工程教育專業認證體系下的自動化專業課程建設研究

胡哲源 張煥龍 姜利英 鄭安平

鄭州輕工業學院電氣信息工程學院 河南鄭州 450002

2016年，我國正式成為《華盛頓協議》第18個成員。《華盛頓協議》是國際工程教育互認協議中最具影響力的協議之一，加入其中對我國工程教育領域具有重要意義。工程教育專業認證以學生為中心，強調成果導向的理念，通過質量監控和反饋機制持續促進教育質量的提高[1]。

自動化專業是工科中傳統的寬口徑專業，培養的人才具有適應多種工業及科研領域的能力。隨著智能制造、工業4.0等一系列工業新形勢的誕生，傳統的教學培養方式已經不能滿足當代產業人才的需求。高校需要在教育模式上積極改進和創新，以培養理論扎實、富于創新、實踐力強的新型復合人才。本文以自動化專業中重要的單片機與嵌入式系統課程為例，結合我校自動化專業教育教學的實際情況，探討在工程教育專業認證背景下如何設計和改進課程體系，以支撐可以適應新型人才培養模式的培養目標。

1 自動化專業培養目標的制訂

1.1 工程教育專業認證的要求

工程教育專業認證要求人才培養必須有明確公開的畢業要求，這些畢業要求應能支撐培養目標的達成。認證提出畢業要求要完全覆蓋工程知識、問題分析、設計/開發解決方案等12個點。

課程體系的設置是支持達成畢業要求的關鍵環節，其設計既要包括基礎課、專業基礎課、專業課的要求，又要有工程實踐與畢業設計要求，還要涵蓋人文社科類同期教育課程的要求。

1.2 培養目標的制訂

自動化專業是我校傳統的優勢專業，專業設置時間早，師資穩定，教育資源豐富，教學設施基本成熟。我校自動化專業在發展的道路上，重視教學創新與改革。從教材的編寫，到增加實踐課程的比重，自動化專業一直努力保持專業優勢和畢業生的行業競爭力。

同時，從工程教育專業認證的角度，我校自動化專業在課程體系建設上還存在著一些不足，主要體現在一些課程設置與工程實際要求脫節、教師缺乏實際工程經歷和經驗、學生缺少工程實訓的平臺等方面。

在制訂工程教育專業認證體系下的自動化專業培養目標時，要考慮到以上已有的教育資源和存在的不足，設置合理的課程體系，為學生達到畢業要求提供支持。認證體系中指出，培養目標是畢業生在畢業5年左右能夠達到的職業和專業成就，而畢業要求是學生畢業時所具備的知識技能。制訂的培養目標需要從宏觀上給畢業要求的設計提供指導和制訂依據。

2 自動化專業課程體系設計思路

2.1 課程體系建設整體思路

依據工程教育專業認證的指導思想，結合我校自動化專業的發展現狀，借鑒國內外自動化專業發展的優秀經驗，制訂我校課程體系建設的整體思路如下。

以修訂的培養目標及畢業要求為導向，以提高學生的綜合工程能力為核心，充分利用我校自動化專業在紡織、煙草、儀器儀表等產業領域的技術優勢，融入任務驅動導向的教學模式，增加并改進實踐教學任務，建設我校特色鮮明、骨干課程線路清晰、實踐教學內容豐富的課程體系。

2.2 課程結構

工程教育專業認證體系中要求畢業要求需要覆蓋12項內容，內容強調了學生掌握工程技術技能的水平，同時也突出了要培養適應畢業生職業發展所需的其他技能，如團隊溝通、項目管理等。這對傳統自動化專業的課程結構的改進提出了更高的要求。

在充分調查和研究的前提下，根據自動化專業的實際工程需要，細化基礎課(如高等數學、大學物理)的教學內容，強化骨干類的專業基礎課程，精簡與工程實際和畢業要求脫節的專業課程，適當引進緊跟發展需要的特色專業課程。

2.3 教學方法

(1)以學生為中心。傳統教學多以教師為主導進行教學設計、教學過程和教學評價，學生往往是被動接受知識，缺少主動參與學習的動力。工程教育專業認證注重以學生為中心的教育理念，具體體現在：圍繞學生制訂培養目標，根據學生的表現進行教學質量的評價，須考慮全體學生的學習效果等。

(2)開展多種形式的教學方式。在保持傳統板書授課優勢的基礎上，充分利用多媒體、網絡等現代教學手段。在課堂上加入圖片、動畫、視頻等，可以活躍課堂氣氛，吸引學生的學習注意力，同時能夠更好地幫助學生理解和記憶。在有條件課程上，可以用科技實物展示，更能激發學生的學習興趣，引導學生學以致用。教師還應積極嘗試慕課、翻轉課堂等新的課程教學模式，探索適應培養目標的教育方法。

(3)強化實踐課程。作為工程類專業，實習實踐對學生技能的培養起著至關重要的作用。現在很多課程設計的實驗多為驗證性實驗，這類實驗對學生理解理論知識很有幫助，但對提升學生的工程操作能力及創新創造能力的幫助有限。在課程體系建設的過程中，應加強學生工程實踐的機會，通過校企合作等途徑，增加學生工程實踐的機會。

2.4 課程評價體系

工程教育專業認證強調成果導向的教育理念，注重學生的學習成果，課程的評價也需對此提供支撐。課程根據畢業要求進行設置，評價方式要參照畢業要求的12個點，制訂公開、明確的評價標準。

