基于自動控制原理的本科專業(yè)工程教育“持續(xù)改進(jìn)”方案設(shè)計

孫玉梅 陳立宇馨 孫巧妍 王美春 陳祥光

摘要：“持續(xù)改進(jìn)”是工程教育認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)中的第4項(xiàng)指標(biāo)，為了建立教學(xué)過程質(zhì)量監(jiān)控機(jī)制，本文基于反饋控制原理提出一種“持續(xù)改進(jìn)”的設(shè)計方案。首先理解7項(xiàng)通用標(biāo)準(zhǔn)之間的邏輯關(guān)系，接著設(shè)計實(shí)現(xiàn)“持續(xù)改進(jìn)”的方案，最后基于控制原理設(shè)計畢業(yè)生跟蹤反饋機(jī)制及社會評價機(jī)制的整體結(jié)構(gòu)。這種基于控制原理的“持續(xù)改進(jìn)”設(shè)計方案對于本科專業(yè)工程教育認(rèn)證具有較好的參考價值。

關(guān)鍵詞：工程教育；專業(yè)認(rèn)證；本科專業(yè)；持續(xù)改進(jìn)；自動控制原理

中圖分類號：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）06-0185-03

一、引言

《華盛頓協(xié)議》屬于一類國際工程聯(lián)盟的教育互認(rèn)協(xié)議，其實(shí)質(zhì)就是工程學(xué)士學(xué)位的互認(rèn)協(xié)議。2013年6月19日中國科協(xié)代表我國加入了《華盛頓協(xié)議》，成為預(yù)備成員國。為了加入“華盛頓協(xié)議”，從2006開始，教育部就啟動了工程教育認(rèn)證工作，在機(jī)械、電氣、計算機(jī)、化工4個本科專業(yè)開展了試點(diǎn)工作。經(jīng)過了10年的努力奮斗，于2016年6月在馬來西亞吉隆坡舉行的國際工程聯(lián)盟大會上，全票通過了中國成為“華盛頓協(xié)議”的正式成員國。這是我國高等教育發(fā)展史上一個重要的里程碑。這將促進(jìn)我國工程教育的進(jìn)一步改革和改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)我國本科工程教育的國際化，提高我國高等教育的國際競爭力。

周紅坊等人論述了成果導(dǎo)向教育的必要性與重要性，強(qiáng)調(diào)要明確工程教育目的、人才培養(yǎng)目標(biāo)，要建立多維度的評價體系。林健提出工程教育認(rèn)證不僅要接受認(rèn)證專業(yè)的現(xiàn)狀，還要強(qiáng)調(diào)該專業(yè)必須具有持續(xù)改進(jìn)的機(jī)制，由此才能不斷提升教育教學(xué)質(zhì)量。同時指出從五個方面進(jìn)行工程教育認(rèn)證的持續(xù)改進(jìn)。柳勤等人結(jié)合機(jī)械工程專業(yè)調(diào)查了應(yīng)屆畢業(yè)生、往屆畢業(yè)生、用人單位以及第三方的調(diào)研情況，構(gòu)建了畢業(yè)生工作情況跟蹤反饋機(jī)制，并將其研究成果用于教學(xué)目標(biāo)達(dá)成評價以及專業(yè)工程教育的持續(xù)改進(jìn)。曹偉等人基于本科工程教育專業(yè)認(rèn)證，針對計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的持續(xù)改進(jìn)過程進(jìn)行探討與實(shí)踐，構(gòu)建有效的教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控體系和評價體系，完善畢業(yè)生跟蹤反饋和社會評價機(jī)制，促進(jìn)該專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量的不斷提高。劉孝保等人基于專業(yè)工程教育認(rèn)證內(nèi)容和管理模式，設(shè)計了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的實(shí)現(xiàn)流程，由此構(gòu)建了數(shù)據(jù)驅(qū)動決策方法，即給出了一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的專業(yè)工程認(rèn)證持續(xù)改進(jìn)的模式。朱惠延等人結(jié)合校內(nèi)專業(yè)工程教育認(rèn)證的實(shí)際工作，構(gòu)建了以教學(xué)督導(dǎo)監(jiān)控為主導(dǎo)，監(jiān)控教學(xué)運(yùn)行過程，監(jiān)控教師的教學(xué)信息，監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)信息，實(shí)現(xiàn)多主體持續(xù)改進(jìn)的內(nèi)部質(zhì)量監(jiān)控體。靳遵龍等人分析了2015版本科專業(yè)工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，針對工程教育過程中存在的問題提出了若干解決措施。

