基于工程教育專業認證的機電傳動與控制課程改革研究

馮武衛　李林　楊淑潔　張文英　葉繼英

［摘 要］機電傳動與控制課程是工科類專業的核心課程，隨著教育部工程教育專業認證工作的推進，如何實現課程向產出導向性教學轉變已成為高校課程改革的研究重點。課題組以工程教育專業認證標準為指導，深入分析和討論教學大綱、課程目標、達成度及評價方法等，結合實際情況展示課程改革的成效。課題組總結了課程改革的規律和方法，為工科類高校其他相關課程的改革提供借鑒。

［關鍵詞］工程教育專業認證；產出導向性；課程改革

［中圖分類號］G642.0 ［文獻標識碼］A ［文章編號］2095-3437（2024）04-0041-04

通過工程教育專業認證的工科專業，其畢業生可以獲得《華盛頓協議》成員的認可[1]。截至2021年底，全國共有288所高等學校的1977個專業通過了工程教育專業認證，涉及24個工科專業類[2]。

機電傳動與控制是機械類專業的重點課程[3]。浙江海洋大學（以下簡稱我校）的機械設計制造及其自動化專業自2016年起便開始了工程教育專業認證的試點工作。其中，機電傳動與控制課程作為首批試點改革課程，要求課程改革明確支撐專業畢業要求指標點。經過多年的改革試點，該課程已逐步達到了認證標準的要求。

就工科高校本科課程而言，課程改革經歷了從授課方法（翻轉課堂）、授課手段（結合線上工具進行教學）轉變為基于工程教育專業認證標準的產出導向性教學，強調“以學生為中心、產出導向、持續改進”三大理念[4]。近年來，一線教師圍繞工程教育專業認證標準對授課方法、授課手段進行了研究與改進，這對提高高校教學質量和人才培養質量起到了積極作用[5-12]。

一、課程改革思路

（一）課程教學現狀

機電傳動與控制課程作為浙江省高等學校一流本科建設課程和浙江省課程思政示范課程，在結合工程教育專業認證理念進行改革的過程中，仍存在以下不足之處。

1.教學內容缺乏實際教學案例

機電傳動與控制課程屬于交叉學科課程，要求學生具備機械設計、液壓與氣壓控制、電工電子、控制工程等多領域的知識基礎。當前使用的教材主要以機床電氣控制電路設計為核心內容，并輔以電機調速控制、PLC控制等相關知識。由于教學內容繁雜、實際應用案例較少，學生在完成課程學習后仍感到困惑，無法獨立完成一套完整的控制系統方案。因此，課題組在教學過程中應增加教學或科研案例，可以以課題的形式布置給學生，要求他們獨立完成某個控制系統的案例設計。這樣不僅能提高學生的實踐能力，還能有效培養他們解決復雜工程問題的能力。

2.實踐教學效果有待提高

在新工科建設的要求下，工科類專業普遍認同提高課程實踐學習比例的重要性。然而，傳統教學往往通過幾個典型的驗證性實驗案例來實施，如三相異步電動機控制、PLC控制等，學生只需按照實驗要求準確接線并記錄相關數據，不利于培養學生系統解決問題的能力。

3.學習效果評價方式不完善

當前的學習效果評價方式主要包括期末考試（70%）、作業（20%）及平時成績（10%）。這種評價方式缺乏對學生學習過程的有效管理，導致部分學生僅在期末考試階段進行突擊學習，以應付評價結果，難以真實反映學生的學習效果。因此，設計更加合理的學習效果評價方式成為本課程改革的一項重要內容。

（二）課程改革思路

為了滿足工程教育專業認證標準的要求，課題組對教學大綱、教學方法以及學習效果評價方式進行了系統的改革。

1.修訂教學大綱

明確課程教學目標，并提出實現教學目標的手段以及對應的教學內容。教學目標必須能夠支撐專業畢業要求指標點，每個教學環節必須有合理的評價方式。

2.改進教學方法及學習效果評價方式

提高實踐教學、翻轉課堂、綜合設計案例和開放性實驗等環節的比重。同時，在評價方式方面，降低期末考試的比重，提高過程性評價和形成性評價的比重。

二、課程教學改革實施方案

為了實現與認證標準的對接，課題組對教學大綱進行了系統的修訂，重點針對課程目標、教學內容、教學方法及考核方式等方面進行了全面調整。

（一）課程目標

課程目標1：掌握電氣控制系統設計中各類低壓電器、基本控制電路模塊的基本原理，了解直流電機、交流電機、各類控制電機調速與控制的基本原理。此外，強化學生科技強國、自強不息的民族精神。

