工程教育專(zhuān)業(yè)下實(shí)踐教學(xué)改革

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關(guān)鍵詞工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證教學(xué)改革

0引言

為提升工程教育質(zhì)量，促進(jìn)工程教育與國(guó)際接軌，實(shí)現(xiàn)國(guó)際本科工程學(xué)位互認(rèn)，我國(guó)于2006年啟動(dòng)了工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證工作。[1]工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證遵循三個(gè)基本理念：成果導(dǎo)向、以學(xué)生為中心、持續(xù)改進(jìn)，我國(guó)的工程專(zhuān)業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)是緊緊圍繞這三個(gè)基本理念設(shè)計(jì)的。[2-3]北京科技大學(xué)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)從工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的要求出發(fā)，依據(jù)本專(zhuān)業(yè)工程教育人才的需求，重新制定了培養(yǎng)目標(biāo)及畢業(yè)要求，建立了各類(lèi)課程與畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系矩陣，重構(gòu)了新的課程體系，同時(shí)建立了畢業(yè)要求與各類(lèi)相應(yīng)課程達(dá)成度評(píng)估方式，以檢驗(yàn)畢業(yè)要求達(dá)成度并持續(xù)改進(jìn)以保證畢業(yè)要求的達(dá)成。對(duì)應(yīng)專(zhuān)業(yè)認(rèn)證所要求的新的課程體系及達(dá)成度評(píng)價(jià)體系，顯然過(guò)去的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)從內(nèi)容、方法、手段及評(píng)價(jià)方式各方面都存在問(wèn)題，所以，我校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)針對(duì)工程專(zhuān)業(yè)認(rèn)證進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)改革，以滿(mǎn)足專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的人才培養(yǎng)要求。

1重構(gòu)實(shí)踐教學(xué)體系，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力

在認(rèn)證的通用畢業(yè)要求中有8條都涉及解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力培養(yǎng)問(wèn)題，我們緊緊圍繞這一點(diǎn)，構(gòu)建了從基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及校外企業(yè)實(shí)踐基地的一體化實(shí)踐教學(xué)體系，在基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)室，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力，并使學(xué)生學(xué)會(huì)利用數(shù)學(xué)及自然科學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題提供知識(shí)儲(chǔ)備及能力培養(yǎng)；在專(zhuān)業(yè)課實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)學(xué)生能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，建立控制對(duì)象模型、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過(guò)信息綜合得到合理有效的結(jié)論的能力；在自動(dòng)化實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)過(guò)程控制、運(yùn)動(dòng)控制和制造自動(dòng)化等多個(gè)行業(yè)子系統(tǒng)，有效地培養(yǎng)學(xué)生分析、提出方案并解決復(fù)雜工程實(shí)際問(wèn)題的能力，通過(guò)項(xiàng)目組方式培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力及溝通交流能力，通過(guò)工程方案的撰寫(xiě)培養(yǎng)學(xué)生撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告及方案的能力；通過(guò)校外企業(yè)實(shí)踐基地的參觀及實(shí)習(xí)，對(duì)企業(yè)實(shí)際復(fù)雜應(yīng)用系統(tǒng)的進(jìn)行了解，理解用自然科學(xué)及工程基礎(chǔ)知識(shí)利用現(xiàn)代工具及信息技術(shù)工具等對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題的預(yù)測(cè)與模擬的局限性及復(fù)雜工程問(wèn)題的工程實(shí)踐對(duì)環(huán)境、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的影響等。通過(guò)四年不間斷的實(shí)踐訓(xùn)練，為培養(yǎng)學(xué)生達(dá)到畢業(yè)要求提供有力支撐。

2實(shí)驗(yàn)教學(xué)中樹(shù)立以學(xué)生為中心的理念，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，重視能力培養(yǎng)

2.1用“主動(dòng)性實(shí)驗(yàn)”的理念改造現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，使學(xué)生做到“做中思”和“思中做”

