工程教育专业认证下的“计算机控制技术”课程改革与实践

丁　健，孙　强，干开峰

(合肥学院 电子信息与电气工程系，合肥　230601)



工程教育专业认证下的“计算机控制技术”课程改革与实践

丁健，孙强，干开峰

(合肥学院 电子信息与电气工程系，合肥230601)

摘要：国际工程教育认证制度已成为自动化专业的教学改革方向，结合工程教育认证通用标准的相关要求，重新整合《计算机控制技术》课程的教学内容，采用启发式、讨论式及项目驱动式等多种教学方法，构建三位一体的实践教学体系，搭建以微信互动课堂为核心的自主学习平台，为提高学生的工程实践能力和创新能力奠定良好基础。

关键词：计算机控制技术；国际工程教育认证；课程改革

0引言

国际工程教育认证制度以学生的学习产出(Outcome-based Education)为中心，通过非官方的专业认证机构对高校工科专业进行教育质量评估，国内外的实践证明：通过工程教育认证能够有效提高教育教学质量[1]。2006年，我国正式启动工程教育专业认证试点[2]，目前，工程教育专业认证制度已得到我国高校的广泛认可，进入了快速发展时期。为适应国内工程教育认证发展的需要，中国工程教育认协会颁布了2015年工程教育(专业)认证标准，该标准对毕业生的质量提出了12个方面的毕业要求，毕业生应具有良好的工程创新与思维等多方面能力，能够对所从事的工程活动进行创造性地、有效地分析、实施与管理[3]。如何满足社会及产业对高素质工程技术人才培养的要求，提高人才培养质量，是摆在高校教育者面前的一个重要课题。

合肥学院作为一所地方性大学，历来注重对应用型复合人才的培养，其自动化专业更是紧紧围绕“地方性、应用型、国际化”的办学定位，制定了具有本校特色的人才培养目标和课程体系，先后实行了“九学期制 ”、“N+2”、“模块化”等教改措施，对培养应用型技术人才起到了非常好的促进作用。2011年，该专业成功申报了“卓越工程师教育培养计划”，但从多年的毕业生就业情况和用人单位反馈意见来看，培养的学生工程实践能力和创新能力较差，仍然不能完全满足企业对工程人才的需求，在意识到工程教育认证对提高教学质量的积极作用后，尤其是卓越工程师教育培养必须经过工程教育认证时[4]，自动化专业开展了一系列针对工程教育认证要求的教学改革探索。在改革中，为更好地培养出具有创新与实践能力的工程技术人才，达到工程认证毕业要求，就要有相应的课程体系予以配合，并使课程体系中的每一课程都要对认证毕业要求有明确贡献。基于此，本文将对自动化专业的《计算机控制技术》模块课程进行教学改革探索与实践。

1结合专业工程认证，整合教学内容

《计算机控制技术》是自动化专业必修的一门专业基础课，它是自动控制技术和计算机技术相结合的产物，它融合了计算机技术、控制理论、计算机通信技术等多种技术，以计算机在系统控制中的应用为中心，以计算机控制系统为主线，设计控制系统硬件、软件、系统分析和应用等方面的问题，是一门理论性和实践性都很强的综合型课程。

根据我校自动化专业学生培养目标，通过企业调研，并参考相关文献，结合工程认证要求，确立了本课程的教学内容，包括接口通道、数字控制器、系统硬件、应用软件、可靠性和网络通信六个部分，教学分为理论教学、实践教学和自主学习三大环节。

其中，理论部分按照认知规律，从简单到复杂、从外围电路到控制器设计、从理论到实际应用，六个部分的教学内容体系结构如图1所示。

图1　课程内容体系结构图

2改革教学方法，适应工程教育认证要求

《计算机控制技术》模块课程综合性强，抽象性高，不易于理解，因此选择合理的教学方法和教学手段对取得较好的教学效果至关重要。

传统教学方法采用讲授法，该方法虽然能够使学生在较短时间内获得大量系统的科学知识，教师容易控制教学进程，但容易出现教师满堂灌、学生被动听的局面，不利于发挥学生学习的主动性和积极性。

根据工程认证以学生为中心的理念，在课堂教学中要从以下几个方面进行转变：知识课堂向能力课堂转变；封闭课堂向开放课堂转变；重学轻思向学思结合转变；共性培养向因材施教转变；重教轻学向教主于学转变；重知轻行向知行合一转变；灌输课堂向对话课堂转变。

基于以上理念，教学方法改革有以下几个方面举措。

2.1改革教学手段

将传统教学手段与多媒体、网络教学、幻灯录像等现代化的手段相结合，既能丰富教学内容，充实信息量，又能使教学内容形象直观，易于理解，使教学过程更生动鲜明，提高教学效率，突出课程重点和难点，激发学生学习的主动性。

2.2启发式教学

改以教师为中心，以学生为重心，进行启发式教学。教师根据教学任务和学习的客观规律，从学生知识基础、心理特点和接受能力出发，引导学生积极思考、大胆实践。也就是引导学生积极主动地思考问题，让学生经过思考后得出结论和解决问题的方法，最后把学生所得的结论和方法一一予以评讲。

2.3讨论式教学

在课堂教学中开展讨论，可以提高学生学习的自觉性和主动性以及反应能力，激活学生的思维活动。鼓励学生提出与书本不同的新的解决方法。这样做既能巩固已学的内容，又能活跃课堂气氛和学习风气，激发学生的学习热情。

