基于工程教育专业认证的机电传动与控制课程改革研究

冯武卫　李林　杨淑洁　张文英　叶继英

［摘 要］机电传动与控制课程是工科类专业的核心课程，随着教育部工程教育专业认证工作的推进，如何实现课程向产出导向性教学转变已成为高校课程改革的研究重点。课题组以工程教育专业认证标准为指导，深入分析和讨论教学大纲、课程目标、达成度及评价方法等，结合实际情况展示课程改革的成效。课题组总结了课程改革的规律和方法，为工科类高校其他相关课程的改革提供借鉴。

［关键词］工程教育专业认证；产出导向性；课程改革

［中图分类号］G642.0 ［文献标识码］A ［文章编号］2095-3437（2024）04-0041-04

通过工程教育专业认证的工科专业，其毕业生可以获得《华盛顿协议》成员的认可[1]。截至2021年底，全国共有288所高等学校的1977个专业通过了工程教育专业认证，涉及24个工科专业类[2]。

机电传动与控制是机械类专业的重点课程[3]。浙江海洋大学（以下简称我校）的机械设计制造及其自动化专业自2016年起便开始了工程教育专业认证的试点工作。其中，机电传动与控制课程作为首批试点改革课程，要求课程改革明确支撑专业毕业要求指标点。经过多年的改革试点，该课程已逐步达到了认证标准的要求。

就工科高校本科课程而言，课程改革经历了从授课方法（翻转课堂）、授课手段（结合线上工具进行教学）转变为基于工程教育专业认证标准的产出导向性教学，强调“以学生为中心、产出导向、持续改进”三大理念[4]。近年来，一线教师围绕工程教育专业认证标准对授课方法、授课手段进行了研究与改进，这对提高高校教学质量和人才培养质量起到了积极作用[5-12]。

一、課程改革思路

（一）课程教学现状

机电传动与控制课程作为浙江省高等学校一流本科建设课程和浙江省课程思政示范课程，在结合工程教育专业认证理念进行改革的过程中，仍存在以下不足之处。

1.教学内容缺乏实际教学案例

机电传动与控制课程属于交叉学科课程，要求学生具备机械设计、液压与气压控制、电工电子、控制工程等多领域的知识基础。当前使用的教材主要以机床电气控制电路设计为核心内容，并辅以电机调速控制、PLC控制等相关知识。由于教学内容繁杂、实际应用案例较少，学生在完成课程学习后仍感到困惑，无法独立完成一套完整的控制系统方案。因此，课题组在教学过程中应增加教学或科研案例，可以以课题的形式布置给学生，要求他们独立完成某个控制系统的案例设计。这样不仅能提高学生的实践能力，还能有效培养他们解决复杂工程问题的能力。

2.实践教学效果有待提高

在新工科建设的要求下，工科类专业普遍认同提高课程实践学习比例的重要性。然而，传统教学往往通过几个典型的验证性实验案例来实施，如三相异步电动机控制、PLC控制等，学生只需按照实验要求准确接线并记录相关数据，不利于培养学生系统解决问题的能力。

3.学习效果评价方式不完善

当前的学习效果评价方式主要包括期末考试（70%）、作业（20%）及平时成绩（10%）。这种评价方式缺乏对学生学习过程的有效管理，导致部分学生仅在期末考试阶段进行突击学习，以应付评价结果，难以真实反映学生的学习效果。因此，设计更加合理的学习效果评价方式成为本课程改革的一项重要内容。

（二）课程改革思路

为了满足工程教育专业认证标准的要求，课题组对教学大纲、教学方法以及学习效果评价方式进行了系统的改革。

1.修订教学大纲

明确课程教学目标，并提出实现教学目标的手段以及对应的教学内容。教学目标必须能够支撑专业毕业要求指标点，每个教学环节必须有合理的评价方式。

2.改进教学方法及学习效果评价方式

提高实践教学、翻转课堂、综合设计案例和开放性实验等环节的比重。同时，在评价方式方面，降低期末考试的比重，提高过程性评价和形成性评价的比重。

二、课程教学改革实施方案

为了实现与认证标准的对接，课题组对教学大纲进行了系统的修订，重点针对课程目标、教学内容、教学方法及考核方式等方面进行了全面调整。

（一）课程目标

课程目标1：掌握电气控制系统设计中各类低压电器、基本控制电路模块的基本原理，了解直流电机、交流电机、各类控制电机调速与控制的基本原理。此外，强化学生科技强国、自强不息的民族精神。

课程目标2：通过实验进一步理解机电控制系统的组成与运作，强化控制单元的应用设计，能够独立设计简单的电气控制电路图。在电气控制系统设计过程中，要求学生独立思考、严谨求实，以培养学生的工匠精神。

