基于“卓越計(jì)劃”的一年級(jí)專業(yè)課程體系建設(shè)與實(shí)踐

雷旭 汪貴平 周熙煒 王會(huì)峰

[摘要] 文章依據(jù)“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”對(duì)卓越工程師培養(yǎng)的通用標(biāo)準(zhǔn)要求，充分借鑒CDIO的教學(xué)理念與標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)自動(dòng)化專業(yè)一年級(jí)學(xué)生構(gòu)建了專業(yè)課程體系的一級(jí)項(xiàng)目——“企業(yè)自動(dòng)化實(shí)踐入門”。提出基于項(xiàng)目的教學(xué)組織原則和能力考查的評(píng)價(jià)體系，以典型案例建設(shè)為主線，通過對(duì)項(xiàng)目培養(yǎng)目標(biāo)設(shè)置、課程體系內(nèi)容建設(shè)和考核評(píng)價(jià)體系的改革實(shí)踐過程，從一年級(jí)開始培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)、工程素質(zhì)和工程實(shí)踐能力，進(jìn)而探索“卓越計(jì)劃”中低年級(jí)課程體系的建設(shè)與實(shí)踐。

[關(guān)鍵詞] 卓越工程師 自動(dòng)化專業(yè) 一級(jí)項(xiàng)目

本文的研究成果來源于陜西高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目——“構(gòu)建自動(dòng)化專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)體系的研究與實(shí)踐”（No.11BG08）。

引 言

為貫徹落實(shí)黨中央、國務(wù)院作出的走中國特色新型工業(yè)化道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家、建設(shè)人力資源強(qiáng)國等重大戰(zhàn)略部署，教育部聯(lián)合有關(guān)部門和行業(yè)協(xié)會(huì)共同組織實(shí)施“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”（以下簡稱“卓越計(jì)劃”），我校被批準(zhǔn)列入首批61所試點(diǎn)高校，自動(dòng)化專業(yè)是我校第一批加入“卓越計(jì)劃”的專業(yè)之一。

根據(jù)“卓越計(jì)劃”的要求，我們制訂了自動(dòng)化專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)方案和培養(yǎng)矩陣。同時(shí)，結(jié)合對(duì)自動(dòng)化專業(yè)課程建設(shè)與改革探索的經(jīng)驗(yàn)，以“卓越計(jì)劃”為契機(jī)，對(duì)我校自動(dòng)化專業(yè)的課程體系進(jìn)行了系統(tǒng)的改革。

新的培養(yǎng)計(jì)劃結(jié)合我校交通運(yùn)輸行業(yè)背景，以培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新性人才為目標(biāo)，在充分研究和吸收CDIO國際工程教育理念[1]的基礎(chǔ)上，將課程體系組織劃分為三級(jí)：一級(jí)項(xiàng)目貫穿于每個(gè)學(xué)年，以若干專業(yè)實(shí)踐課組成多個(gè)設(shè)計(jì)和研究項(xiàng)目，使學(xué)生系統(tǒng)地得到構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作的整體訓(xùn)練；二級(jí)項(xiàng)目以自動(dòng)化專業(yè)相關(guān)課程群為基礎(chǔ)，作為一級(jí)項(xiàng)目的支撐，主要培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用相關(guān)課程知識(shí)的能力，特別注重學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和終身學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)；三級(jí)項(xiàng)目基于具體的單門課程，根據(jù)教學(xué)需要設(shè)立小規(guī)模實(shí)踐項(xiàng)目，使學(xué)生加深對(duì)課程知識(shí)的理解與應(yīng)用。

針對(duì)傳統(tǒng)課程體系在低年級(jí)階段實(shí)踐環(huán)節(jié)缺失的問題，在“卓越計(jì)劃”的課程建設(shè)中面向一年級(jí)新生設(shè)計(jì)了“企業(yè)自動(dòng)化實(shí)踐入門”一級(jí)項(xiàng)目。該項(xiàng)目以引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)研究、分析解決問題，激發(fā)學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣為目的，初步培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)實(shí)踐的基本能力，為進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生工程能力的提高打下基礎(chǔ)。

面向一年級(jí)新生的專業(yè)課程體系建設(shè)目標(biāo)

根據(jù)自動(dòng)化專業(yè)培養(yǎng)體系的特點(diǎn)[2]，結(jié)合“卓越計(jì)劃”對(duì)卓越工程師培養(yǎng)的通用標(biāo)準(zhǔn)要求[3]，“企業(yè)自動(dòng)化實(shí)踐入門”課程項(xiàng)目的主要目標(biāo)是初步建立學(xué)生的工程職業(yè)道德、工程質(zhì)量意識(shí)，初步培養(yǎng)交流協(xié)作能力，使學(xué)生初步學(xué)會(huì)如何應(yīng)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題，鍛煉在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力