2.4引导自主学习

国际工程教育认证制度以学生的学习产出为中心，强调的是能力输出为导向。《计算机控制技术》课程必须将这个观念贯穿整个教学过程。可采用“教、学、做相结合”的教学方法，教学中从最基本的应用实例出发，由实际问题入手通过技能训练引入相关知识和理论，并且提出学习的内容、目的、要求及其他相关事项，由学生自主学习有关内容，再通过自己动手做实验的方式来加深对所学知识的理解，同时获得相关技能的训练。

3构建三位一体的实践教学体系，提高工程实践能力和创新能力

目前，我系计算机控制实验室基本上只能开设多个验证性实验和少量综合性实验，难以提高学生的实践能力和创新能力。为适应我校办学和专业工程认证等方面的要求，课程组遵循由简单到复杂，由易到难的思路，构建了实验、项目设计和第二课堂三位一体的实践教学体系。其中，实验部分包括基本实验、虚拟实验和综合性实验; 项目设计部分主要为设计大作业; 第二课堂包括项目训练比赛、电子设计大赛、智能车比赛和全国大学生工业自动化挑战赛等项目。

对于虚拟实验部分，要求学生运用Matlab 软件进行PID控制设计实验、最少拍控制系统设计实验和DALIN算法用于温度控制设计实验等内容。在进行这些虚拟实验时，先让学生在课下先进行预习，做Simulnk方案和编写M文件，在课堂上对自己所做的内容进行验证、修改和讨论，详细过程如图2所示。

图2　设计型实验学习过程和目标

第二课堂作为第一课堂的有效延伸和发展，对培养学生创新能力、团队协作和拓展素质等方面作用越来越突出。通过组织学生积极参与第二课堂竞赛活动，不仅能培养学生的创新能力、协作精神，加强学生的动手能力和工程实践素质，而且能很好地提高学生运用知识解决问题的综合能力。

4搭建自主学习平台，提高学生自主学习能力

工程教育认证标准中明确提出学生应能使用现代工具，具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。为此，我们积极使用网络新媒体，构建微信互动课堂，搭建自主学习平台。通过微信群和微信公众平台，设置微话题，进行师生互动教学，同时为了有效监控学生的自主学习情况，除了布置足够的课外作业外，根据学习进度，先后布置四个微专题：数据采集系统的设计与仿真、步进电动机控制器设计与仿真、直流电动机调速控制系统设计与仿真、电阻炉温控制系统设计与仿真。

通过专题，让学生分组进行探究式学习，如图3所示。通过探究式学习可以达到以下目标：

(1)培养学生自主意识，掌握自我学习的正确途径；

(2)能够围绕设定专题利用现有资源进行查询和检索文献，进而制定解决方案；

(3)锻炼学生运用多媒体、汇报等方式进行专业交流能力

图3　探究式学习方法

此外，利用网络微信平台实时了解学生的掌握情况，总结经验，以利于在以后的教学过程中逐步改进和提高，以更好监控教学质量。

专业认证是国际工程教育改革与创新的潮流，是提高工程教育质量的重要举措。专业认证倡导的“以学生为中心”，“重视实践”，“注重学生能力培养”与“CDIO”工程教育理念相辅相成。“计算机控制技术”课程的教学改革和创新只有放在专业认证的背景下思考，才能结出坚实的硕果。

参考文献:

[1]李志义，朱泓，刘志军等.用成果导向教育理念引导高等工程教育教学改革[J]. 高等工程教育研究，2014(2)：29-35.

[2]方峥.中国工程教育认证国际化之路[J]. 高等工程教育研究，2013(2)：72-76.

[3]邵辉，葛秀坤，毕海普等. 工程教育认证在专业建设中的引领与改革思考[J].常州大学学报(社会科学版)，2014，15(1)：104-108.

[4]林健. 基于工程教育认证的卓越工程师教育培养计划质量评价探析高等工程教育研究[J].2014(5)：35-45.

[责任编辑：李德才]

Innovation for Course of Computer Control Technology Based on the International Engineering Education Accreditation System

DING Jian,SUN Qiang,GAN Kai-feng

(Department of Electronic and Electrical Engineering, Hefei University,Hefei 230601, China)

Abstract：It is the educational reform objective for us to pass international engineering education accreditation system. In this paper,Combining with engineering education accreditation standards and requirements,the course content of Computer Control Technology is reconstructed,and the heuristic teaching method,discussion teaching method,collaborative project teaching method and so on are used for the teaching of the course. The author builds the trinity practical teaching system,sets up a classroom to WeChat interaction as the core platform for the autonomous learning,to improve the students' engineering practice ability and innovation ability has laid a good foundation.

Key words：Computer Control Technology; International Engineering Education Accreditation System; Course Reform

中图分类号：TP301.6

文献标识码：A

文章编号：1673-162X(2016)01-0135-04

作者简介：丁健(1971—)，男，安徽宿州人，合肥学院电子信息与电气工程系副教授；研究方向：微机控制、嵌入式系统、等。

基金项目：自动化类专业教学指导委员会专业教育教学改革研究课题面上项目(2014A27)、合肥学院院级教学研究项目(2013jyxm02)、安徽省高校自然科学研究项目(KJ2013Z277)资助。

收稿日期：2015-10-18修回日期：2015-12-22