工程教育专业认证背景下机械类“机械控制工程基础”课程教学改革研究*

■ 周振华 陈耿彪 曹太山

（长沙理工大学汽车与机械工程学院工程车辆安全性设计与可靠性技术湖南省重点实验室）

工程教育专业认证背景下机械类“机械控制工程基础”课程教学改革研究*

■ 周振华 陈耿彪 曹太山

（长沙理工大学汽车与机械工程学院工程车辆安全性设计与可靠性技术湖南省重点实验室）

“机械控制工程基础”作为机械专业一门重要的专业基础课，在构成毕业生工程教育知识能力体系和工程能力培养中起着举足轻重的作用。本文分析了该课程的特点和教学现状，并分析了该课程教学现状与工程教育专业认证要求的差距，根据工程教育专业认证以能力培养和成果产出为导向，反向设计和正向实施的要求，为保证该课程对毕业要求的能力和素质培养的支撑度，从多个方面提出了该课程教学改革的具体思路和方法，期望为该课程的教学改革提供一定的借鉴和思路。

机械控制工程基础；教学改革；工程教育专业认证；能力培养

一 工程教育专业认证与现状

工程教育专业认证是实现工程教育国际互认的重要途径，为了促进我国工程教育参与国际竞争，教育部自2006年起在全国实施工程教育专业认证，并在试点过程中不断修改和完善相关标准，其目标定位为“构建中国工程教育的质量监控体系，推进中国工程教育改革，进一步提高工程教育质量；建立与工程师制度相衔接的工程教育认证体系，增强工程教育人才培养对产业发展的适应性；促进中国工程教育的国际互认，提升国际竞争力”《工程教育认证指南》[1]。工程教育专业认证要求以学生能力培养为导向，根据毕业要求中需要培养的学生能力和素质为目标，通反向设计来对课程体系、课程、评价体系等进行设计，建立制度性的质量管理体系，使得学生在课程的学习过程中，以反向设计时所确定的能力和素质培养目标为依据，通过正向实施使得学生在毕业时能获得培养目标所要求的能力，并且通过学生、用人单位、社会对培养质量的评价反馈来对培养过程中的各个环节进行持续改进，进一步提高培养质量，满足社会和企业对工程人才的需求。在工程教育的人才培养过程中，课程本身是培养学生能力的载体，学生的知识掌握、工程能力以及其他素质的培养最终需要通过课程本身的教学活动来实现。因此，面向工程教育专业认证人才培养的最终落脚点是在设计课程体系时所确定的课程，只有每门课程所承担的能力和素质培养能够达到预定目标值，学生毕业时才能达到毕业标准的要求。

二 机械类“机械控制工程控制”课程的现状以及与工程教育认证存在的差距

“机械控制工程基础”是机械专业一门重要的专业基础课，该课程主要介绍经典控制理论的基本概念、基本原理、基本分析方法、工程设计方法及控制理论在机械工程领域中的应用。通过该课程的学习能使学生掌握机械控制工程的基础理论，培养学生的控制系统分析与设计能力，提高学生理论水平和知识运用能力，同时对培养学生的辨证思维能力，建立理论联系实际的科学观点和提高综合分析问题的能力具有重要的作用[2]；实际上，根据工程教育认证的要求，通过本课程的学习，应达到以下教学目标，学生应做到：能将数学、自然科学、工程基础和专业知识运用到机械控制工程问题的恰当表述中；能针对机械控制系统或过程建立合适的数学或仿真模型，进行求解或分析；能识别和判断机械控制工程问题的关键环节和参数；能正确表达一个机械控制工程问题的解决方案；能根据设计需求确定设计目标；能对设计方案进行数学建模或软件仿真验证；能用科学方法深入分析机械控制工程问题，找出关键冲突；能使用现代工具描述机械控制工程问题开发、选择与使用恰当的现代工具对机械控制问题进行预测与模拟，能针对预测与模拟结果修正解决方法。根据工程教育专业认证的要求，该门课程实际上包括了学生对机械控制工程理论知识的掌握和相应工程能力的培养。

“机械控制工程基础”作为具有一定理论深度以及与工程实际紧密结合的专业基础课程有如下特点：首先，课程内容抽象、理论性强。其次，该课程章节间连贯而衔接紧密，前面章节的学习质量对后续章节的学习有着十分重要的影响；再次，该课程对其他先修课程如：高等数学、复变函数、电路原理、模拟电路以及MATLAB等数学工具软件的掌握程度要求较高。最后，该课程的研究对象为应用于工程实际的自动控制系统，与工程实际结合十分紧密。以上特点使得该课程的教学存在一定的难度。目前课程依然处于以知识体系为导向的传统教学阶段，其存在的问题主要如下。

课程现有的教学大纲与教学计划大多是根据所选用的教材和课程知识体系所需要的知识点来确定，并没有考虑教学内容、授课顺序对学生能力培养的关联度和支撑度。现有教学大纲没有将学生能力培养在课程中细化和量化，不能满足工程教育专业认证的要求。

课程的理论教学一般采用传统的课堂面授方法，授课教师与学生通过课堂讲授来完成理论知识的学习，实践教学一般是在理论课讲授结束后，通过验证性的上机实验来进行，实践教学滞后于理论教学，理论学习与实践教学脱节。实践教学虽然能为巩固学生对知识点的掌握起到一定的作用，但是对学生能力的培养效果甚微。在整个教学过程中，学生参与程度很低，还是传统的“以教师为中心”在开展教学工作。