“企業(yè)自動(dòng)化實(shí)踐入門”將圍繞自動(dòng)化專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)理論知識(shí)要求低、入門較容易的低壓電器、電氣控制系統(tǒng)和電氣可編程序控制器等相關(guān)知識(shí)點(diǎn)展開，設(shè)置相應(yīng)的實(shí)踐課程，組成貫穿整個(gè)學(xué)年的課程體系。

“企業(yè)自動(dòng)化實(shí)踐入門”一級(jí)項(xiàng)目內(nèi)容

依據(jù)課程體系的建設(shè)目標(biāo)，結(jié)合自動(dòng)化專業(yè)知識(shí)體系的特點(diǎn)和多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，在充分尊重低年級(jí)學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)探索過程的認(rèn)知規(guī)律基礎(chǔ)上，我們?cè)谝荒昙?jí)階段設(shè)計(jì)了四門相關(guān)實(shí)踐課程，第一學(xué)期的自動(dòng)化學(xué)科概論和自動(dòng)化實(shí)踐初步，作為一級(jí)項(xiàng)目的基礎(chǔ)準(zhǔn)備課程；第二學(xué)期的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐入門和企業(yè)自動(dòng)化綜合實(shí)驗(yàn)，作為一級(jí)項(xiàng)目的重點(diǎn)深化實(shí)踐課程。

自動(dòng)化學(xué)科概論以概述性的講授為主，計(jì)22學(xué)時(shí)，主要從自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的層面來審視、介紹本科自動(dòng)化專業(yè)所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，使學(xué)生在剛剛走入學(xué)校大門后便逐步對(duì)自己的專業(yè)和領(lǐng)域有所了解，激發(fā)學(xué)生對(duì)自己專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣，以此為契機(jī)逐步引導(dǎo)他們主動(dòng)發(fā)掘自己在本專業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展方向。

自動(dòng)化實(shí)踐初步是一門新設(shè)計(jì)的以學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐為主的課程，計(jì)48學(xué)時(shí)，其中基本知識(shí)講授不超過18學(xué)時(shí)，剩余30學(xué)時(shí)要求學(xué)生親自動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)。課程內(nèi)容緊密圍繞“一個(gè)軟件”、“兩個(gè)系統(tǒng)”和“三個(gè)基礎(chǔ)”展開。其中，“三個(gè)基礎(chǔ)”是指電子元器件的基礎(chǔ)知識(shí)、低壓電器的基礎(chǔ)知識(shí)和常用電子儀器的基本使用方法；“兩個(gè)系統(tǒng)”是指典型電氣控制系統(tǒng)和典型溫度控制系統(tǒng)；“一個(gè)軟件”是指CAD電氣設(shè)計(jì)軟件。自動(dòng)化實(shí)踐初步旨在提高學(xué)生的動(dòng)手能力，通過有代表性的實(shí)踐環(huán)節(jié)訓(xùn)練，使剛?cè)胄５男律軌虺醪骄邆渥詣?dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試能力，為后續(xù)四年的專業(yè)學(xué)習(xí)打下實(shí)踐基礎(chǔ)。

電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐入門是以自動(dòng)化專業(yè)傳統(tǒng)課程體系中的PLC原理及應(yīng)用課程為基礎(chǔ)改革而來的新課程，計(jì)36學(xué)時(shí)，其中知識(shí)講授不超過10學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)26學(xué)時(shí)。課程重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)“入門”和“實(shí)踐”，在PLC原理及應(yīng)用課程基礎(chǔ)上，摒棄了與后續(xù)理論課程相關(guān)性較大的知識(shí)點(diǎn)，精煉出關(guān)于電氣系統(tǒng)控制的入門知識(shí)。課程結(jié)合第一學(xué)期兩門基礎(chǔ)準(zhǔn)備課程的知識(shí)和實(shí)踐的鋪墊，使學(xué)生在不必掌握過深的理論知識(shí)前提下先進(jìn)行動(dòng)手實(shí)踐，在一年級(jí)就能接觸到較為簡單的電氣控制系統(tǒng)，學(xué)會(huì)編寫一些簡單的PLC程序，在實(shí)踐中體會(huì)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的過程。

