工程教育認證下控制工程基礎課程改革

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摘要：“控制工程基礎”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用能力培養(yǎng)中起著關鍵作用，論文介紹了“控制工程基礎”課程現(xiàn)狀及工程教育認證的相關理念，結合工程教育認證對“控制工程基礎”課程建設的要求，從三個方面提出了課程改革的思路和方法，為該課程達到工程教育認證要求提供了一定的思路。

關鍵詞：工程教育認證；控制工程基礎；課程改革

一“控制工程基礎”課程現(xiàn)狀及工程教育認證的理念

工程教育認證是實現(xiàn)工程教育國際互認的重要途徑，我國教育部自2006年起在全國開展工程教育專業(yè)認證工作，開展工程教育認證的目標是：構建中國工程教育的質(zhì)量監(jiān)督體系，推進中國工程教育改革，進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證體系，促進中國工程教育的國際互認，提升國際競爭力。工程教育認證的核心理念是以學生為中心、結果導向教育和持續(xù)改進，標準流程是通過反向設計首先確定專業(yè)的培養(yǎng)目標及畢業(yè)要求，以制定的培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求為基礎進行相應課程體系的設置，然后根據(jù)制定的課程體系確定需要開設的具體公共基礎課程和專業(yè)課程，制定課程教學大綱，最后通過正向?qū)嵤┻M行具體相關課程教學和后續(xù)的課程目標達成度評價，綜合各課程的達成度情況判斷是否達到專業(yè)所制定的培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求。工程教育認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的能力和素質(zhì)培養(yǎng)達到了預定目標值，學生畢業(yè)時才能夠達到畢業(yè)要求[1]?！翱刂乒こ袒A”作為機械學院本科生的一門重要專業(yè)基礎課，是機械電子工程專業(yè)人才所需知識結構的重要組成部分，是實現(xiàn)機電產(chǎn)品快速準確控制的基礎。該課程主要內(nèi)容涉及控制系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學模型、時域瞬態(tài)響應分析、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)進行設計和分析。通過課程學習讓學生能應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過程中，由于該課程具有理論性強、對數(shù)學基礎要求高、學科交叉明顯等特點，導致該門課程教學難度較大，學生學習中也存在一定困難。目前該門課程還處于以知識體系為導向的傳統(tǒng)教學階段，主要存在的問題是課程教學大綱沒有體現(xiàn)與畢業(yè)要求的關聯(lián)度和支撐度，課程的理論教學還是以教師為中心，教師講授相關知識點同時結合少量實驗，理論脫離工程實際，使得學生難以應用相關控制理論知識解決機械工程實際問題[4,5]。為了達到工程教育認證“以學生為中心，以素質(zhì)培養(yǎng)為目標”的要求，按照工程教育認證要求建立畢業(yè)要求和課程目標的對應矩陣，每門課程都需要制定相應的課程目標和評價方法?！翱刂乒こ袒A”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，目前該門課程目標和評價方法等方面距離工程教育認證的要求還存在一定的差距，因此需嚴格按照工程教育認證的相關要求對該課程進行相應改革。

二基于工程教育認證的課程改革探索

課程體系確定之后，應當根據(jù)每門課程特點制定課程目標，落實到具體課程上是通過教師的課堂教學來完成課程目標，從而實現(xiàn)課程對相應畢業(yè)要求的支撐。因此基于工程教育認證的課程改革可以從具體課程教學目標的確定、課程目標具體實現(xiàn)方法及課程目標達成度評價標準制定這些方面著手，對于“控制工程基礎”這門專業(yè)基礎課程，具體可以從以下三個方面進行改革探索。

（一）教學大綱的修訂

按照工程教育認證要求確定專業(yè)的培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求之后，應當開展相關專業(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，從而達到工程教育認證的要求。本專業(yè)制定的畢業(yè)要求對“控制工程基礎”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點。這就需要重新對課程大綱進行修訂，“控制工程基礎”課程大綱制定的關鍵是進行課程目標的分解和落實，課程目標主要包括知識目標和能力目標，通過課程目標的制定將畢業(yè)要求和具體教學內(nèi)容聯(lián)系起來，建立課程目標、教學內(nèi)容和畢業(yè)要求的關系矩陣。知識目標應能掌握控制理論的核心內(nèi)容，能力目標應能夠應用所學理論知識進行控制系統(tǒng)的分析和設計。

（二）理論和實驗教學方法的改進

教學大綱制定后，應根據(jù)大綱要求進行課程教學，包括理論教學和實驗教學兩個方面。理論教學方面針對本課程理論性強的特點進行啟發(fā)式教學，多結合機械工程控制實例進行講解，比如學習了系統(tǒng)數(shù)學模型建立和響應分析相關章節(jié)后，結合電液伺服控制系統(tǒng)和數(shù)控機床進給控制系統(tǒng)等實際控制對象進行系統(tǒng)模型的建立，對系統(tǒng)進行時域和頻域的性能分析，得出相應響應曲線。通過實例教學讓學生明白所學的知識是如何應用到實際工程際中去的，激發(fā)學生的學習動力，加強學生工程應用能力的培養(yǎng)。通過實例教學培養(yǎng)學生解決復雜工程問題的能力，這是工程教育認證的重點關注的內(nèi)容。實驗教學方面根據(jù)課程特點提出控制箱仿真軟件和實驗箱相結合的實驗方式。通過設計典型環(huán)節(jié)、一階二階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應及系統(tǒng)的頻率響應特性實驗將理論教學和實驗教學相結合。具體通過引入倒立擺系統(tǒng)控制相關實驗，進行分組實驗設計，細化實驗達到的能力目標，通過相應實驗設計讓學生應用所學的控制方法實現(xiàn)倒立擺起擺和穩(wěn)擺的具體控制任務，通過實驗教學達到設定的相應課程能力目標。通過理論和實驗教學方法的改進，實現(xiàn)課程目標的落實，實現(xiàn)對復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，實際教學過程中可以充分地挖掘“控制工程基礎課程”中蘊含的思想政治資源，通過具體的教學設計將馬克思主義哲學思想融入專業(yè)課程的教學之中，通過教學實例將課程中相應的知識點和馬克思主義哲學思想對應聯(lián)系起來，充分利用馬克思主義哲學的方法論推進專業(yè)課程的學習，發(fā)揮馬克思主義哲學思想對該課程學習引領啟發(fā)作用。

（三）課程考核及評價標準的制定

根據(jù)工程教育認證的要求，應當對課程所培養(yǎng)能力的達成度進行評價和分析，這就需要根據(jù)課程的特點進行課程考核及評價標準的制定。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進行考核，考試涉及的內(nèi)容必須與制定的課程目標相對應，突出對控制相關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化易行的評分標準，這是科學、合理考核的關鍵，是課程目標能否支撐畢業(yè)要求的關鍵點。評分標準要有導向性，對學生完成學習任務具有指導意義。綜合課程考核形成課程達成度評價，為畢業(yè)要求達成度評價形成支撐，為課程持續(xù)改進提供基礎。

三結論

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

參考文獻

[1]蔣宗禮.工程教育認證引導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.

[2]楊叔子,楊克沖,等.機械工程控制基礎[M].武漢:華中科技大學出版社,2011.

[3]董景新，趙長德，等.控制工程基礎[M].北京:清華大學出版社，2015.

[4]周振華,陳耿彪,曹太山.工程教育專業(yè)認證背景下機械類“機械控制工程基礎”課程教學改革研究[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 機電與車輛工程學院，