课程的学习效果评价主要是根据出勤率、实验成绩与期末考核成绩采用简单的加权求和来对学生的学习成果进行评价，这种评价方式不科学，评价数据来源单一（缺少学生、社会、企业的评价）、没有形成性的评价，评价结果仅仅是学生对知识点掌握程度的评价，而不是培养目标所要求的能力和素质的评价。这种评价方法无法对课程本身能力培养的效果做出准确的评价，不能为教师教学提供准确、可量化的反馈数据。同时，现有的课程评估实际上依然处于“教的怎么样”的评估标准，而不是国际工程教育认证所要求的“学的怎样”的评估标准。

因此，根据工程教育专业认证“以学生为中心，教师为辅助，以能力培养为主线，以素质培养为目标”的要求，必须对课程进行教学改革。

三 工程教育专业认证背景下课程改革的措施

1 教学大纲和课程内容

根据工程教育认证的标准，课程的设计应以成果产出和能力培养导为向。根据反向设计原则，在制定培养目标后，可以确定毕业要求，进一步根据毕业要求来设计课程体系，最后来确定“机械控制工程基础”课程内容，将基本素质和专业能力的培养分解到课程单元与知识点，从而确定课程的教学大纲中的理论教学活动和实践教学活动。通过正向实施，将基本素质和能力的培养落实到相应的教学活动过程。

2 教学方法

教学可以采用项目式教学、案例式教学或与创新性研究课题相结合开展教学活动，使得理论教学和实践教学能相辅相成、相互支撑；如以某一控制工程应用实例为导向，将学生分配成组导入项目开发的各个阶段，充分将理论学习、实践教学和能力培养相结合。学生在项目式教学过程中，为了完成项目设计的任务，学生需要充分利用课外时间来完成项目设计，强调学生的自主学习能力，以充分调动学生的积极性和参与程度，并将能力培养和项目开发过程融合在一起，充分提供学生彼此之间的交流和协助。在整个课程教学的实施过程中将传统的以老师为中心的教学方式，转变为以学生为中心，教师为辅，以能力培养为主线的教学模式。

3 课程评价

把课程成果的部分评价置于学习成果的阶段性考核上，根据学生能力要求的阶段达成要求，分阶段考核阶段的学习成果，获得形成性评价。如通过阶段性的学习，将学生按组针对所学的理论知识和实践能力写出学习成果分析、交流体会与教学建议，并设定的相应的考核分数和评价基准，获得形成性评价，尽可能客观将学生充分融入到评价环节并对学习过程中的教学方法、教学方式做出不记名的评论。对学生提出的问题和建议进行分析，并加以改进。在教学过程中积累评估数据，为课程改革提供诊断和导向功能。同时，每年定期开展毕业座谈会，对毕业学生按10%的比例抽取部分毕业生分专业开展座谈会，主要针对教师教学、课程体系以及本课程对学习本专业其他课程的支持度等各个方面开展座谈，为教师和相关部门持续改进提供可靠、准确的反馈信息。同时应对通过该课程学习和考核的学生，在毕业后从事本专业的工作时，该课程是否对其相应的能力起到了支撑作用进行跟踪与反馈。学校招生就业处和院学生工作办公室可以通过用人单位反馈、校企座谈、校友会等各种途径来收集用人单位对毕业生的评价，并在此基础上进行整理、归纳和统计，对本课程所培养能力的达成度进行分析和评价。

4 持续改进

通过课程评价体系获得的学生在校时提供的阶段性评价、成绩考核等评价作为内部反馈信息和通过企业和用人单位以及往届毕业生的评价作为外部反馈信息，根据获得的评价数据和分析结果来对教学大纲，教学内容、教学方法等进行修正和改进，形成PDCA闭环，促使课程本身的不断完善，使得本课程对能力和素质培养的达成度不断提高。同时评估与反向设计时设定的目标差距，发现问题并改进，完善工程教育认证对该课程的要求，达到工程教育认证所要求的持续改进。

总之，“机械控制工程基础”作为机械专业一门重要的专业基础课，在构成毕业生工程教育知识能力体系和毕业要求能力培养中起着举足轻重的作用。本文结合工程教育专业认证的基本理念分析了机械类“机械控制工程基础”课程的特点、教学现状和存在的问题。根据工程教育专业认证以能力培养和成果产出为导向、反向设计和正向实施的要求，为保证该课程对毕业要求的能力和素质培养的支撑度，从多个方面提出了该课程的教学改革的具体思路和方法。该课程的改革需不断推进，这需要任课勇于实践，探索出一条适合机械专业工程教育专业认证、符合“机械控制工程基础”课程教学规律和发展趋势的教学改革之路。

[1]蒋宗礼．工程专业认证引导高校工程教育改革之路[J]．工业和信息化教育,2014(01):5-9,16．

[2]任祖华,周军,钱惠敏,等．基于倒立摆系统案例的自动控制原理教学研究[J]．教育教学论坛,2015(43):170-171．

G642

A

1008-2549(2017)05-0082-02

长沙理工大学教学改革研究项目（JG1547）。