工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下機(jī)械類“機(jī)械控制工程基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革研究

周振華　陳耿彪　曹太山

[摘要]“機(jī)械控制工程基礎(chǔ)”作為機(jī)械專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，在構(gòu)成畢業(yè)生工程教育知識能力體系和工程能力培養(yǎng)中起著舉足輕重的作用。本文分析了該課程的特點(diǎn)和教學(xué)現(xiàn)狀，并分析了該課程教學(xué)現(xiàn)狀與工程教育專業(yè)認(rèn)證要求的差距，根據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證以能力培養(yǎng)和成果產(chǎn)出為導(dǎo)向，反向設(shè)計(jì)和正向?qū)嵤┑囊螅瑸楸ＷC該課程對畢業(yè)要求的能力和素質(zhì)培養(yǎng)的支撐度，從多個方面提出了該課程教學(xué)改革的具體思路和方法，期望為該課程的教學(xué)改革提供一定的借鑒和思路。

[關(guān)鍵詞]機(jī)械控制工程基礎(chǔ)；教學(xué)改革；工程教育專業(yè)認(rèn)證；能力培養(yǎng)

[中圖分類號]G642

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號]1008-2549（2017）05-0082-02

一、工程教育專業(yè)認(rèn)證與現(xiàn)狀

工程教育專業(yè)認(rèn)證是實(shí)現(xiàn)工程教育國際互認(rèn)的重要途徑，為了促進(jìn)我國工程教育參與國際競爭，教育部自2006年起在全國實(shí)施工程教育專業(yè)認(rèn)證，并在試點(diǎn)過程中不斷修改和完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，其目標(biāo)定位為“構(gòu)建中國工程教育的質(zhì)量監(jiān)控體系，推進(jìn)中國工程教育改革，進(jìn)一步提高工程教育質(zhì)量；建立與工程師制度相銜接的工程教育認(rèn)證體系，增強(qiáng)工程教育人才培養(yǎng)對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的適應(yīng)性；促進(jìn)中國工程教育的國際互認(rèn)，提升國際競爭力”《工程教育認(rèn)證指南》。工程教育專業(yè)認(rèn)證要求以學(xué)生能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，根據(jù)畢業(yè)要求中需要培養(yǎng)的學(xué)生能力和素質(zhì)為目標(biāo)，通反向設(shè)計(jì)來對課程體系、課程、評價(jià)體系等進(jìn)行設(shè)計(jì)，建立制度性的質(zhì)量管理體系，使得學(xué)生在課程的學(xué)習(xí)過程中，以反向設(shè)計(jì)時(shí)所確定的能力和素質(zhì)培養(yǎng)目標(biāo)為依據(jù)，通過正向?qū)嵤┦沟脤W(xué)生在畢業(yè)時(shí)能獲得培養(yǎng)目標(biāo)所要求的能力，并且通過學(xué)生、用人單位、社會對培養(yǎng)質(zhì)量的評價(jià)反饋來對培養(yǎng)過程中的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)，進(jìn)一步提高培養(yǎng)質(zhì)量，滿足社會和企業(yè)對工程人才的需求。在工程教育的人才培養(yǎng)過程中，課程本身是培養(yǎng)學(xué)生能力的載體，學(xué)生的知識掌握、工程能力以及其他素質(zhì)的培養(yǎng)最終需要通過課程本身的教學(xué)活動來實(shí)現(xiàn)。因此，面向工程教育專業(yè)認(rèn)證人才培養(yǎng)的最終落腳點(diǎn)是在設(shè)計(jì)課程體系時(shí)所確定的課程，只有每門課程所承擔(dān)的能力和素質(zhì)培養(yǎng)能夠達(dá)到預(yù)定目標(biāo)值，學(xué)生畢業(yè)時(shí)才能達(dá)到畢業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

