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(jī)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(duì)“控制工程基礎(chǔ)”課程建設(shè)的要求，從三個(gè)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(shí)現(xiàn)工程教育國(guó)際互認(rèn)的重要途徑，我國(guó)教育部自2006年起在全國(guó)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(guó)工程教育的質(zhì)量監(jiān)督體系，推進(jìn)中國(guó)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(guó)工程教育的國(guó)際互認(rèn)，提升國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)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(jì)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(píng)價(jià)，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(diǎn)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(shí)才能夠達(dá)到畢業(yè)要求[1]。“控制工程基礎(chǔ)”作為機(jī)械學(xué)院本科生的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，是機(jī)械電子工程專業(yè)人才所需知識(shí)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)機(jī)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(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型、時(shí)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(jì)算及控制系統(tǒng)的綜合與校正。課程以機(jī)械運(yùn)動(dòng)作為主要控制對(duì)象，通過理論分析和軟件工具對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)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(jī)械工程的實(shí)際問題[2,3]。在該課程的實(shí)際教學(xué)過程中，由于該課程具有理論性強(qiáng)、對(duì)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求高、學(xué)科交叉明顯等特點(diǎn)，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(shí)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(shí)點(diǎn)同時(shí)結(jié)合少量實(shí)驗(yàn)，理論脫離工程實(shí)際，使得學(xué)生難以應(yīng)用相關(guān)控制理論知識(shí)解決機(jī)械工程實(shí)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(duì)應(yīng)矩陣，每門課程都需要制定相應(yīng)的課程目標(biāo)和評(píng)價(jià)方法。“控制工程基礎(chǔ)”課程主要內(nèi)容是實(shí)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(píng)價(jià)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(duì)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(diǎn)制定課程目標(biāo)，落實(shí)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(shí)現(xiàn)課程對(duì)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(shí)現(xiàn)方法及課程目標(biāo)達(dá)成度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)制定這些方面著手，對(duì)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(gè)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(duì)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(duì)“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(shí)、問題分析和使用現(xiàn)代工具中具體的指標(biāo)點(diǎn)。這就需要重新對(duì)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(shí)，課程目標(biāo)主要包括知識(shí)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(shí)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(shí)進(jìn)行控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)。

（二）理論和實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)兩個(gè)方面。理論教學(xué)方面針對(duì)本課程理論性強(qiáng)的特點(diǎn)進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)，多結(jié)合機(jī)械工程控制實(shí)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(jī)床進(jìn)給控制系統(tǒng)等實(shí)際控制對(duì)象進(jìn)行系統(tǒng)模型的建立，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)域和頻域的性能分析，得出相應(yīng)響應(yīng)曲線。通過實(shí)例教學(xué)讓學(xué)生明白所學(xué)的知識(shí)是如何應(yīng)用到實(shí)際工程際中去的，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，加強(qiáng)學(xué)生工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)。通過實(shí)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(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面根據(jù)課程特點(diǎn)提出控制箱仿真軟件和實(shí)驗(yàn)箱相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)方式。通過設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)將理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，細(xì)化實(shí)驗(yàn)達(dá)到的能力目標(biāo)，通過相應(yīng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)讓學(xué)生應(yīng)用所學(xué)的控制方法實(shí)現(xiàn)倒立擺起擺和穩(wěn)擺的具體控制任務(wù)，通過實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)的落實(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜工程問題解決能力的培養(yǎng)。同時(shí)隨著思政教育與專業(yè)課程融合成為發(fā)展趨勢(shì)，實(shí)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(yùn)含的思想政治資源，通過具體的教學(xué)設(shè)計(jì)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(shí)例將課程中相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)和馬克思主義哲學(xué)思想對(duì)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(duì)該課程學(xué)習(xí)引領(lǐng)啟發(fā)作用。

（三）課程考核及評(píng)價(jià)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(duì)課程所培養(yǎng)能力的達(dá)成度進(jìn)行評(píng)價(jià)和分析，這就需要根據(jù)課程的特點(diǎn)進(jìn)行課程考核及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的制定。該課程考核成績(jī)主要由卷面成績(jī)、平時(shí)成績(jī)和實(shí)驗(yàn)成績(jī)?nèi)糠纸M成，卷面考核要針對(duì)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(duì)應(yīng)，突出對(duì)控制相關(guān)知識(shí)的運(yùn)用和對(duì)解決具體問題能力的考查。對(duì)于平時(shí)成績(jī)和實(shí)驗(yàn)成績(jī)要制定細(xì)化易行的評(píng)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(diǎn)。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)要有導(dǎo)向性，對(duì)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(píng)價(jià)，為畢業(yè)要求達(dá)成度評(píng)價(jià)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(jī)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(duì)畢業(yè)要求的能力和素質(zhì)培養(yǎng)的支撐度，應(yīng)當(dāng)對(duì)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。

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作者：徐明 胡國(guó)良 丁孺琦 單位：華東交通大學(xué) 機(jī)電與車輛工程學(xué)院，