彭熙偉，郭玉潔，汪湛清

(北京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，北京 100081)

0 引言

工程教育專業(yè)認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)明確了畢業(yè)生應(yīng)達(dá)到的畢業(yè)要求［1］。

(1)具有人文社會(huì)科學(xué)素養(yǎng)、社會(huì)責(zé)任感和工程職業(yè)道德;

(2)具有運(yùn)用工程工作所需的相關(guān)數(shù)學(xué)、自然科學(xué)以及經(jīng)濟(jì)和管理知識(shí)的能力;

(3)具有運(yùn)用工程基礎(chǔ)知識(shí)和本專業(yè)的基本理論知識(shí)解決問(wèn)題的能力，具有系統(tǒng)的工程實(shí)踐學(xué)習(xí)經(jīng)歷;了解本專業(yè)的前沿發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì);

(4)具備設(shè)計(jì)和實(shí)施工程實(shí)驗(yàn)的能力，并能夠?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析;

(5)掌握基本的創(chuàng)新方法，具有追求創(chuàng)新的態(tài)度和意識(shí);具有綜合運(yùn)用理論和技術(shù)手段設(shè)計(jì)系統(tǒng)和過(guò)程的能力，設(shè)計(jì)過(guò)程中能夠綜合考慮經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、法律、安全、健康和倫理等制約因素;

(6)掌握文獻(xiàn)檢索、資料查詢及運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)獲取相關(guān)信息的基本方法;

(7)了解與本專業(yè)相關(guān)的職業(yè)和行業(yè)的生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、研究與開發(fā)、環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展等方面的方針、政策和法津、法規(guī)，能正確認(rèn)識(shí)工程對(duì)于客觀世界和社會(huì)的影響;

(8)具有一定的組織管理、表達(dá)和人際交往能力以及在團(tuán)隊(duì)中發(fā)揮作用的能力;

(9)對(duì)終身學(xué)習(xí)有正確認(rèn)識(shí)，具有不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展的能力;

(10)具有國(guó)際視野和跨文化的交流、競(jìng)爭(zhēng)與合作能力。

上述10項(xiàng)畢業(yè)要求反映了工程專業(yè)學(xué)生完成學(xué)業(yè)時(shí)應(yīng)該取得的學(xué)習(xí)成果，從知識(shí)、能力和素質(zhì)等各方面支撐了專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成。

然而，目前高校實(shí)踐教學(xué)存在的問(wèn)題比較突出，表現(xiàn)在:①實(shí)踐教學(xué)的目標(biāo)仍然以驗(yàn)證理論知識(shí)和掌握實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)技能為主;②發(fā)揮了教師在教學(xué)過(guò)程中的權(quán)威和主導(dǎo)作用，卻忽視了學(xué)生的主體性和能動(dòng)性;③工程性弱，實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量與效果不理想;④資源不足，教學(xué)條件和師資隊(duì)伍無(wú)法滿足要求。

這使得實(shí)踐教學(xué)難以對(duì)專業(yè)認(rèn)證10項(xiàng)畢業(yè)要求中的知識(shí)、能力和素質(zhì)起到有效的支撐作用［2，3］。

實(shí)踐教學(xué)是工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)的關(guān)鍵，國(guó)內(nèi)外工程教育在實(shí)踐教學(xué)方面改革的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)是實(shí)施成果導(dǎo)向的教育理念，其教學(xué)模式的核心思想是以學(xué)生為中心，以活動(dòng)為中心，實(shí)施基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，在做中學(xué)［2，4］。

工程教育要突出實(shí)踐性、綜合性、經(jīng)濟(jì)性和創(chuàng)新性，要盡可能把工程實(shí)踐與素質(zhì)教育結(jié)合起來(lái)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合和創(chuàng)新能力［5-6］。這與工程教育專業(yè)認(rèn)證的10項(xiàng)畢業(yè)要求是完全一致的。

基于上述分析，結(jié)合我校自動(dòng)化專業(yè)工程教育專業(yè)認(rèn)證的實(shí)踐，按照以學(xué)生為中心的教育理念和成果導(dǎo)向的價(jià)值取向，對(duì)我校自動(dòng)化專業(yè)的課程設(shè)計(jì)進(jìn)行了改革和創(chuàng)新。