二、機(jī)械類“機(jī)械控制工程控制”課程的現(xiàn)狀以及與工程教育認(rèn)證存在的差距“機(jī)械控制工程基礎(chǔ)”是機(jī)械專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程主要介紹經(jīng)典控制理論的基本概念、基本原理、基本分析方法、工程設(shè)計(jì)方法及控制理論在機(jī)械工程領(lǐng)域中的應(yīng)用。通過該課程的學(xué)習(xí)能使學(xué)生掌握機(jī)械控制工程的基礎(chǔ)理論，培養(yǎng)學(xué)生的控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)能力，提高學(xué)生理論水平和知識運(yùn)用能力，同時(shí)對培養(yǎng)學(xué)生的辨證思維能力，建立理論聯(lián)系實(shí)際的科學(xué)觀點(diǎn)和提高綜合分析問題的能力具有重要的作用；實(shí)際上，根據(jù)工程教育認(rèn)證的要求，通過本課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)達(dá)到以下教學(xué)目標(biāo)，學(xué)生應(yīng)做到：能將數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識運(yùn)用到機(jī)械控制工程問題的恰當(dāng)表述中；能針對機(jī)械控制系統(tǒng)或過程建立合適的數(shù)學(xué)或仿真模型，進(jìn)行求解或分析；能識別和判斷機(jī)械控制工程問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)；能正確表達(dá)一個機(jī)械控制工程問題的解決方案；能根據(jù)設(shè)計(jì)需求確定設(shè)計(jì)目標(biāo)；能對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行數(shù)學(xué)建模或軟件仿真驗(yàn)證；能用科學(xué)方法深入分析機(jī)械控制工程問題，找出關(guān)鍵沖突；能使用現(xiàn)代工具描述機(jī)械控制工程問題開發(fā)、選擇與使用恰當(dāng)?shù)默F(xiàn)代工具對機(jī)械控制問題進(jìn)行預(yù)測與模擬，能針對預(yù)測與模擬結(jié)果修正解決方法。根據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求，該門課程實(shí)際上包括了學(xué)生對機(jī)械控制工程理論知識的掌握和相應(yīng)工程能力的培養(yǎng)。

“機(jī)械控制工程基礎(chǔ)”作為具有一定理論深度以及與工程實(shí)際緊密結(jié)合的專業(yè)基礎(chǔ)課程有如下特點(diǎn)：首先，課程內(nèi)容抽象、理論性強(qiáng)。其次，該課程章節(jié)間連貫而銜接緊密，前面章節(jié)的學(xué)習(xí)質(zhì)量對后續(xù)章節(jié)的學(xué)習(xí)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(shù)學(xué)、復(fù)變函數(shù)、電路原理、模擬電路以及MATLAB等數(shù)學(xué)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(yīng)用于工程實(shí)際的自動控制系統(tǒng)，與工程實(shí)際結(jié)合十分緊密。以上特點(diǎn)使得該課程的教學(xué)存在一定的難度。目前課程依然處于以知識體系為導(dǎo)向的傳統(tǒng)教學(xué)階段，其存在的問題主要如下。

課程現(xiàn)有的教學(xué)大綱與教學(xué)計(jì)劃大多是根據(jù)所選用的教材和課程知識體系所需要的知識點(diǎn)來確定，并沒有考慮教學(xué)內(nèi)容、授課順序?qū)W(xué)生能力培養(yǎng)的關(guān)聯(lián)度和支撐度。現(xiàn)有教學(xué)大綱沒有將學(xué)生能力培養(yǎng)在課程中細(xì)化和量化，不能滿足工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求。

課程的理論教學(xué)一般采用傳統(tǒng)的課堂面授方法，授課教師與學(xué)生通過課堂講授來完成理論知識的學(xué)習(xí)，實(shí)踐教學(xué)一般是在理論課講授結(jié)束后，通過驗(yàn)證性的上機(jī)實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行，實(shí)踐教學(xué)滯后于理論教學(xué)，理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐教學(xué)脫節(jié)。實(shí)踐教學(xué)雖然能為鞏固學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握起到一定的作用，但是對學(xué)生能力的培養(yǎng)效果甚微。在整個教學(xué)過程中，學(xué)生參與程度很低，還是傳統(tǒng)的“以教師為中心”在開展教學(xué)工作。

