工程教育認(rèn)證背景下《航站樓自動(dòng)化技術(shù)與系統(tǒng)》課程綜合改革與實(shí)踐

陳斌 王修巖 李宗帥 邢書劍 陳維興

摘? 要：工程教育認(rèn)證是現(xiàn)代高等教育專業(yè)認(rèn)證必須遵循的標(biāo)準(zhǔn)。以成果為導(dǎo)向，圍繞學(xué)生進(jìn)行課程目標(biāo)達(dá)成和持續(xù)改進(jìn)是實(shí)現(xiàn)工程教育認(rèn)證的必備手段。文章以航站樓自動(dòng)化技術(shù)與系統(tǒng)專業(yè)特色課程為例，分別從面向民航行業(yè)特色的課程大綱制定、講義編寫、教學(xué)過程改進(jìn)和課程目標(biāo)達(dá)成與持續(xù)改進(jìn)方面進(jìn)行論述。通過上述研究實(shí)踐，最終形成了面向工程教育自動(dòng)化專業(yè)認(rèn)證的航站樓自動(dòng)化技術(shù)與系統(tǒng)內(nèi)容體系和和教學(xué)實(shí)施方法，促使課程目標(biāo)對(duì)專業(yè)畢業(yè)要求的達(dá)成。

關(guān)鍵詞：工程教育認(rèn)證;成果導(dǎo)向教育;航站樓自動(dòng)化;課程大綱

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-000X（2020）10-0101-04

Abstract： Engineering education certification is the standard that modern higher education professional certification must follow. Achieving and continuously improving the curriculum objectives around students is a necessary means to achieve the certification of Engineering education. Taking the special course of integrated automation system of terminal building as an example， this paper discusses the course syllabus formulation， the improvement of teaching process and the achievement and continuous improvement of course objectives. Through the above research and practice， the content system and teaching implementation method of the integrated automation system for the terminal building oriented to the certification of engineering education automation specialty have finally been formed， which promotes the achievement of the curriculum goal to the professional graduation requirements.

Keywords： engineering education certification; achievement-oriented education; terminal automation; curriculum outline

一、工程教育背景與內(nèi)涵

成果導(dǎo)向教育（Outcome Based Education）具有三個(gè)顯著的特點(diǎn)：以學(xué)生為中心、以成果為導(dǎo)向和持續(xù)改進(jìn)。因此專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的制定不僅要考慮國(guó)家社會(huì)、行業(yè)的發(fā)展和對(duì)專業(yè)人才的需求，而且要兼顧學(xué)生畢業(yè)5年后能夠達(dá)到的預(yù)期目標(biāo)，同時(shí)對(duì)目標(biāo)達(dá)成度進(jìn)行評(píng)價(jià)和修訂。為滿足工程教育專業(yè)認(rèn)證的需要，按照認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)開展課程教學(xué)大綱制定與改革具有十分重要的意義[1，2]。

工程教育專業(yè)認(rèn)證過程將培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求作為評(píng)價(jià)學(xué)生是否合格的標(biāo)準(zhǔn)，判斷學(xué)生的知識(shí)、素質(zhì)和能力是否達(dá)到國(guó)際通用的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[3]。以成果為導(dǎo)向意味著教學(xué)過程呈反向設(shè)計(jì)，在培養(yǎng)目標(biāo)確定后，根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)設(shè)計(jì)畢業(yè)要求并設(shè)置課程體系，再進(jìn)行相關(guān)的教學(xué)活動(dòng)和評(píng)價(jià)。在正向教學(xué)實(shí)施中，應(yīng)根據(jù)課程評(píng)價(jià)結(jié)果持續(xù)改進(jìn)相應(yīng)教學(xué)活動(dòng)，并根據(jù)畢業(yè)要求達(dá)成度評(píng)價(jià)進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)。在工程教育專業(yè)認(rèn)證中，通過課程體系完成對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成[4，5]。基于

