習(xí)了系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建立和響應(yīng)分析相關(guān)章節(jié)后，結(jié)合電液伺服控制系統(tǒng)和數(shù)控機床進(jìn)給控制系統(tǒng)等實際控制對象進(jìn)行系統(tǒng)模型的建立，對系統(tǒng)進(jìn)行時域和頻域的性能分析，得出相應(yīng)響應(yīng)曲線。通過實例教學(xué)讓學(xué)生明白所學(xué)的知識是如何應(yīng)用到實際工程際中去的，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，加強學(xué)生工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)。通過實例教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，這是工程教育認(rèn)證的重點關(guān)注的內(nèi)容。實驗教學(xué)方面根據(jù)課程特點提出控制箱仿真軟件和實驗箱相結(jié)合的實驗方式。通過設(shè)計典型環(huán)節(jié)、一階二階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)及系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性實驗將理論教學(xué)和實驗教學(xué)相結(jié)合。具體通過引入倒立擺系統(tǒng)控制相關(guān)實驗，進(jìn)行分組實驗設(shè)計，細(xì)化實驗達(dá)到的能力目標(biāo)，通過相應(yīng)實驗設(shè)計讓學(xué)生應(yīng)用所學(xué)的控制方法實現(xiàn)倒立擺起擺和穩(wěn)擺的具體控制任務(wù)，通過實驗教學(xué)達(dá)到設(shè)定的相應(yīng)課程能力目標(biāo)。通過理論和實驗教學(xué)方法的改進(jìn)，實現(xiàn)課程目標(biāo)的落實，實現(xiàn)對復(fù)雜工程問題解決能力的培養(yǎng)。同時隨著思政教育與專業(yè)課程融合成為發(fā)展趨勢，實際教學(xué)過程中可以充分地挖掘“控制工程基礎(chǔ)課程”中蘊含的思想政治資源，通過具體的教學(xué)設(shè)計將馬克思主義哲學(xué)思想融入專業(yè)課程的教學(xué)之中，通過教學(xué)實例將課程中相應(yīng)的知識點和馬克思主義哲學(xué)思想對應(yīng)聯(lián)系起來，充分利用馬克思主義哲學(xué)的方法論推進(jìn)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，發(fā)揮馬克思主義哲學(xué)思想對該課程學(xué)習(xí)引領(lǐng)啟發(fā)作用。

（三）課程考核及評價標(biāo)準(zhǔn)的制定

根據(jù)工程教育認(rèn)證的要求，應(yīng)當(dāng)對課程所培養(yǎng)能力的達(dá)成度進(jìn)行評價和分析，這就需要根據(jù)課程的特點進(jìn)行課程考核及評價標(biāo)準(zhǔn)的制定。該課程考核成績主要由卷面成績、平時成績和實驗成績?nèi)糠纸M成，卷面考核要針對大綱中的課程目標(biāo)進(jìn)行考核，考試涉及的內(nèi)容必須與制定的課程目標(biāo)相對應(yīng)，突出對控制相關(guān)知識的運用和對解決具體問題能力的考查。對于平時成績和實驗成績要制定細(xì)化易行的評分標(biāo)準(zhǔn)，這是科學(xué)、合理考核的關(guān)鍵，是課程目標(biāo)能否支撐畢業(yè)要求的關(guān)鍵點。評分標(biāo)準(zhǔn)要有導(dǎo)向性，對學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)具有指導(dǎo)意義。綜合課程考核形成課程達(dá)成度評價，為畢業(yè)要求達(dá)成度評價形成支撐，為課程持續(xù)改進(jìn)提供基礎(chǔ)。

三結(jié)論

總之，“控制工程基礎(chǔ)”課程作為機械電子工程專業(yè)的核心專業(yè)課，在構(gòu)建畢業(yè)生工程教育能力體系和畢業(yè)要求能力培養(yǎng)中起著關(guān)鍵作用，根據(jù)工程教育認(rèn)證的要求，為保證該課程達(dá)到對畢業(yè)要求的能力和素質(zhì)培養(yǎng)的支撐度，應(yīng)當(dāng)對該課程進(jìn)行相應(yīng)的改革，達(dá)到工程教育認(rèn)證的要求。

參考文獻(xiàn)

[1]蔣宗禮.工程教育認(rèn)證引導(dǎo)高校工程教育改革之路[J].工業(yè)和信息化教育，2014(1):5-9,16.

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[4]周振華,陳耿彪,曹太山.工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下機械類“機械控制工程基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革研究[J].教書育人,2017,(15).

作者：徐明 胡國良 丁孺琦 單位：華東交通大學(xué) 機電與車輛工程學(xué)院，