基于成果导向的自动化专业课程设计改革

彭熙伟，郭玉洁，汪湛清

(北京理工大学自动化学院，北京 100081)

0 引言

工程教育专业认证通用标准明确了毕业生应达到的毕业要求［1］。

(1)具有人文社会科学素养、社会责任感和工程职业道德;

(2)具有运用工程工作所需的相关数学、自然科学以及经济和管理知识的能力;

(3)具有运用工程基础知识和本专业的基本理论知识解决问题的能力，具有系统的工程实践学习经历;了解本专业的前沿发展现状和趋势;

(4)具备设计和实施工程实验的能力，并能够对实验结果进行分析;

(5)掌握基本的创新方法，具有追求创新的态度和意识;具有综合运用理论和技术手段设计系统和过程的能力，设计过程中能够综合考虑经济、环境、法律、安全、健康和伦理等制约因素;

(6)掌握文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法;

(7)了解与本专业相关的职业和行业的生产、设计、研究与开发、环境保护和可持续发展等方面的方针、政策和法津、法规，能正确认识工程对于客观世界和社会的影响;

(8)具有一定的组织管理、表达和人际交往能力以及在团队中发挥作用的能力;

(9)对终身学习有正确认识，具有不断学习和适应发展的能力;

(10)具有国际视野和跨文化的交流、竞争与合作能力。

上述10项毕业要求反映了工程专业学生完成学业时应该取得的学习成果，从知识、能力和素质等各方面支撑了专业培养目标的达成。

然而，目前高校实践教学存在的问题比较突出，表现在:①实践教学的目标仍然以验证理论知识和掌握实验实训技能为主;②发挥了教师在教学过程中的权威和主导作用，却忽视了学生的主体性和能动性;③工程性弱，实践教学质量与效果不理想;④资源不足，教学条件和师资队伍无法满足要求。

这使得实践教学难以对专业认证10项毕业要求中的知识、能力和素质起到有效的支撑作用［2，3］。

实践教学是工程创新人才培养的关键，国内外工程教育在实践教学方面改革的先进经验是实施成果导向的教育理念，其教学模式的核心思想是以学生为中心，以活动为中心，实施基于项目的学习，在做中学［2，4］。

工程教育要突出实践性、综合性、经济性和创新性，要尽可能把工程实践与素质教育结合起来，培养学生的综合和创新能力［5-6］。这与工程教育专业认证的10项毕业要求是完全一致的。

基于上述分析，结合我校自动化专业工程教育专业认证的实践，按照以学生为中心的教育理念和成果导向的价值取向，对我校自动化专业的课程设计进行了改革和创新。

1 自动化专业课程设计内容改革

我校根据自动化专业的知识结构和核心能力培养要求，整合相关专业知识，实施综合性和系统性的课程设计内容改革。以本专业电子技术、微机原理和控制系统3门课程设计为例，对已有的这三门课程设计项目进行了整合和充实，突出实践性和综合性，并在2011级自动化专业学生中进行了实施。具体内容如表1所示。

表1中的三门课程设计基本涵盖了自动化专业的核心专业知识内容，把电子技术、传感器与检测技术、计算机技术和控制技术等相关专业知识整合运用到贴近工程实际的项目中。

表1 三门课程设计内容

2 自动化专业课程设计条件保障

从实施的教学效果看，课程设计内容综合化和系统化加强的结果，学生得到了综合系统的实践训练。

通过实践教学平台的建设，将现有的相对独立的各课程实验室进行了资源整合，并通过校企合作、自制和科研成果转化等，把验证性实验教学装置逐步改造为工程性、实践性、综合性和系统性的实践教学装置，为课程设计达到突出工程设计和强化工程训练目的创造了条件。

