复杂工程问题想定教学设计

冷爱莲， 段 斌， 王永才

(湘潭大学 信息工程学院， 湖南 湘潭 411105)

0 引言

解决复杂工程问题的能力培养是工程教育认证标准中专业毕业要求的核心内容，12项标准要求有8项与复杂工程问题能力培养直接相关[1]。课程目标与主要教学内容决定课程与毕业要求的对应支撑关系，直接影响毕业要求达成。复杂工程问题能力培养集中在实践教学的课程体系，导致部分课程对毕业要求支撑较弱。复杂工程问题对知识、方法和能力的需求是泛在的，更适合映射在课程群而不是某一门具体的课程。复杂工程问题想定教学设计有利于增强课程对毕业要求的实际支撑强度。我校信息工程学院课题组教师进行了相关实践。

1 复杂工程问题想定教学模式

围绕解决复杂工程问题所需的能力，对专业毕业要求细化分解，得到多个量化指标点，使专业毕业要求可实施、可衡量。为协同培养解决复杂工程问题的能力，根据多个毕业要求量化指标点，按照复杂工程问题在毕业要求中的具体体现和解决复杂工程问题能力的形成过程，遵循“认识-实践-再认识”的认知规律，设计一批具有代表性的复杂工程问题，对应专业认证标准要求，分解成若干复杂工程问题特征点想定，以解决每个复杂工程问题所需的支撑课程组建课程群[2]，每个课程群的全体任课教师围绕课程目标，认领相关复杂工程问题想定，撰写教案和组织教学活动。通过复杂工程问题想定配置到课堂教学，实现分布式培养学生解决复杂工程问题的基本能力。

2 复杂工程问题想定教学模式实例

本文以电源管理复杂工程问题为例进行说明。

2.1 电源管理复杂工程问题关联课程群

以分析和解决电源管理复杂工程问题这一项目穿针引线，将相关的课程串联起来，建立“关联课程群”的支撑模型，最终形成科学的课程群支撑体系。电源管理复杂工程问题关联课程群包涵基础课程子群和相关课程子群。

基础课程子群由“电路分析”、“模拟电子技术”、“电力电子技术”、“自动控制原理”组成，相关课程子群由“电源技术”、“信息安全”、“单片机技术”、“DSP技术”、“电子系统设计”、“电路仿真”、“电子测量”等组成。其鱼骨架图如图1所示。

图1 电源管理课程群鱼骨架图

2.2 电源管理复杂工程问题特征点想定

遵循工程教育专业认证标准，对应专业认证标准复杂工程问题7个特征要求，提炼出一系列电源领域的科学问题和关键技术，设定为电源复杂工程问题特征点想定[3]。为了清晰地理解复杂工程问题特征点想定，这里给出工程教育认证标准(2016版)中复杂工程问题的特征[1](见表1)。

依据复杂工程问题特征点设计若干电源管理复杂工程问题特征点想定，一个想定可以包涵一个或多个特征点。为方便计算课程对毕业要求的支撑强度，特征点想定按规则编定代码，想定代码由复杂工程问题项目名称、特征序号、想定号和批次区别符四部分构成。各部分组成如图2所示。

表1 复杂工程问题的特征

图2 想定代码构成图

电源管理复杂工程问题部分想定编码示例见表2：电源复杂工程问题想定编码示例表。

表2 电源复杂工程问题想定编码示例表

编码想定名称说明PCEC401AN通道MOSFET通流器件在线性区中的运行特性分析采用不同的方法进行压差测量:反馈引脚电压强制设定为外部直流信号发生器施加的值。如果我们将此值设置为略低于0.8V基准电压,就可以模拟低于标称电压的输出电压所带来的影响,这时内部误差放大器会强制让通流器件在线性区工作,因此可测量与N通道MODFET相关的最小压差

2.3 复杂工程问题特征点想定配置

理出电源管理复杂工程问题-关联课程群-课程的三层级多对多映射关系；构建复杂工程问题特征点与“关联课程群”知识点矩阵，用作教师培养学生解决复杂工程问题能力的重要依据和选题引导。大量的特征点想定给任课教师讲解例题或布置作业时以教学案例抽象主题；以复杂工程问题为线索，以培养解决复杂工程问题的能力为目标实施教学活动。通过前后衔接的关联课程完成复杂工程问题想定教学，按照从分立到联合的机制，系统地培养学生分析和解决复杂工程问题的能力。知识点与特征点想定可根据课程目标设基本配置加任课教师认领的模式，课程目标决定基本配置。附表一给出电源管理复杂工程问题配置表设计示例(此处省略具体配置细节)。

3 结语

复杂工程问题课程群是以分析专业领域一个相对完整的复杂工程系统为核心，以解决复杂工程问题为主线，将与该复杂工程问题相关的课程串联起来，形成的“关联课程群”。复杂工程问题对知识、方法和能力的需求是泛在的，更适合映射在课程群而不是某一门具体的课程。复杂工程问题课程群中多门核心课程分布式体现复杂工程问题，实现以复杂工程问题为主线的前后铺垫承转、融会贯通的分布式教学模式。改变学一门考一门丢一门的离散学习现状，通过最广泛的核心课程学习而不是查漏补缺的讲座式教学活动培养学生分析和解决复杂工程问题能力，真正达成工程教育认证标准中毕业要求的各项指标点。在评估课程与毕业要求的对应关系时，可查阅特征点想定与课程知识点的配置表，统计该课程对毕业要求指标点的支撑强度[4]。

附表一 电源管理复杂工程问题特征点想定与课程知识点的配置表示例