課程的學(xué)習(xí)效果評價(jià)主要是根據(jù)出勤率、實(shí)驗(yàn)成績與期末考核成績采用簡單的加權(quán)求和來對學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評價(jià)，這種評價(jià)方式不科學(xué)，評價(jià)數(shù)據(jù)來源單一（缺少學(xué)生、社會、企業(yè)的評價(jià)）、沒有形成性的評價(jià)，評價(jià)結(jié)果僅僅是學(xué)生對知識點(diǎn)掌握程度的評價(jià)，而不是培養(yǎng)目標(biāo)所要求的能力和素質(zhì)的評價(jià)。這種評價(jià)方法無法對課程本身能力培養(yǎng)的效果做出準(zhǔn)確的評價(jià)，不能為教師教學(xué)提供準(zhǔn)確、可量化的反饋數(shù)據(jù)。同時(shí)，現(xiàn)有的課程評估實(shí)際上依然處于“教的怎么樣”的評估標(biāo)準(zhǔn)，而不是國際工程教育認(rèn)證所要求的“學(xué)的怎樣”的評估標(biāo)準(zhǔn)。

因此，根據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證“以學(xué)生為中心，教師為輔助，以能力培養(yǎng)為主線，以素質(zhì)培養(yǎng)為目標(biāo)”的要求，必須對課程進(jìn)行教學(xué)改革。

三、工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下課程改革的措施

1.教學(xué)大綱和課程內(nèi)容

根據(jù)工程教育認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)，課程的設(shè)計(jì)應(yīng)以成果產(chǎn)出和能力培養(yǎng)導(dǎo)為向。根據(jù)反向設(shè)計(jì)原則，在制定培養(yǎng)目標(biāo)后，可以確定畢業(yè)要求，進(jìn)一步根據(jù)畢業(yè)要求來設(shè)計(jì)課程體系，最后來確定“機(jī)械控制工程基礎(chǔ)”課程內(nèi)容，將基本素質(zhì)和專業(yè)能力的培養(yǎng)分解到課程單元與知識點(diǎn)，從而確定課程的教學(xué)大綱中的理論教學(xué)活動和實(shí)踐教學(xué)活動。通過正向?qū)嵤瑢⒒舅刭|(zhì)和能力的培養(yǎng)落實(shí)到相應(yīng)的教學(xué)活動過程。

2.教學(xué)方法

教學(xué)可以采用項(xiàng)目式教學(xué)、案例式教學(xué)或與創(chuàng)新性研究課題相結(jié)合開展教學(xué)活動，使得理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)能相輔相成、相互支撐；如以某一控制工程應(yīng)用實(shí)例為導(dǎo)向，將學(xué)生分配成組導(dǎo)人項(xiàng)目開發(fā)的各個階段，充分將理論學(xué)習(xí)、實(shí)踐教學(xué)和能力培養(yǎng)相結(jié)合。學(xué)生在項(xiàng)目式教學(xué)過程中，為了完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)的任務(wù)，學(xué)生需要充分利用課外時(shí)間來完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，以充分調(diào)動學(xué)生的積極性和參與程度，并將能力培養(yǎng)和項(xiàng)目開發(fā)過程融合在一起，充分提供學(xué)生彼此之間的交流和協(xié)助。在整個課程教學(xué)的實(shí)施過程中將傳統(tǒng)的以老師為中心的教學(xué)方式，轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心，教師為輔，以能力培養(yǎng)為主線的教學(xué)模式。

3.課程評價(jià)