OBE的教學(xué)理念思路如圖1所示。

在OBE教學(xué)理念模式下，對(duì)面向我校自動(dòng)化專業(yè)開設(shè)的《航站樓自動(dòng)化技術(shù)與系統(tǒng)》課程進(jìn)行改革嘗試，從課程規(guī)劃、教學(xué)過程安排和改進(jìn)評(píng)價(jià)方面進(jìn)行探索研究，構(gòu)建課程對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐，使本門課程對(duì)學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)有明確的貢獻(xiàn)，并確保課程內(nèi)容和課程體系對(duì)畢業(yè)要求支撐關(guān)系得到科學(xué)合理地執(zhí)行[6-8]。

二、課程現(xiàn)狀與定位

《航站樓自動(dòng)化技術(shù)與系統(tǒng)》課程是我校自動(dòng)化專業(yè)核心課程之一。多年來課程組老師對(duì)航站樓綜合自動(dòng)化系統(tǒng)涉及的技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)跟蹤、學(xué)習(xí)和吸收，在該課程中充實(shí)新知識(shí)，將該課程建設(shè)為我院自動(dòng)化專業(yè)特殊課程之一。我國(guó)民航業(yè)快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)的航站樓新建和擴(kuò)建數(shù)量逐年遞增，配套的航站樓內(nèi)設(shè)備系統(tǒng)和弱電信息系統(tǒng)都需要技術(shù)升級(jí)。但是缺乏對(duì)航站樓自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)、系統(tǒng)原理和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的講授和梳理[9-11]。

航站樓有自己獨(dú)有的弱電系統(tǒng)和設(shè)備系統(tǒng)。航站樓弱電系統(tǒng)包括基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)離港系統(tǒng)、航顯系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、時(shí)鐘系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)等。此外還包括樓宇設(shè)備系統(tǒng)，如航站樓照明系統(tǒng)、空調(diào)與通風(fēng)系統(tǒng)、航站樓能源與節(jié)能系統(tǒng)、自動(dòng)門控制系統(tǒng)、行李分揀與處理系統(tǒng)、消防系統(tǒng)設(shè)備等。航站樓自動(dòng)化技術(shù)包括計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)等，囊括了幾乎全部的最新樓宇自動(dòng)化技術(shù)。航站樓自動(dòng)化技術(shù)與系統(tǒng)以航站樓弱電系統(tǒng)為對(duì)象，系統(tǒng)地介紹航站樓內(nèi)的各種自動(dòng)化系統(tǒng)，重點(diǎn)介紹航站樓自動(dòng)化控制系統(tǒng)的主要組成、航站樓設(shè)備自控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理。講解航站樓站弱電系統(tǒng)的基本組成、工作原理及相互之間的聯(lián)動(dòng)關(guān)系，并介紹航站樓綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

三、課程對(duì)畢業(yè)要求的支撐

（一）基于課程目標(biāo)的課程內(nèi)容規(guī)劃

1. 課程目標(biāo)與畢業(yè)要求。為了實(shí)現(xiàn)畢業(yè)要求的達(dá)成，課程目標(biāo)從課程體系規(guī)劃、課程大綱和授課內(nèi)容等角度支撐畢業(yè)要求。在我校自動(dòng)化專業(yè)課程培養(yǎng)體系中，航站樓自動(dòng)化技術(shù)與系統(tǒng)課程對(duì)應(yīng)自動(dòng)化專業(yè)認(rèn)證畢業(yè)要求的工程與社會(huì)、職業(yè)規(guī)范和終身學(xué)習(xí)三個(gè)指標(biāo)，針對(duì)每一個(gè)畢業(yè)要求分解不同的指標(biāo)點(diǎn)[12]。該課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的支撐關(guān)系如表1所示。

從表1可以看出，該課程支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)工程與社會(huì)、職業(yè)規(guī)范和終身學(xué)習(xí)等指標(biāo)，課程的教學(xué)目標(biāo)分別從航站樓自動(dòng)化系統(tǒng)涉及專業(yè)知識(shí)以及民航領(lǐng)域?qū)秸咀詣?dòng)系統(tǒng)的特殊要求和行業(yè)規(guī)范。充分考慮教學(xué)體系對(duì)課程目標(biāo)的支撐，這些理論課程內(nèi)容支撐課程目標(biāo)1和3;實(shí)驗(yàn)和項(xiàng)目支撐課程目標(biāo)2，并說明課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)指標(biāo)點(diǎn)的支撐度的強(qiáng)弱。