1 自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容改革

我校根據(jù)自動(dòng)化專業(yè)的知識(shí)結(jié)構(gòu)和核心能力培養(yǎng)要求，整合相關(guān)專業(yè)知識(shí)，實(shí)施綜合性和系統(tǒng)性的課程設(shè)計(jì)內(nèi)容改革。以本專業(yè)電子技術(shù)、微機(jī)原理和控制系統(tǒng)3門課程設(shè)計(jì)為例，對(duì)已有的這三門課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目進(jìn)行了整合和充實(shí)，突出實(shí)踐性和綜合性，并在2011級(jí)自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生中進(jìn)行了實(shí)施。具體內(nèi)容如表1所示。

表1中的三門課程設(shè)計(jì)基本涵蓋了自動(dòng)化專業(yè)的核心專業(yè)知識(shí)內(nèi)容，把電子技術(shù)、傳感器與檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)等相關(guān)專業(yè)知識(shí)整合運(yùn)用到貼近工程實(shí)際的項(xiàng)目中。

表1 三門課程設(shè)計(jì)內(nèi)容

2 自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)條件保障

從實(shí)施的教學(xué)效果看，課程設(shè)計(jì)內(nèi)容綜合化和系統(tǒng)化加強(qiáng)的結(jié)果，學(xué)生得到了綜合系統(tǒng)的實(shí)踐訓(xùn)練。

通過(guò)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)，將現(xiàn)有的相對(duì)獨(dú)立的各課程實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了資源整合，并通過(guò)校企合作、自制和科研成果轉(zhuǎn)化等，把驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝置逐步改造為工程性、實(shí)踐性、綜合性和系統(tǒng)性的實(shí)踐教學(xué)裝置，為課程設(shè)計(jì)達(dá)到突出工程設(shè)計(jì)和強(qiáng)化工程訓(xùn)練目的創(chuàng)造了條件。

例如，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)，在以往的比例閥控液壓缸為基本硬件平臺(tái)的基礎(chǔ)上，增加了工控機(jī)、位移傳感器器和A/D、D/A板卡等裝置，從而構(gòu)成位置閉環(huán)控制系統(tǒng)。學(xué)生通過(guò)搭建這個(gè)貼近工程實(shí)際的閉環(huán)控制系統(tǒng)，學(xué)習(xí)板卡使用，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析、調(diào)試和控制等，以跟蹤精度、時(shí)間和穩(wěn)定性為目標(biāo)，使學(xué)生在工程設(shè)計(jì)、調(diào)試、控制和解決實(shí)際問(wèn)題等方面得到工程性和綜合性的實(shí)踐訓(xùn)練，提升了工程素養(yǎng)。而通過(guò)死區(qū)補(bǔ)償和PID參數(shù)整定等控制方法設(shè)計(jì)，使學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)分析解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力得到提高。這就把以往的仿真、驗(yàn)證性設(shè)計(jì)項(xiàng)目轉(zhuǎn)化為工程實(shí)際的項(xiàng)目，學(xué)生為此感言:實(shí)際跟理論真有很大的區(qū)別。實(shí)踐過(guò)程雖花費(fèi)了大量時(shí)間，但真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)工程實(shí)際問(wèn)題的控制還是值得的。

3 課程設(shè)計(jì)綜合能力培養(yǎng)

自動(dòng)化專業(yè)具有工程性、實(shí)踐性、綜合性和系統(tǒng)性突出的特點(diǎn);因此，基于成果導(dǎo)向的教育理念，除了專業(yè)實(shí)踐能力培養(yǎng)，更注重把與工程密切相關(guān)的創(chuàng)新意識(shí)、自學(xué)能力、經(jīng)濟(jì)因素、團(tuán)隊(duì)合作、總結(jié)與表達(dá)等非專業(yè)因素的綜合能力與素質(zhì)教育貫穿于課程設(shè)計(jì)的教學(xué)活動(dòng)中。這里，以2011級(jí)自動(dòng)化專業(yè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)為例，實(shí)施中的綜合能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)如表2所示，這些教學(xué)環(huán)節(jié)與畢業(yè)要求的能力培養(yǎng)緊密關(guān)聯(lián)，通過(guò)項(xiàng)目驗(yàn)收、書面報(bào)告和PPT答辯等分項(xiàng)考核，把團(tuán)隊(duì)合作、總結(jié)與表達(dá)等非專業(yè)因素方面的能力與素質(zhì)教育和創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)研究方法、自學(xué)能力等專業(yè)素質(zhì)教育融入分析解決問(wèn)題的教學(xué)活動(dòng)中，培養(yǎng)學(xué)生從事工程職業(yè)所具有的綜合能力和素質(zhì)。