企業(yè)自動(dòng)化綜合實(shí)驗(yàn)是一門新設(shè)計(jì)的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)課程，學(xué)時(shí)2周。課程沒有理論講授內(nèi)容，2周時(shí)間全部在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。企業(yè)自動(dòng)化綜合實(shí)驗(yàn)是在前三門課程基礎(chǔ)上的深化，也是“企業(yè)自動(dòng)化實(shí)踐入門”一級(jí)項(xiàng)目的核心。課程的內(nèi)容是要求學(xué)生自行完成一個(gè)典型電氣控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)、線路設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)、模擬調(diào)試、實(shí)踐驗(yàn)證、結(jié)果分析和總結(jié)報(bào)告。要求學(xué)生3人組成一個(gè)小組，以小組為單位分工協(xié)作。

課程采取典型案例導(dǎo)向式教學(xué)模式，在學(xué)期一開始就布置綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目選題，讓學(xué)生能夠利用課余時(shí)間對(duì)選題進(jìn)行深入分析和資料收集，以充分理解選題的背景，并且鍛煉對(duì)專業(yè)項(xiàng)目課題分析的能力。在集中的2周時(shí)間內(nèi)，完成設(shè)計(jì)、模擬調(diào)試、實(shí)驗(yàn)和總結(jié)等內(nèi)容。作為一門綜合性很強(qiáng)的課程，使學(xué)生通過一段時(shí)間集中地訓(xùn)練深刻體會(huì)一個(gè)系統(tǒng)從想法變成現(xiàn)實(shí)的全過程，培養(yǎng)卓越工程師的基本素養(yǎng)；通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作完成課程任務(wù)可以初步鍛煉學(xué)生的溝通和協(xié)作能力，為后續(xù)多項(xiàng)綜合實(shí)驗(yàn)課奠定基礎(chǔ)；雖然一年級(jí)階段所能完成的系統(tǒng)相對(duì)簡單，但學(xué)生經(jīng)過項(xiàng)目的錘煉，尤其是項(xiàng)目組織、文檔整理等專業(yè)外工作的過程，逐步深化他們的工程意識(shí)。

多位一體的教學(xué)形式

為了充分實(shí)現(xiàn)“卓越計(jì)劃”提出的“寬厚、復(fù)合、創(chuàng)新、實(shí)踐”的人才培養(yǎng)模式[4]，改變以往教學(xué)手段單一的弊端，我們?yōu)檎n程一級(jí)項(xiàng)目設(shè)計(jì)了以講座參觀為鋪墊、課堂實(shí)驗(yàn)與課后實(shí)驗(yàn)相促進(jìn)、總結(jié)交流與教師點(diǎn)評(píng)再升華的多位一體的教學(xué)形式。講座貫穿于自動(dòng)化學(xué)科概論的課程教學(xué)，同時(shí)在“企業(yè)自動(dòng)化實(shí)踐入門”一級(jí)項(xiàng)目中會(huì)專門就資料的檢索與利用、技術(shù)報(bào)告、交流技巧、團(tuán)隊(duì)合作、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析等內(nèi)容為學(xué)生開設(shè)幾次專題報(bào)告。參觀安排在自動(dòng)化實(shí)踐初步和電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐入門兩門課程的初期階段，包括學(xué)校供配電系統(tǒng)、電路板制作生產(chǎn)系統(tǒng)、工廠電氣控制系統(tǒng)等項(xiàng)目。除了傳統(tǒng)的課堂實(shí)驗(yàn)外，在自動(dòng)化實(shí)踐初步中安排學(xué)生課下完成一個(gè)小電子產(chǎn)品（如直流穩(wěn)壓電源、簡易功放音箱、收音機(jī)等）的制作，通過自己購置元器件、利用開放實(shí)驗(yàn)室自己動(dòng)手焊接，親自體會(huì)產(chǎn)品生產(chǎn)的過程。總結(jié)交流和教師點(diǎn)評(píng)階段性的穿插于各實(shí)踐環(huán)節(jié)中，尤其在企業(yè)自動(dòng)化綜合實(shí)驗(yàn)中，每天安排1～2個(gè)小組向全班做工作匯報(bào)，由教師對(duì)典型問題作有針對(duì)性的點(diǎn)評(píng)。“企業(yè)自動(dòng)化實(shí)踐入門”一級(jí)項(xiàng)目內(nèi)容組織和教學(xué)形式如圖1所示。

圖1 “企業(yè)自動(dòng)化實(shí)踐入門”一級(jí)項(xiàng)目內(nèi)容組織和教學(xué)形式

考核評(píng)價(jià)體系

由于“企業(yè)自動(dòng)化實(shí)踐入門”一級(jí)項(xiàng)目面向的是一年級(jí)的新生，為了使他們能夠轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教育模式下考試決定一切的考核模式，逐步接受工程人才的評(píng)價(jià)模式以適應(yīng)將來社會(huì)的要求，我們?cè)O(shè)計(jì)了多元的考核評(píng)價(jià)體系，采取以平時(shí)綜合表現(xiàn)為主線、綜合考評(píng)為重點(diǎn)、筆試考核為輔助，個(gè)人自評(píng)、學(xué)生互評(píng)和老師總評(píng)相結(jié)合的模式。