2. 課程大綱制定案例。在課程大綱制定過程中，一是充分考慮了行業(yè)的特殊需求，航站樓內(nèi)弱電自動(dòng)化系統(tǒng)的行業(yè)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)每一個(gè)航站樓自動(dòng)化系統(tǒng)，都引入該系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，使該類特色課程緊扣行業(yè)需求。二是充分體現(xiàn)課程對(duì)畢業(yè)要求的終身學(xué)習(xí)的支撐，將課程有關(guān)的通用知識(shí)和具體的系統(tǒng)案例分開講解，通過具體的工程案例講解，促使學(xué)生理解并掌握通用的自動(dòng)化專業(yè)知識(shí)。將通用專業(yè)知識(shí)和具體的系統(tǒng)講解劃分，課程大綱形成了通用基礎(chǔ)知識(shí)和行業(yè)專用技術(shù)兩大模塊，便于對(duì)新知識(shí)的終身學(xué)習(xí)。三是在課程教學(xué)環(huán)節(jié)，考慮航站樓內(nèi)部結(jié)構(gòu)空間大，很難建立航站樓自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)物演示，課程大綱設(shè)計(jì)了基于虛擬仿真演示實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，分別模擬演示航站樓內(nèi)部燈光照明系統(tǒng)的節(jié)能、聯(lián)動(dòng)等控制方法。基于上述思路，航站樓綜合自動(dòng)化系統(tǒng)課題體系規(guī)劃如圖2所示：

圖2 航站樓自動(dòng)化技術(shù)與系統(tǒng)課程體系規(guī)劃

3. 講義編寫與內(nèi)容更新。幾年來，課程組教師對(duì)國(guó)內(nèi)外航站樓自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行了多次調(diào)研，對(duì)國(guó)內(nèi)外航站樓自動(dòng)化新技術(shù)及系統(tǒng)不斷進(jìn)行了跟蹤，搜集和整理了課程相關(guān)資料。而截至目前民航行業(yè)并沒有針對(duì)航站樓自動(dòng)化系統(tǒng)的教材和書籍。現(xiàn)代科技日新月異，人工智能、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算等新技術(shù)在航站樓自動(dòng)化系統(tǒng)方面也嶄露頭角。為了保證課程內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)，跟蹤新技術(shù)在民航的應(yīng)用，課程講義專門增加了上述技術(shù)在航站樓自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用案例。比如增加了采用無線網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)實(shí)現(xiàn)了航站樓內(nèi)率數(shù)量和分布統(tǒng)計(jì)，并根據(jù)該數(shù)據(jù)調(diào)控航站樓內(nèi)照明和空調(diào)的節(jié)能運(yùn)行。基于機(jī)場(chǎng)航班運(yùn)行大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)登機(jī)口資源和擺渡車的均衡調(diào)度等案例。

（二）基于OBE 的課程項(xiàng)目案例

1. 項(xiàng)目總述。課程項(xiàng)目是課程教學(xué)過程的重要支撐環(huán)節(jié)，以實(shí)踐教學(xué)為主要方式，面向畢業(yè)要求能力達(dá)成。該課程面向大四學(xué)生，鑒于大四學(xué)生具有一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，課程項(xiàng)目分別以航站樓自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)際工程案例為目標(biāo)，分別就航站樓離港信息系統(tǒng)、機(jī)場(chǎng)信息集成管理系統(tǒng)、航站樓照明與廣播系統(tǒng)、航站樓空調(diào)通風(fēng)以及節(jié)能運(yùn)行系統(tǒng)、航站樓行李分揀信息系統(tǒng)和航站樓消防和安保系統(tǒng)搜尋實(shí)際工程案例，并就該子系統(tǒng)用到的專業(yè)技術(shù)知識(shí)進(jìn)行講解、展示和設(shè)計(jì)。