二、“持續(xù)改進(jìn)”的設(shè)計方案

2015年發(fā)布的本科專業(yè)的工程教育認(rèn)通用標(biāo)準(zhǔn)，其包含“學(xué)生、培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求、持續(xù)改進(jìn)、課程體系、師資隊(duì)伍、支持條件”七項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，這七項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)之間的邏輯關(guān)系如圖1（本科專業(yè)工程教育認(rèn)證7項(xiàng)通用標(biāo)準(zhǔn)之間的邏輯關(guān)系）所示。圖1所示的七項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)既獨(dú)立又有關(guān)聯(lián)性，而這種關(guān)聯(lián)性具有明確的邏輯關(guān)系。各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)表述簡捷、內(nèi)涵豐富，反映了以學(xué)生為中心的OBE（Outcome based education，簡稱OBE）理念。

在此說明的是：“工程教育認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)”也是在不斷的修訂過程中，“華盛頓協(xié)議”成員國的相關(guān)專業(yè)是依據(jù)該“通用標(biāo)準(zhǔn)”制定培養(yǎng)學(xué)生的“相關(guān)要求”，而這“相關(guān)要求”是要涵蓋這七項(xiàng)通用標(biāo)準(zhǔn)。為了易于表述，也將“相關(guān)要求”分解為七項(xiàng)，即“S1.學(xué)生、S2.培養(yǎng)目標(biāo)、S3.畢業(yè)要求、S4.持續(xù)改進(jìn)、S5.課程體系、S6、師資隊(duì)伍、S7.支持條件”。當(dāng)基于“通用標(biāo)準(zhǔn)”認(rèn)證某一專業(yè)時，除了考察七項(xiàng)通用標(biāo)準(zhǔn)的達(dá)成度，還要考察其“質(zhì)量監(jiān)控機(jī)制”、“定期評價機(jī)制”以及“持續(xù)改進(jìn)機(jī)制”。因此，基于7項(xiàng)通用標(biāo)準(zhǔn)本科專業(yè)實(shí)現(xiàn)“持續(xù)改進(jìn)”的關(guān)系圖如圖2（基于7項(xiàng)通用標(biāo)準(zhǔn)本科專業(yè)實(shí)現(xiàn)“持續(xù)改進(jìn)”的關(guān)系圖）所示。

在圖2中，七項(xiàng)通用標(biāo)準(zhǔn)有各自涵蓋的內(nèi)容（如，1.1—1.4，2.1—2.3，3.1—3.12，4.1—4.3，5.1—5.4，6.1—6.5，7.1—7.6）。基于各項(xiàng)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)建立教學(xué)過程質(zhì)量監(jiān)控機(jī)制，定期評價課程體系的設(shè)置和教學(xué)質(zhì)量，以及評價教學(xué)環(huán)節(jié)對畢業(yè)要求的達(dá)成狀況；基于多種形式建立畢業(yè)生跟蹤反饋機(jī)制和有關(guān)各方參與的社會評價機(jī)制，以評價培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成狀況；通過案例證明該評價結(jié)果能夠用于本專業(yè)的持續(xù)改進(jìn)。

自動控制和反饋是自動控制系統(tǒng)中的重要概念。自動控制是在沒有人的干預(yù)下，通過檢測裝置和執(zhí)行裝置，使被控對象或生產(chǎn)過程按照預(yù)定的變化規(guī)律運(yùn)行；反饋是通過檢測裝置將系統(tǒng)的輸出量返回到系統(tǒng)的輸入端，與設(shè)定值（目標(biāo)值）進(jìn)行比較，產(chǎn)生的偏差信號作為控制器的輸入量。

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，基于偏差進(jìn)行控制的閉環(huán)系統(tǒng)種類很多，雖然它們所完成的控制任務(wù)不同，具體控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同，但是，基于偏差信號對被控對象進(jìn)行控制的原理是相同的，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3（自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖）所示。①測量裝置（傳感器或檢測元件）：檢測現(xiàn)場的被控參數(shù)y（t），并將其轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)測量值c（t）；②控制器：根據(jù)偏差值的正負(fù)、大小及變化情況，按某種預(yù)定的控制規(guī)律給出控制量u（t）；③執(zhí)行器：用控制器輸出的u（t），相應(yīng)地去改變操縱量q（t）；④被控對象：一般是指工業(yè)生產(chǎn)中需要進(jìn)行控制的設(shè)備、裝置或生產(chǎn)過程；⑤被控參數(shù)：在控制對象中要求按預(yù)定規(guī)律變化的物理量，即被控制的物理量，也稱被控參數(shù)y（t）；⑥擾動（干擾）：在自動控制系統(tǒng)中，干擾又稱擾動f（t）。除控制量以外引起被控參數(shù)變化的所有作用因素都可視為干擾；⑦設(shè)定（給定）值：指與被控參數(shù)工藝規(guī)定值相對應(yīng)的信號值，也稱控制目標(biāo)值，是控制系統(tǒng)的輸入變量；⑧偏差值：指設(shè)定值與被控參數(shù)測量值之差，在自動控制系統(tǒng)中，一般規(guī)定偏差值e（t）=r（t）-c（t）。