過(guò)去很多實(shí)驗(yàn)按照傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方式，學(xué)生只是機(jī)械的按照指導(dǎo)書(shū)接線(xiàn)操作、驗(yàn)證結(jié)果或通過(guò)簡(jiǎn)單分析數(shù)據(jù)得出某個(gè)結(jié)論，學(xué)生不能主動(dòng)地思考，這不利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和解決問(wèn)題的能力，不能滿(mǎn)足工程教育的能力培養(yǎng)要求。[4-5]因此，我們對(duì)原有實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，改進(jìn)教學(xué)方法，讓學(xué)生做實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，能夠“做中思”和“思中做”。比如直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生能通過(guò)查詢(xún)文獻(xiàn)，從工程基礎(chǔ)及專(zhuān)業(yè)知識(shí)的角度對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行分析，并得到有效結(jié)論。如按傳統(tǒng)的按圖接線(xiàn)、按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)步驟操作的實(shí)驗(yàn)方式，很難達(dá)成指標(biāo)點(diǎn)的要求，所以，我們改變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方式，加強(qiáng)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)要求。要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)之前，通過(guò)了解實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)接線(xiàn)，同時(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)電機(jī)及電路參數(shù)設(shè)計(jì)PI調(diào)節(jié)器初值，在預(yù)習(xí)的過(guò)程中，學(xué)生需要查閱相關(guān)設(shè)備資料及理論知識(shí)，應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)建立各環(huán)節(jié)數(shù)學(xué)模型，通過(guò)預(yù)習(xí)學(xué)生對(duì)直流調(diào)速系統(tǒng)有了深入的認(rèn)識(shí)。如實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，在確保安全的前提下，教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)故障現(xiàn)象分析原因，并通過(guò)所學(xué)理論知識(shí)自己解決問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，實(shí)驗(yàn)報(bào)告不能只有簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)果，必須要對(duì)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象和結(jié)果進(jìn)行分析，并完成課后思考題。在分析過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果回歸理論，對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行確認(rèn)，并對(duì)理論預(yù)估與實(shí)際現(xiàn)象的差別進(jìn)行分析，培養(yǎng)學(xué)生立足理論知識(shí)分析工程實(shí)際問(wèn)題的能力。通過(guò)這樣的改變，使驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的達(dá)成了綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的效果，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中主動(dòng)思考，提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力。[6-7]通過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，讓學(xué)生能夠做到“做中思”和“思中做”，大大提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。

2.2引入工程實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力[8-9]

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，多為用于理論驗(yàn)證的教學(xué)設(shè)備，和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的設(shè)備差別很大，這造成了實(shí)驗(yàn)教學(xué)與工程實(shí)際相脫離，缺乏工程基礎(chǔ)知識(shí)和工程基本能力培養(yǎng)的手段和方法。我校結(jié)合工程教育的要求，以實(shí)際的工業(yè)系統(tǒng)為原型，研制了一套自動(dòng)化工廠實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，系統(tǒng)包括污水處理系統(tǒng)、水箱溫度和液位控制系統(tǒng)、張力控制系，交流調(diào)速控制系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)等過(guò)程控制、運(yùn)動(dòng)控制和制造自動(dòng)化等多個(gè)行業(yè)子系統(tǒng)。配合設(shè)備，我院開(kāi)設(shè)了自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)訓(xùn)課程，學(xué)生通過(guò)任務(wù)分析，設(shè)計(jì)解決方案，并通過(guò)實(shí)際的系統(tǒng)調(diào)試來(lái)完成控制任務(wù)。課程的開(kāi)設(shè)加強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的工程實(shí)踐能力培養(yǎng)，使學(xué)生通過(guò)實(shí)訓(xùn)過(guò)程的學(xué)習(xí)，深入了解典型工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)，將理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際中解決現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際問(wèn)題，培養(yǎng)了工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證畢業(yè)要求中學(xué)生應(yīng)具有的多種解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。

3結(jié)論

以自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)工程教育認(rèn)證為導(dǎo)向，我校通過(guò)構(gòu)建新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、調(diào)整實(shí)驗(yàn)室結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，改變了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)際脫節(jié)、不重視學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)的問(wèn)題，注重了學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力培養(yǎng)，為培養(yǎng)高素質(zhì)的自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)工程人才打下了良好的基礎(chǔ)。

作者：徐銀梅 李擎 崔家瑞 單位：北京科技大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院