平時(shí)綜合表現(xiàn)包括出勤情況、實(shí)踐環(huán)節(jié)的參與程度、心得體會(huì)等；綜合考評(píng)主要考查實(shí)驗(yàn)報(bào)告、設(shè)計(jì)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)完成情況、答辯情況等，對(duì)于企業(yè)自動(dòng)化綜合實(shí)驗(yàn)還要對(duì)項(xiàng)目文檔、匯報(bào)表現(xiàn)、團(tuán)隊(duì)合作等方面重點(diǎn)考查。筆試主要針對(duì)自動(dòng)化學(xué)科概論，采取開卷形式，主要考查學(xué)生通過聽講座和報(bào)告對(duì)專業(yè)背景知識(shí)和信息的獲取情況。同時(shí)，在所有實(shí)踐課程中都設(shè)置有個(gè)人自評(píng)環(huán)節(jié)，學(xué)生在答辯時(shí)根據(jù)所學(xué)知識(shí)、能力鍛煉和實(shí)踐效果做自我評(píng)價(jià)；在小組答辯時(shí)要求進(jìn)行學(xué)生互評(píng)，互相指出他人在團(tuán)隊(duì)協(xié)作項(xiàng)目中的作用、優(yōu)點(diǎn)與不足；最后，有指導(dǎo)教師給出總評(píng)，對(duì)學(xué)生知識(shí)掌握和實(shí)踐技能作出評(píng)價(jià)，提出改進(jìn)的方向。圖1給出了企業(yè)自動(dòng)化綜合實(shí)驗(yàn)課程的考評(píng)體系架構(gòu)[5]。

教學(xué)實(shí)踐效果總結(jié)

自我校2010年開展“卓越計(jì)劃”以來，“企業(yè)自動(dòng)化實(shí)踐入門”一級(jí)項(xiàng)目已開設(shè)2年，根據(jù)卓越工程師培養(yǎng)要求，經(jīng)過對(duì)項(xiàng)目中相關(guān)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式、典型案例和考核方式的不斷探索與改革，已經(jīng)形成了較為完整的課程體系，從學(xué)生反饋的體會(huì)與總結(jié)來看也收到了很好的效果，具體總結(jié)如下：

1. 貫穿于一個(gè)學(xué)年的專業(yè)課程，改變了以往學(xué)生剛?cè)雽W(xué)對(duì)專業(yè)的茫然，通過專業(yè)實(shí)踐的鍛煉激發(fā)了學(xué)生對(duì)專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣。

2. 課程內(nèi)容多樣而不失簡單，每門課程點(diǎn)到為止，重在實(shí)踐，鍛煉了實(shí)踐能力，培養(yǎng)了工程意識(shí)。

3. 教學(xué)方式豐富，重在能力培養(yǎng)，改變了“紙上談兵”的傳統(tǒng)模式。“在填寫問卷調(diào)查時(shí)，看到桌上厚厚的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，我都不敢相信這是我做的，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告提高了我書面交流的能力。”

4. 考核體系完善，弱化了傳統(tǒng)的筆試考核，重點(diǎn)考核能力與素質(zhì)；“專業(yè)考試的時(shí)候，老師讓我們演示并介紹自己的項(xiàng)目，這樣的考試不僅不會(huì)讓我們緊張，還能向其他人學(xué)到很多東西。”“我們靠團(tuán)隊(duì)分工協(xié)作獲得了很好的成績，這讓我們深刻體會(huì)到團(tuán)隊(duì)合作的重要。”

參考文獻(xiàn)

[1]顧佩華.重新認(rèn)識(shí)工程教育——國際CDIO培養(yǎng)模式和方法[M].北京：高等教育出版社，2009.

[2]張慧平，戴波，劉建東，紀(jì)文剛.自動(dòng)化專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃的思索與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011，30（10）：268-271.

[3]林健.“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”通用標(biāo)準(zhǔn)研制[J].高等工程教育研究， 2010（4）： 21-29.

[4]韓璞等.自動(dòng)化專業(yè)卓越工程師課程體系的改革與實(shí)踐[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索， 2011（10）： 262-264，271.

[5]郝智秀，季林紅，馮涓.基于CDIO的低年級(jí)學(xué)生工程能力培養(yǎng)探索——機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)案例[J].高等工程教育研究，2009（5）：36-40.

作者單位： 長安大學(xué)電子與控制工程學(xué)院 陜西西安