2. 項(xiàng)目執(zhí)行過程。課程項(xiàng)目將班級(jí)同學(xué)分組，每組3人左右，分別承擔(dān)項(xiàng)目任務(wù)設(shè)計(jì)、資料搜集、展示PPT制作和問題回答等不同的任務(wù)。每組講解展示30分鐘，展示搜集的航站樓自動(dòng)化系統(tǒng)工程案例，配以視頻、圖片等形式，突出專業(yè)知識(shí)在工程案例中的應(yīng)用。這里以航站樓照明系統(tǒng)燈光智能控制模擬系統(tǒng)為例，分別研究了航站樓燈光智能照明系統(tǒng)在節(jié)能運(yùn)行、系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)和啟停控制的實(shí)現(xiàn)原理，有的學(xué)生重點(diǎn)考慮了基于航班動(dòng)態(tài)的智能照明、基于能見度的照明控制思路，還有的學(xué)生模擬了航站樓照明和消防等系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)時(shí)的功能。部分實(shí)施案例效果如圖3。

通過類似項(xiàng)目訓(xùn)練，使得學(xué)生加深對(duì)航站樓信息系統(tǒng)等相關(guān)行業(yè)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的了解，同時(shí)也拓寬了專業(yè)知識(shí)在航站樓自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用。

（三）基于達(dá)成度的課程持續(xù)改進(jìn)

1. 持續(xù)改進(jìn)總述。課程目標(biāo)達(dá)成度評(píng)價(jià)既是培養(yǎng)目標(biāo)與畢業(yè)要求達(dá)成度評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，也是持續(xù)改進(jìn)的依據(jù)和動(dòng)力。明確的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、合理的評(píng)價(jià)依據(jù)、科學(xué)的評(píng)價(jià)方法是課程目標(biāo)達(dá)成度評(píng)價(jià)體系中不可或缺的環(huán)節(jié)。根據(jù)課程目標(biāo)達(dá)成度的分析評(píng)價(jià)，從授課過程、課程目標(biāo)制定或者考核層面提出持續(xù)改進(jìn)措施。

2. 達(dá)成度評(píng)價(jià)。課程達(dá)成度考核采用課程成績(jī)分析法，分別包括期末成績(jī)、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目成績(jī)和平時(shí)考核成績(jī)，各部分占比分別為70%、20%和10%。按照課程大綱規(guī)定的課程考試、課程項(xiàng)目和平時(shí)成績(jī)環(huán)節(jié)對(duì)課程目標(biāo)的支撐關(guān)系，規(guī)劃每個(gè)課程目標(biāo)分值。通過統(tǒng)計(jì)方法得到學(xué)生在各個(gè)課程目標(biāo)的得分情況，結(jié)合各個(gè)環(huán)節(jié)的權(quán)重分值，可以計(jì)算出學(xué)生針對(duì)每個(gè)課程目標(biāo)的得分及達(dá)成度。航站樓自動(dòng)化技術(shù)與系統(tǒng)課程目標(biāo)達(dá)成度分析如表2所示。

對(duì)三個(gè)課程目標(biāo)達(dá)成度綜合分析可以看出，針對(duì)課程目標(biāo)1，學(xué)生對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)掌握比較扎實(shí)，并能夠結(jié)合具體的航站樓自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行靈活應(yīng)用，針對(duì)課程目標(biāo)的達(dá)成度較理想。針對(duì)課程目標(biāo)2，反而對(duì)民航行業(yè)和具體的工程問題，學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手和工程實(shí)現(xiàn)能力較弱，自主完成具體的工程問題能力欠缺。相反對(duì)人工智能、大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)，學(xué)生的接受和理解能力較強(qiáng)，對(duì)航站樓自動(dòng)化新技術(shù)應(yīng)用和理解效果較好，較好地達(dá)成了課程目標(biāo)3。

四、結(jié)束語

筆者以航站樓自動(dòng)化技術(shù)與系統(tǒng)課程建設(shè)為契機(jī)，結(jié)合我院開展的工程教育認(rèn)證工作，按照工程教學(xué)認(rèn)證體系要求，就航站樓綜合自動(dòng)化系統(tǒng)課程大綱制定、授課過程改革和后續(xù)對(duì)畢業(yè)要求的達(dá)成和持續(xù)改進(jìn)進(jìn)行了探討。希望通過大綱制定、教學(xué)過程的改革，實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的達(dá)成，引導(dǎo)課程教學(xué)活動(dòng)實(shí)現(xiàn)預(yù)定的培養(yǎng)目標(biāo)。

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