“持續(xù)改進(jìn)”是通用標(biāo)準(zhǔn)中的七項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)之一，它也是本科專業(yè)工程教育認(rèn)證工作中需要常抓不懈的核心工作。“持續(xù)改進(jìn)”不僅給出了該項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的若干指標(biāo)點(diǎn)，同時也強(qiáng)調(diào)要利用評估結(jié)果對教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生培養(yǎng)工作進(jìn)行不斷的提高和改進(jìn)。持續(xù)改進(jìn)的核心是一種可持續(xù)性發(fā)展的以學(xué)生為中心的教學(xué)質(zhì)量改進(jìn)過程。“持續(xù)改進(jìn)”的目標(biāo)是：對課程體系設(shè)置和教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行定期評價，對培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成度進(jìn)行定期評價，并建立能夠證明其評價結(jié)果被用于專業(yè)的持續(xù)改進(jìn)的有效機(jī)制。

通用標(biāo)準(zhǔn)“持續(xù)改進(jìn)”主要包含以下3個方面，即（1）建立教學(xué)過程質(zhì)量監(jiān)控機(jī)制；（2）建立畢業(yè)生跟蹤反饋機(jī)制以及社會評價機(jī)制，對培養(yǎng)目標(biāo)是否達(dá)成進(jìn)行定期評價；（3）能證明評價的結(jié)果被用于專業(yè)的持續(xù)改進(jìn)。

限于篇幅，本文只論述基于控制原理如何設(shè)計畢業(yè)生跟蹤反饋機(jī)制以及社會評價機(jī)制的方案，以實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成度的閉環(huán)控制，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖4（基于控制原理的畢業(yè)生跟蹤反饋機(jī)制及社會評價機(jī)制結(jié)構(gòu)圖）所示。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求專業(yè)應(yīng)構(gòu)建畢業(yè)生跟蹤反饋和社會評價機(jī)制。可通過網(wǎng)絡(luò)平臺、校友會以及社會等方式跟蹤畢業(yè)生的發(fā)展?fàn)顩r，以校友座談用人單位座談、行業(yè)/企業(yè)代表座談、等方式收集畢業(yè)生對專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、課程體系、支撐條件的意見和修改建議，通過問卷調(diào)查、第三方評價機(jī)構(gòu)等方式獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，作為評價培養(yǎng)目標(biāo)是否達(dá)成的依據(jù)。

三、結(jié)論

在本科專業(yè)工程教育認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)中，“持續(xù)改進(jìn)”為第4項(xiàng)指標(biāo)，同時也是促進(jìn)其他指標(biāo)不斷完善的一個指標(biāo)。持續(xù)改進(jìn)（continuous improvement）是一個循環(huán)過程，它要求建立教學(xué)過程質(zhì)量監(jiān)控機(jī)制，建立畢業(yè)生跟蹤反饋機(jī)制以及有高等教育系統(tǒng)以外有關(guān)各方參與的社會評價機(jī)制，并能證明評價的結(jié)果被用于專業(yè)的持續(xù)改進(jìn)。本文描述了本科專業(yè)工程教育認(rèn)證7項(xiàng)通用標(biāo)準(zhǔn)之間的邏輯關(guān)系，構(gòu)建了基于7項(xiàng)通用標(biāo)準(zhǔn)本科專業(yè)實(shí)現(xiàn)“持續(xù)改進(jìn)”的基本關(guān)系圖，運(yùn)用自動控制的基本原理，設(shè)計了畢業(yè)生跟蹤反饋機(jī)制及社會評價機(jī)制結(jié)構(gòu)圖，并論述了自動控制系統(tǒng)的4個環(huán)節(jié)（即，檢測裝置、監(jiān)控器、執(zhí)行裝置、被控對象）所對應(yīng)的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)、跟蹤反饋機(jī)制及社會評價機(jī)制。這種基于“持續(xù)改進(jìn)”的畢業(yè)生跟蹤反饋及社會評價機(jī)制設(shè)計方案對于本科專業(yè)工程教育認(rèn)證具有較好的參考價值。

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