復雜工程問題想定教學設計

冷愛蓮， 段 斌， 王永才

(湘潭大學 信息工程學院， 湖南 湘潭 411105)

0 引言

解決復雜工程問題的能力培養是工程教育認證標準中專業畢業要求的核心內容，12項標準要求有8項與復雜工程問題能力培養直接相關[1]。課程目標與主要教學內容決定課程與畢業要求的對應支撐關系，直接影響畢業要求達成。復雜工程問題能力培養集中在實踐教學的課程體系，導致部分課程對畢業要求支撐較弱。復雜工程問題對知識、方法和能力的需求是泛在的，更適合映射在課程群而不是某一門具體的課程。復雜工程問題想定教學設計有利于增強課程對畢業要求的實際支撐強度。我校信息工程學院課題組教師進行了相關實踐。

1 復雜工程問題想定教學模式

圍繞解決復雜工程問題所需的能力，對專業畢業要求細化分解，得到多個量化指標點，使專業畢業要求可實施、可衡量。為協同培養解決復雜工程問題的能力，根據多個畢業要求量化指標點，按照復雜工程問題在畢業要求中的具體體現和解決復雜工程問題能力的形成過程，遵循“認識-實踐-再認識”的認知規律，設計一批具有代表性的復雜工程問題，對應專業認證標準要求，分解成若干復雜工程問題特征點想定，以解決每個復雜工程問題所需的支撐課程組建課程群[2]，每個課程群的全體任課教師圍繞課程目標，認領相關復雜工程問題想定，撰寫教案和組織教學活動。通過復雜工程問題想定配置到課堂教學，實現分布式培養學生解決復雜工程問題的基本能力。

2 復雜工程問題想定教學模式實例

本文以電源管理復雜工程問題為例進行說明。

2.1 電源管理復雜工程問題關聯課程群

以分析和解決電源管理復雜工程問題這一項目穿針引線，將相關的課程串聯起來，建立“關聯課程群”的支撐模型，最終形成科學的課程群支撐體系。電源管理復雜工程問題關聯課程群包涵基礎課程子群和相關課程子群。

基礎課程子群由“電路分析”、“模擬電子技術”、“電力電子技術”、“自動控制原理”組成，相關課程子群由“電源技術”、“信息安全”、“單片機技術”、“DSP技術”、“電子系統設計”、“電路仿真”、“電子測量”等組成。其魚骨架圖如圖1所示。

圖1 電源管理課程群魚骨架圖

2.2 電源管理復雜工程問題特征點想定

遵循工程教育專業認證標準，對應專業認證標準復雜工程問題7個特征要求，提煉出一系列電源領域的科學問題和關鍵技術，設定為電源復雜工程問題特征點想定[3]。為了清晰地理解復雜工程問題特征點想定，這里給出工程教育認證標準(2016版)中復雜工程問題的特征[1](見表1)。

依據復雜工程問題特征點設計若干電源管理復雜工程問題特征點想定，一個想定可以包涵一個或多個特征點。為方便計算課程對畢業要求的支撐強度，特征點想定按規則編定代碼，想定代碼由復雜工程問題項目名稱、特征序號、想定號和批次區別符四部分構成。各部分組成如圖2所示。

表1 復雜工程問題的特征

圖2 想定代碼構成圖

電源管理復雜工程問題部分想定編碼示例見表2：電源復雜工程問題想定編碼示例表。

表2 電源復雜工程問題想定編碼示例表

編碼想定名稱說明PCEC401AN通道MOSFET通流器件在線性區中的運行特性分析采用不同的方法進行壓差測量:反饋引腳電壓強制設定為外部直流信號發生器施加的值。如果我們將此值設置為略低于0.8V基準電壓,就可以模擬低于標稱電壓的輸出電壓所帶來的影響,這時內部誤差放大器會強制讓通流器件在線性區工作,因此可測量與N通道MODFET相關的最小壓差

2.3 復雜工程問題特征點想定配置

理出電源管理復雜工程問題-關聯課程群-課程的三層級多對多映射關系；構建復雜工程問題特征點與“關聯課程群”知識點矩陣，用作教師培養學生解決復雜工程問題能力的重要依據和選題引導。大量的特征點想定給任課教師講解例題或布置作業時以教學案例抽象主題；以復雜工程問題為線索，以培養解決復雜工程問題的能力為目標實施教學活動。通過前后銜接的關聯課程完成復雜工程問題想定教學，按照從分立到聯合的機制，系統地培養學生分析和解決復雜工程問題的能力。知識點與特征點想定可根據課程目標設基本配置加任課教師認領的模式，課程目標決定基本配置。附表一給出電源管理復雜工程問題配置表設計示例(此處省略具體配置細節)。

3 結語

復雜工程問題課程群是以分析專業領域一個相對完整的復雜工程系統為核心，以解決復雜工程問題為主線，將與該復雜工程問題相關的課程串聯起來，形成的“關聯課程群”。復雜工程問題對知識、方法和能力的需求是泛在的，更適合映射在課程群而不是某一門具體的課程。復雜工程問題課程群中多門核心課程分布式體現復雜工程問題，實現以復雜工程問題為主線的前后鋪墊承轉、融會貫通的分布式教學模式。改變學一門考一門丟一門的離散學習現狀，通過最廣泛的核心課程學習而不是查漏補缺的講座式教學活動培養學生分析和解決復雜工程問題能力，真正達成工程教育認證標準中畢業要求的各項指標點。在評估課程與畢業要求的對應關系時，可查閱特征點想定與課程知識點的配置表，統計該課程對畢業要求指標點的支撐強度[4]。

附表一 電源管理復雜工程問題特征點想定與課程知識點的配置表示例