工程教育專業認證背景下機械類“機械控制工程基礎”課程教學改革研究*

■ 周振華 陳耿彪 曹太山

（長沙理工大學汽車與機械工程學院工程車輛安全性設計與可靠性技術湖南省重點實驗室）

工程教育專業認證背景下機械類“機械控制工程基礎”課程教學改革研究*

■ 周振華 陳耿彪 曹太山

（長沙理工大學汽車與機械工程學院工程車輛安全性設計與可靠性技術湖南省重點實驗室）

“機械控制工程基礎”作為機械專業一門重要的專業基礎課，在構成畢業生工程教育知識能力體系和工程能力培養中起著舉足輕重的作用。本文分析了該課程的特點和教學現狀，并分析了該課程教學現狀與工程教育專業認證要求的差距，根據工程教育專業認證以能力培養和成果產出為導向，反向設計和正向實施的要求，為保證該課程對畢業要求的能力和素質培養的支撐度，從多個方面提出了該課程教學改革的具體思路和方法，期望為該課程的教學改革提供一定的借鑒和思路。

機械控制工程基礎；教學改革；工程教育專業認證；能力培養

一 工程教育專業認證與現狀

工程教育專業認證是實現工程教育國際互認的重要途徑，為了促進我國工程教育參與國際競爭，教育部自2006年起在全國實施工程教育專業認證，并在試點過程中不斷修改和完善相關標準，其目標定位為“構建中國工程教育的質量監控體系，推進中國工程教育改革，進一步提高工程教育質量；建立與工程師制度相銜接的工程教育認證體系，增強工程教育人才培養對產業發展的適應性；促進中國工程教育的國際互認，提升國際競爭力”《工程教育認證指南》[1]。工程教育專業認證要求以學生能力培養為導向，根據畢業要求中需要培養的學生能力和素質為目標，通反向設計來對課程體系、課程、評價體系等進行設計，建立制度性的質量管理體系，使得學生在課程的學習過程中，以反向設計時所確定的能力和素質培養目標為依據，通過正向實施使得學生在畢業時能獲得培養目標所要求的能力，并且通過學生、用人單位、社會對培養質量的評價反饋來對培養過程中的各個環節進行持續改進，進一步提高培養質量，滿足社會和企業對工程人才的需求。在工程教育的人才培養過程中，課程本身是培養學生能力的載體，學生的知識掌握、工程能力以及其他素質的培養最終需要通過課程本身的教學活動來實現。因此，面向工程教育專業認證人才培養的最終落腳點是在設計課程體系時所確定的課程，只有每門課程所承擔的能力和素質培養能夠達到預定目標值，學生畢業時才能達到畢業標準的要求。

二 機械類“機械控制工程控制”課程的現狀以及與工程教育認證存在的差距

“機械控制工程基礎”是機械專業一門重要的專業基礎課，該課程主要介紹經典控制理論的基本概念、基本原理、基本分析方法、工程設計方法及控制理論在機械工程領域中的應用。通過該課程的學習能使學生掌握機械控制工程的基礎理論，培養學生的控制系統分析與設計能力，提高學生理論水平和知識運用能力，同時對培養學生的辨證思維能力，建立理論聯系實際的科學觀點和提高綜合分析問題的能力具有重要的作用[2]；實際上，根據工程教育認證的要求，通過本課程的學習，應達到以下教學目標，學生應做到：能將數學、自然科學、工程基礎和專業知識運用到機械控制工程問題的恰當表述中；能針對機械控制系統或過程建立合適的數學或仿真模型，進行求解或分析；能識別和判斷機械控制工程問題的關鍵環節和參數；能正確表達一個機械控制工程問題的解決方案；能根據設計需求確定設計目標；能對設計方案進行數學建模或軟件仿真驗證；能用科學方法深入分析機械控制工程問題，找出關鍵沖突；能使用現代工具描述機械控制工程問題開發、選擇與使用恰當的現代工具對機械控制問題進行預測與模擬，能針對預測與模擬結果修正解決方法。根據工程教育專業認證的要求，該門課程實際上包括了學生對機械控制工程理論知識的掌握和相應工程能力的培養。

“機械控制工程基礎”作為具有一定理論深度以及與工程實際緊密結合的專業基礎課程有如下特點：首先，課程內容抽象、理論性強。其次，該課程章節間連貫而銜接緊密，前面章節的學習質量對后續章節的學習有著十分重要的影響；再次，該課程對其他先修課程如：高等數學、復變函數、電路原理、模擬電路以及MATLAB等數學工具軟件的掌握程度要求較高。最后，該課程的研究對象為應用于工程實際的自動控制系統，與工程實際結合十分緊密。以上特點使得該課程的教學存在一定的難度。目前課程依然處于以知識體系為導向的傳統教學階段，其存在的問題主要如下。

課程現有的教學大綱與教學計劃大多是根據所選用的教材和課程知識體系所需要的知識點來確定，并沒有考慮教學內容、授課順序對學生能力培養的關聯度和支撐度。現有教學大綱沒有將學生能力培養在課程中細化和量化，不能滿足工程教育專業認證的要求。

課程的理論教學一般采用傳統的課堂面授方法，授課教師與學生通過課堂講授來完成理論知識的學習，實踐教學一般是在理論課講授結束后，通過驗證性的上機實驗來進行，實踐教學滯后于理論教學，理論學習與實踐教學脫節。實踐教學雖然能為鞏固學生對知識點的掌握起到一定的作用，但是對學生能力的培養效果甚微。在整個教學過程中，學生參與程度很低，還是傳統的“以教師為中心”在開展教學工作。