表2 課程設(shè)計(jì)綜合能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)

實(shí)踐結(jié)果表明:能力培養(yǎng)與素質(zhì)教育融合于課程設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)中，從知識(shí)、能力和素質(zhì)三方面使學(xué)生得到綜合的實(shí)踐訓(xùn)練和培養(yǎng)，也為2014年自動(dòng)化專業(yè)認(rèn)證畢業(yè)要求中多方面能力指標(biāo)的完成提供了有力的支撐作用，如表3所示。

表3 課程設(shè)計(jì)對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系

4 課程設(shè)計(jì)實(shí)施方式

課程設(shè)計(jì)的教學(xué)實(shí)施從以教師為中心、統(tǒng)一要求模式，向以學(xué)生為中心、項(xiàng)目為牽引的開放式研究性教學(xué)模式轉(zhuǎn)變。例如，在“微機(jī)原理”課程設(shè)計(jì)中，把原來(lái)的驗(yàn)證設(shè)計(jì)項(xiàng)目改造成實(shí)際的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，以學(xué)生為中心，以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，圍繞項(xiàng)目設(shè)計(jì)，2人一個(gè)小組組隊(duì)，每個(gè)小組選擇不同的選題。以鉑電阻溫度測(cè)量項(xiàng)目為例，其任務(wù)要求是:用鉑電阻采集溫度，LCD顯示測(cè)量值和報(bào)警值，通過(guò)串口與上位機(jī)通信，上位機(jī)顯示、保存測(cè)量值并設(shè)定報(bào)警溫度。為完成這項(xiàng)實(shí)用項(xiàng)目，學(xué)生首先查閱資料，提出設(shè)計(jì)方案:基于電橋原理，當(dāng)溫度變化時(shí)，電橋失去平衡，輸出微弱電壓信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，通過(guò)AD轉(zhuǎn)換和單片機(jī)數(shù)據(jù)處理，在LCD上顯示溫度并通過(guò)RS23與上位機(jī)通信。

設(shè)計(jì)過(guò)程培養(yǎng)了學(xué)生自主思維能力，焊接電路板、調(diào)試和編寫軟件使學(xué)生得到實(shí)踐訓(xùn)練;項(xiàng)目驗(yàn)收、口試、總結(jié)報(bào)告訓(xùn)練了學(xué)生的表達(dá)能力;小組合作培養(yǎng)了學(xué)生交流和團(tuán)隊(duì)組織能力。研究性的教學(xué)活動(dòng)使學(xué)生在知識(shí)、能力和素質(zhì)方面得到全面綜合培養(yǎng)。

3 結(jié)語(yǔ)

以工程教育專業(yè)認(rèn)證的畢業(yè)要求為導(dǎo)向，對(duì)自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)實(shí)施了從知識(shí)傳授向能力和綜合素質(zhì)培養(yǎng)的轉(zhuǎn)變，把重整合、重設(shè)計(jì)、重實(shí)踐、重素質(zhì)教育貫穿在教學(xué)活動(dòng)中，從知、行、意、情四個(gè)方面培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，所實(shí)施的自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)改革成效明顯，學(xué)生成了最大的受益者，工程實(shí)踐能力增強(qiáng)，綜合素質(zhì)提高，并為自動(dòng)化專業(yè)通過(guò)工程教育專業(yè)認(rèn)證提供了有利的支撐。

［1］ 《工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn))》［EB/OL］.http://ceeaa.heec.edu.cn/column.php?cid=17

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