通常情況下，課程會以平時成績、期中成績、期末成績等按照一定的百分比進行評價。我校的平時成績多以30%左右為占比。平時成績的占比可以根據課程特點進行調整，關鍵在于評價內容的改進。現在很多課程的平時成績多以平時作業、考勤為主進行評價，不足以對學生的學習過程和實際能力有準確的把握。可以通過增加課堂討論、分組項目、課堂發表等形式，更加合理地對學生平時表現做出評價，增強學生解決工程問題的能力。

3 工程教育專業認證體系下的單片機與嵌入式系統課程設計

3.1 單片機課程現狀

單片機課程是自動化專業以及其他如電子、通信等工科專業中重要的專業課，課程目標是使學生熟悉單片機的基本原理，掌握單片機的結構、設計、應用等，可以利用單片機進行簡單控制項目的開發[2]。該課程同時具有較強的理論性、實踐性和應用性，其課程設計對其他自動化專業的專業課有較強的借鑒意義。

當前的單片機課程教學多存在以下不足。(1)理論講授與實驗課程結合不緊密，通常在連續講授大量內容的理論課之后，學生才有機會做實驗，此時學生很難梳理清楚理論知識并應用于實踐中。(2)教學內容更新慢，缺少單片機在最新產業中的應用，多使用教材上的例子進行講解，學生學習過程中缺乏興趣。(3)實驗多為基礎性和驗證性實驗，學生的編程能力、操作能力、創新能力等得不到較好的鍛煉。(4)考核方式單一，多為理論考核，采用筆試試卷的模式，對于單片機這樣一門實踐性很強的課程來說，難以滿足對學生知識掌握情況全面的評價要求。在課程設計時，應充分考慮到以上現狀，基于工程教育專業認證要求進行設計。

3.2 單片機課程的教學方法

在傳統課堂教學方法的基礎上，加入圖片、視頻、實物的演示，讓學生對單片機的開發和應用有更直觀的認識。在實驗課中，更多引入探究型實驗，設計更能體現學生創造性的實驗，以增強學生解決實際工程問題的能力。

為充分體現成果導向的理念，可以安排學生以組為單位完成項目式的任務，如3～4人一組。例如，可以提供簡單的單片機開發項目題目，要求每組學生在一學期內完成，每2周左右要求學生進行項目進度的發表和匯報，教師給出指導意見并做出評價。在此過程中，可以充分建立學習過程的評價機制，可以較為全面客觀地對學生整個學習過程進行評價，記錄在平時成績中，這樣平時成績就不僅僅只通過常規作業和考勤衡量。

同時，可以引入學生互評的學習機制。以每兩周的項目匯報為例，可以讓不同組學生相互提問和評分。這種機制的優勢體現在：讓學生更有學習的參與感，激發學習的主觀能動性；學生在互評中相互學習，更易找到不足、更快進步；教師能夠從學生互評的過程中找到學生困惑的知識點，為改進教學提供借鑒資料。

3.3 單片機課程的評價體系

我校的單片機與嵌入式系統課程由“30%平時成績和70%考試成績”組成。這種比例可以進行一定調整，如增加平時成績的占比，以更好地反映學生的學習過程。然而，成績評價內容比占比本身更為重要。

例如，平時成績的組成由原來僅有的作業和考勤，增加了平時項目發表、討論提問的評價。考試成績的組成由原來單一的試卷分數，增加了學期項目完成情況的評價。這樣的評價體系將更能體現出學生掌握單片機知識技能的水平。

課程的設計要對工程教育專業認證中畢業要求的12個指標點進行支撐，相關課程對于指標點的分解非常重要。例如畢業要求中的第3個指標點設計/開發解決方案，單片機課程的學期項目就可以設計完成對于指標點內容的分解。通過設計具體的、緊跟社會需求的項目，如智能電器、防霧霾產品等，學生可以鍛煉產品設計的能力、撰寫方案的能力等，從而使課程的學習對于這一指標點進行支撐。

3.4 增強單片機課程實踐

課程在改進實驗設計的基礎上，還可以鼓勵學生參加各類電子設計大賽，增強學生學習的興趣和動力。競賽取得的經驗和成績不僅對參賽學生本身有著積極的促進作用，也利于創造更好的教學氛圍，激發更多學生的學習熱情。給學生提供更多的企業實習實訓機會，真正讓學生參與到單片機產品的研發生產中，提高學生設計開發的能力，培養學生的創新創業能力。

4 結語

本文基于工程教育專業認證的指導要求，結合教學經驗及我校自動化專業教學的實際情況，以單片機與嵌入式系統課程為例，對課程體系建設進行了討論，為自動化專業的課程建設提供建設性依據。以培養目標及畢業目標為導向，通過改進教學方法、改善課程評價體系、增強工程實踐內容等，為培養具有解決復雜工程問題能力的畢業生提供支持。

參考文獻

[1]張建樹,郭瑞麗.工程教育認證背景下課程達成度的評價改革[J].高教論壇,2016(6):72-74.

[2]唐曉艷.基于工作過程為導向的項目教學法在單片機課程的教學實踐[J].電子測試,2017(2):97-98.

[3]王英輝,孫文福.單片機課程改革及新教學模式的研究[J].輕工科技,2017(1):138-139.

[4]朱大勇,李樹全,侯曉榮.面向工程教育的離散數學教學改革探討[J]. 計算機教育,2017,5(5):38-41.

[5]李冰.單片機課程的項目化教學改革與實踐[J].實驗室科學,2014,2(1):101-103.