課程的學習效果評價主要是根據出勤率、實驗成績與期末考核成績采用簡單的加權求和來對學生的學習成果進行評價，這種評價方式不科學，評價數據來源單一（缺少學生、社會、企業的評價）、沒有形成性的評價，評價結果僅僅是學生對知識點掌握程度的評價，而不是培養目標所要求的能力和素質的評價。這種評價方法無法對課程本身能力培養的效果做出準確的評價，不能為教師教學提供準確、可量化的反饋數據。同時，現有的課程評估實際上依然處于“教的怎么樣”的評估標準，而不是國際工程教育認證所要求的“學的怎樣”的評估標準。

因此，根據工程教育專業認證“以學生為中心，教師為輔助，以能力培養為主線，以素質培養為目標”的要求，必須對課程進行教學改革。

三 工程教育專業認證背景下課程改革的措施

1 教學大綱和課程內容

根據工程教育認證的標準，課程的設計應以成果產出和能力培養導為向。根據反向設計原則，在制定培養目標后，可以確定畢業要求，進一步根據畢業要求來設計課程體系，最后來確定“機械控制工程基礎”課程內容，將基本素質和專業能力的培養分解到課程單元與知識點，從而確定課程的教學大綱中的理論教學活動和實踐教學活動。通過正向實施，將基本素質和能力的培養落實到相應的教學活動過程。

2 教學方法

教學可以采用項目式教學、案例式教學或與創新性研究課題相結合開展教學活動，使得理論教學和實踐教學能相輔相成、相互支撐；如以某一控制工程應用實例為導向，將學生分配成組導入項目開發的各個階段，充分將理論學習、實踐教學和能力培養相結合。學生在項目式教學過程中，為了完成項目設計的任務，學生需要充分利用課外時間來完成項目設計，強調學生的自主學習能力，以充分調動學生的積極性和參與程度，并將能力培養和項目開發過程融合在一起，充分提供學生彼此之間的交流和協助。在整個課程教學的實施過程中將傳統的以老師為中心的教學方式，轉變為以學生為中心，教師為輔，以能力培養為主線的教學模式。

3 課程評價

把課程成果的部分評價置于學習成果的階段性考核上，根據學生能力要求的階段達成要求，分階段考核階段的學習成果，獲得形成性評價。如通過階段性的學習，將學生按組針對所學的理論知識和實踐能力寫出學習成果分析、交流體會與教學建議，并設定的相應的考核分數和評價基準，獲得形成性評價，盡可能客觀將學生充分融入到評價環節并對學習過程中的教學方法、教學方式做出不記名的評論。對學生提出的問題和建議進行分析，并加以改進。在教學過程中積累評估數據，為課程改革提供診斷和導向功能。同時，每年定期開展畢業座談會，對畢業學生按10%的比例抽取部分畢業生分專業開展座談會，主要針對教師教學、課程體系以及本課程對學習本專業其他課程的支持度等各個方面開展座談，為教師和相關部門持續改進提供可靠、準確的反饋信息。同時應對通過該課程學習和考核的學生，在畢業后從事本專業的工作時，該課程是否對其相應的能力起到了支撐作用進行跟蹤與反饋。學校招生就業處和院學生工作辦公室可以通過用人單位反饋、校企座談、校友會等各種途徑來收集用人單位對畢業生的評價，并在此基礎上進行整理、歸納和統計，對本課程所培養能力的達成度進行分析和評價。

4 持續改進

通過課程評價體系獲得的學生在校時提供的階段性評價、成績考核等評價作為內部反饋信息和通過企業和用人單位以及往屆畢業生的評價作為外部反饋信息，根據獲得的評價數據和分析結果來對教學大綱，教學內容、教學方法等進行修正和改進，形成PDCA閉環，促使課程本身的不斷完善，使得本課程對能力和素質培養的達成度不斷提高。同時評估與反向設計時設定的目標差距，發現問題并改進，完善工程教育認證對該課程的要求，達到工程教育認證所要求的持續改進。

總之，“機械控制工程基礎”作為機械專業一門重要的專業基礎課，在構成畢業生工程教育知識能力體系和畢業要求能力培養中起著舉足輕重的作用。本文結合工程教育專業認證的基本理念分析了機械類“機械控制工程基礎”課程的特點、教學現狀和存在的問題。根據工程教育專業認證以能力培養和成果產出為導向、反向設計和正向實施的要求，為保證該課程對畢業要求的能力和素質培養的支撐度，從多個方面提出了該課程的教學改革的具體思路和方法。該課程的改革需不斷推進，這需要任課勇于實踐，探索出一條適合機械專業工程教育專業認證、符合“機械控制工程基礎”課程教學規律和發展趨勢的教學改革之路。

[1]蔣宗禮．工程專業認證引導高校工程教育改革之路[J]．工業和信息化教育,2014(01):5-9,16．

[2]任祖華,周軍,錢惠敏,等．基于倒立擺系統案例的自動控制原理教學研究[J]．教育教學論壇,2015(43):170-171．

G642

A

1008-2549(2017)05-0082-02

長沙理工大學教學改革研究項目（JG1547）。