例如，运动控制系统课程设计，在以往的比例阀控液压缸为基本硬件平台的基础上，增加了工控机、位移传感器器和A/D、D/A板卡等装置，从而构成位置闭环控制系统。学生通过搭建这个贴近工程实际的闭环控制系统，学习板卡使用，对系统进行分析、调试和控制等，以跟踪精度、时间和稳定性为目标，使学生在工程设计、调试、控制和解决实际问题等方面得到工程性和综合性的实践训练，提升了工程素养。而通过死区补偿和PID参数整定等控制方法设计，使学生综合运用专业知识分析解决工程实际问题的能力得到提高。这就把以往的仿真、验证性设计项目转化为工程实际的项目，学生为此感言:实际跟理论真有很大的区别。实践过程虽花费了大量时间，但真正实现了对工程实际问题的控制还是值得的。

3 课程设计综合能力培养

自动化专业具有工程性、实践性、综合性和系统性突出的特点;因此，基于成果导向的教育理念，除了专业实践能力培养，更注重把与工程密切相关的创新意识、自学能力、经济因素、团队合作、总结与表达等非专业因素的综合能力与素质教育贯穿于课程设计的教学活动中。这里，以2011级自动化专业运动控制系统课程设计为例，实施中的综合能力培养环节如表2所示，这些教学环节与毕业要求的能力培养紧密关联，通过项目验收、书面报告和PPT答辩等分项考核，把团队合作、总结与表达等非专业因素方面的能力与素质教育和创新意识、科学研究方法、自学能力等专业素质教育融入分析解决问题的教学活动中，培养学生从事工程职业所具有的综合能力和素质。

表2 课程设计综合能力培养环节

实践结果表明:能力培养与素质教育融合于课程设计教学活动中，从知识、能力和素质三方面使学生得到综合的实践训练和培养，也为2014年自动化专业认证毕业要求中多方面能力指标的完成提供了有力的支撑作用，如表3所示。

表3 课程设计对毕业要求的支撑关系

4 课程设计实施方式

课程设计的教学实施从以教师为中心、统一要求模式，向以学生为中心、项目为牵引的开放式研究性教学模式转变。例如，在“微机原理”课程设计中，把原来的验证设计项目改造成实际的设计项目，以学生为中心，以能力培养为导向，围绕项目设计，2人一个小组组队，每个小组选择不同的选题。以铂电阻温度测量项目为例，其任务要求是:用铂电阻采集温度，LCD显示测量值和报警值，通过串口与上位机通信，上位机显示、保存测量值并设定报警温度。为完成这项实用项目，学生首先查阅资料，提出设计方案:基于电桥原理，当温度变化时，电桥失去平衡，输出微弱电压信号，对信号进行放大，通过AD转换和单片机数据处理，在LCD上显示温度并通过RS23与上位机通信。

设计过程培养了学生自主思维能力，焊接电路板、调试和编写软件使学生得到实践训练;项目验收、口试、总结报告训练了学生的表达能力;小组合作培养了学生交流和团队组织能力。研究性的教学活动使学生在知识、能力和素质方面得到全面综合培养。

3 结语

以工程教育专业认证的毕业要求为导向，对自动化专业课程设计实施了从知识传授向能力和综合素质培养的转变，把重整合、重设计、重实践、重素质教育贯穿在教学活动中，从知、行、意、情四个方面培养学生的综合能力，所实施的自动化专业课程设计改革成效明显，学生成了最大的受益者，工程实践能力增强，综合素质提高，并为自动化专业通过工程教育专业认证提供了有利的支撑。

［1］ 《工程教育专业认证标准)》［EB/OL］.http://ceeaa.heec.edu.cn/column.php?cid=17

［2］ 李培根.许晓东，陈国松.我国本科工程教育实践教学问题与原因探析［J］.武汉:高等工程教育研究，2012(3):1-6

［3］ 陈劲.胡建雄.面向创新型国家的工程教育改革研究［M］.北京:中国人民大学出版社，2006

［4］ 吴婧姗，邹晓东.回归工程实践:欧林工学院改革模式初探［J］.武汉:高等工程教育研究，2013(1):40-45

［5］ 朱高峰.工程教育的几个问题探讨［J］.北京:中国高等教育，2010(3):4-6

［6］ 李培根.未来工程教育中的实践意识［J］.武汉:高等工程教育研究，2010(6):6-8