把課程成果的部分評價(jià)置于學(xué)習(xí)成果的階段性考核上，根據(jù)學(xué)生能力要求的階段達(dá)成要求，分階段考核階段的學(xué)習(xí)成果，獲得形成性評價(jià)。如通過階段性的學(xué)習(xí)，將學(xué)生按組針對所學(xué)的理論知識和實(shí)踐能力寫出學(xué)習(xí)成果分析、交流體會與教學(xué)建議，并設(shè)定的相應(yīng)的考核分?jǐn)?shù)和評價(jià)基準(zhǔn)，獲得形成性評價(jià)，盡可能客觀將學(xué)生充分融入到評價(jià)環(huán)節(jié)并對學(xué)習(xí)過程中的教學(xué)方法、教學(xué)方式做出不記名的評論。對學(xué)生提出的問題和建議進(jìn)行分析，并加以改進(jìn)。在教學(xué)過程中積累評估數(shù)據(jù)，為課程改革提供診斷和導(dǎo)向功能。同時(shí)，每年定期開展畢業(yè)座談會，對畢業(yè)學(xué)生按10%的比例抽取部分畢業(yè)生分專業(yè)開展座談會，主要針對教師教學(xué)、課程體系以及本課程對學(xué)習(xí)本專業(yè)其他課程的支持度等各個方面開展座談，為教師和相關(guān)部門持續(xù)改進(jìn)提供可靠、準(zhǔn)確的反饋信息。同時(shí)應(yīng)對通過該課程學(xué)習(xí)和考核的學(xué)生，在畢業(yè)后從事本專業(yè)的工作時(shí)，該課程是否對其相應(yīng)的能力起到了支撐作用進(jìn)行跟蹤與反饋。學(xué)校招生就業(yè)處和院學(xué)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(yè)生的評價(jià)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行整理、歸納和統(tǒng)計(jì)，對本課程所培養(yǎng)能力的達(dá)成度進(jìn)行分析和評價(jià)。

4.持續(xù)改進(jìn)

通過課程評價(jià)體系獲得的學(xué)生在校時(shí)提供的階段性評價(jià)、成績考核等評價(jià)作為內(nèi)部反饋信息和通過企業(yè)和用人單位以及往屆畢業(yè)生的評價(jià)作為外部反饋信息，根據(jù)獲得的評價(jià)數(shù)據(jù)和分析結(jié)果來對教學(xué)大綱，教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等進(jìn)行修正和改進(jìn)，形成PDCA閉環(huán)，促使課程本身的不斷完善，使得本課程對能力和素質(zhì)培養(yǎng)的達(dá)成度不斷提高。同時(shí)評估與反向設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)定的目標(biāo)差距，發(fā)現(xiàn)問題并改進(jìn)，完善工程教育認(rèn)證對該課程的要求，達(dá)到工程教育認(rèn)證所要求的持續(xù)改進(jìn)。

總之，“機(jī)械控制工程基礎(chǔ)”作為機(jī)械專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，在構(gòu)成畢業(yè)生工程教育知識能力體系和畢業(yè)要求能力培養(yǎng)中起著舉足輕重的作用。本文結(jié)合工程教育專業(yè)認(rèn)證的基本理念分析了機(jī)械類“機(jī)械控制工程基礎(chǔ)”課程的特點(diǎn)、教學(xué)現(xiàn)狀和存在的問題。根據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證以能力培養(yǎng)和成果產(chǎn)出為導(dǎo)向、反向設(shè)計(jì)和正向?qū)嵤┑囊螅瑸楸ＷC該課程對畢業(yè)要求的能力和素質(zhì)培養(yǎng)的支撐度，從多個方面提出了該課程的教學(xué)改革的具體思路和方法。該課程的改革需不斷推進(jìn)，這需要任課勇于實(shí)踐，探索出一條適合機(jī)械專業(yè)工程教育專業(yè)認(rèn)證、符合“機(jī)械控制工程基礎(chǔ)”課程教學(xué)規(guī)律和發(fā)展趨勢的教學(xué)改革之路。