課程目標2：通過實驗進一步理解機電控制系統的組成與運作，強化控制單元的應用設計，能夠獨立設計簡單的電氣控制電路圖。在電氣控制系統設計過程中，要求學生獨立思考、嚴謹求實，以培養學生的工匠精神。

課程目標3：了解機電傳動控制技術的前沿和發展趨勢，并具備分析機電控制系統的能力。同時，強化學生勤于鉆研、勇于探索的創新精神。

（二）教學內容及方法的改進

教學內容及方法的改進主要體現在以下幾個方面。

教學內容：綜合現有教材的相關內容，并在教學環節中增加約10個工程案例，如分揀系統、圖像識別及機械臂自動抓取系統等。此外，提供一些開放性題目供學生選做，以提高學生解決復雜工程問題的能力。

教學方法：采用線上線下相結合的教學方式。線上資源主要展示基本的知識點，包括動畫、視頻、案例資源、實驗資源等。其中線上教學效果評價占比不低于平時成績的50%。

（三）考核方式的改進

為了更準確地評估學生的學習效果，課題組改進了課程考核方式，將期末考試成績占總成績的70%減少至40%，同時增加了過程性考核要求。詳細的畢業要求指標點及達成方式如表1所示，考核方式及成績占比如表2所示。

綜上所述，考核環節的改革重點體現在過程性成績的提高（從現有的10%提高到40%），充分調動學生的學習積極性，確保他們將學習功夫用在學習過程中。

三、課程達成度評價方法及效果

（一）達成度評價方法

課程達成度評價包括課程分目標達成度評價和總目標達成度評價兩個方面。

1.課程分目標達成度評價

課程分目標達成度評價是指各教學環節所對應的某一畢業要求指標點的目標達成度。其計算公式為：

[Di=][各教學環節支撐同一畢業要求指標點的平均值之和支撐同一畢業要求指標點的目標分之和]

2.課程總目標達成度評價

課程總目標達成度評價是指基于分目標達成度的加權平均值。其計算公式為：

[D總=i=1nDi×ηi課程總成績（100分）]

其中，[ηi] 為[Di]所占課程總成績的比例。

（二）達成度計算結果分析

1.課程目標達成度計算

根據考核方式及達成度計算公式，課題組以2019級機械班的成績為樣本進行了達成度計算分析。各畢業要求指標點的達成情況如表3所示。

2.課程目標達成度分析

根據表3中各項畢業要求指標點課程目標達成度情況，得到如圖1所示的課程目標達成度評價柱狀圖。

課程目標1：通過課堂講授、平時作業和課堂討論等教學環節，課程目標1的達成度為0.75。然而，在作業和考試中，學生普遍存在電氣開關符號使用不規范、電路圖繪制不完整等錯誤。

課程目標2：通過實驗實踐等教學環節，課程目標2的達成度為0.785。然而，在實驗過程中，存在一些諸如學生實驗操作不認真、未能在規定時間內完成實驗，以及實驗報告撰寫不規范等問題。

課程目標3：通過大作業等教學環節，課程目標3的達成度為0.84。然而，在教學過程中，大作業主要存在一些問題，如部分學生的電路圖雖然完整，但控制過程的說明不夠詳細。

四、結語

本文以工程教育專業認證理念為指導，對機電傳動與控制課程教學方法進行了改革。首先，課題組總結歸納了機電傳動與控制課程授課過程中存在的主要問題。其次，參照工程教育專業認證標準，對教學大綱進行了系統的修訂，提高了過程性評價的比重，降低了期末考試占總成績的比重。最后，通過對我校2019級機械班學生成績的達成度進行計算和分析，提出了有針對性的改進措施，為工科類專業課程的教學改革提供參考。

［ 參 考 文 獻 ］

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［責任編輯：梁金鳳］