课程目标3：了解机电传动控制技术的前沿和发展趋势，并具备分析机电控制系统的能力。同时，强化学生勤于钻研、勇于探索的创新精神。

（二）教学内容及方法的改进

教学内容及方法的改进主要体现在以下几个方面。

教学内容：综合现有教材的相关内容，并在教学环节中增加约10个工程案例，如分拣系统、图像识别及机械臂自动抓取系统等。此外，提供一些开放性题目供学生选做，以提高学生解决复杂工程问题的能力。

教学方法：采用线上线下相结合的教学方式。线上资源主要展示基本的知识点，包括动画、视频、案例资源、实验资源等。其中线上教学效果评价占比不低于平时成绩的50%。

（三）考核方式的改进

为了更准确地评估学生的学习效果，课题组改进了课程考核方式，将期末考试成绩占总成绩的70%减少至40%，同时增加了过程性考核要求。详细的毕业要求指标点及达成方式如表1所示，考核方式及成绩占比如表2所示。

综上所述，考核环节的改革重点体现在过程性成绩的提高（从现有的10%提高到40%），充分调动学生的学习积极性，确保他们将学习功夫用在学习过程中。

三、课程达成度评价方法及效果

（一）达成度评价方法

课程达成度评价包括课程分目标达成度评价和总目标达成度评价两个方面。

1.课程分目标达成度评价

课程分目标达成度评价是指各教学环节所对应的某一毕业要求指标点的目标达成度。其计算公式为：

[Di=][各教学环节支撑同一毕业要求指标点的平均值之和支撑同一毕业要求指标点的目标分之和]

2.课程总目标达成度评价

课程总目标达成度评价是指基于分目标达成度的加权平均值。其计算公式为：

[D总=i=1nDi×ηi课程总成绩（100分）]

其中，[ηi] 为[Di]所占课程总成绩的比例。

（二）达成度计算结果分析

1.课程目标达成度计算

根据考核方式及达成度计算公式，课题组以2019级机械班的成绩为样本进行了达成度计算分析。各毕业要求指标点的达成情况如表3所示。

2.课程目标达成度分析

根据表3中各项毕业要求指标点课程目标达成度情况，得到如图1所示的课程目标达成度评价柱状图。

课程目标1：通过课堂讲授、平时作业和课堂讨论等教学环节，课程目标1的達成度为0.75。然而，在作业和考试中，学生普遍存在电气开关符号使用不规范、电路图绘制不完整等错误。

课程目标2：通过实验实践等教学环节，课程目标2的达成度为0.785。然而，在实验过程中，存在一些诸如学生实验操作不认真、未能在规定时间内完成实验，以及实验报告撰写不规范等问题。

课程目标3：通过大作业等教学环节，课程目标3的达成度为0.84。然而，在教学过程中，大作业主要存在一些问题，如部分学生的电路图虽然完整，但控制过程的说明不够详细。

四、结语

本文以工程教育专业认证理念为指导，对机电传动与控制课程教学方法进行了改革。首先，课题组总结归纳了机电传动与控制课程授课过程中存在的主要问题。其次，参照工程教育专业认证标准，对教学大纲进行了系统的修订，提高了过程性评价的比重，降低了期末考试占总成绩的比重。最后，通过对我校2019级机械班学生成绩的达成度进行计算和分析，提出了有针对性的改进措施，为工科类专业课程的教学改革提供参考。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 唐刚，李志彪，邓小珍，等.基于工程教育认证的“机械设计制造及其自动化”专业人才培养研究[C]//中国国际科技促进会国际院士联合体工作委员会，南洋科学院.教育科学发展科研学术国际论坛论文集：二.南阳：中国国际科技促进全国际院士联合体工委员会，2022：3.

[2] 侯红玲，任志贵，王长乾，等.基于OBE理念的机电传动控制课程目标达成度评价策略[J].大学教育，2020（1）：31-33.

[3] 孙宇丹，刘永皓，王玉玲，等.基于工程教育专业认证的“单片机原理及应用”课程考核方式改革探索[J].工业和信息化教育，2023（8）：54-58.

[4] 许艳，陈明，韩伟娜，等.工程认证背景下机制专业“课程思政”体系的建设与实践[J].北华航天工业学院学报，2023，33（4）：51-53.

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[10] 孙晶，张伟，崔岩，等.工程教育专业认证的持续改进理念与实践[J].大学教育，2018（7）：71-73.

[11] 李志义.解析工程教育专业认证的持续改进理念[J].中国高等教育，2015（Z3）：33-35.

[12] 张立，付剑锋，李广明.工程认证背景下本科教学质量监控体系的构建[J].高教学刊，2021，7（28）：72-75.

［责任编辑：梁金凤］