工程教育專業(yè)下實踐教學(xué)改革

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關(guān)鍵詞工程教育專業(yè)認(rèn)證教學(xué)改革

0引言

為提升工程教育質(zhì)量，促進工程教育與國際接軌，實現(xiàn)國際本科工程學(xué)位互認(rèn)，我國于2006年啟動了工程教育專業(yè)認(rèn)證工作。[1]工程教育專業(yè)認(rèn)證遵循三個基本理念：成果導(dǎo)向、以學(xué)生為中心、持續(xù)改進，我國的工程專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)是緊緊圍繞這三個基本理念設(shè)計的。[2-3]北京科技大學(xué)自動化專業(yè)從工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求出發(fā)，依據(jù)本專業(yè)工程教育人才的需求，重新制定了培養(yǎng)目標(biāo)及畢業(yè)要求，建立了各類課程與畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系矩陣，重構(gòu)了新的課程體系，同時建立了畢業(yè)要求與各類相應(yīng)課程達成度評估方式，以檢驗畢業(yè)要求達成度并持續(xù)改進以保證畢業(yè)要求的達成。對應(yīng)專業(yè)認(rèn)證所要求的新的課程體系及達成度評價體系，顯然過去的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)從內(nèi)容、方法、手段及評價方式各方面都存在問題，所以，我校自動化專業(yè)針對工程專業(yè)認(rèn)證進行實踐教學(xué)環(huán)節(jié)改革，以滿足專業(yè)認(rèn)證的人才培養(yǎng)要求。

1重構(gòu)實踐教學(xué)體系，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力

在認(rèn)證的通用畢業(yè)要求中有8條都涉及解決復(fù)雜工程問題的能力培養(yǎng)問題，我們緊緊圍繞這一點，構(gòu)建了從基礎(chǔ)課實驗平臺、專業(yè)實驗平臺、實訓(xùn)實驗平臺及校外企業(yè)實踐基地的一體化實踐教學(xué)體系，在基礎(chǔ)課實驗室，培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力，并使學(xué)生學(xué)會利用數(shù)學(xué)及自然科學(xué)的基礎(chǔ)知識分析問題和解決問題的能力，為學(xué)生解決復(fù)雜工程問題提供知識儲備及能力培養(yǎng)；在專業(yè)課實驗室培養(yǎng)學(xué)生能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，建立控制對象模型、設(shè)計實驗、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論的能力；在自動化實訓(xùn)實驗室，通過過程控制、運動控制和制造自動化等多個行業(yè)子系統(tǒng)，有效地培養(yǎng)學(xué)生分析、提出方案并解決復(fù)雜工程實際問題的能力，通過項目組方式培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作能力及溝通交流能力，通過工程方案的撰寫培養(yǎng)學(xué)生撰寫設(shè)計報告及方案的能力；通過校外企業(yè)實踐基地的參觀及實習(xí)，對企業(yè)實際復(fù)雜應(yīng)用系統(tǒng)的進行了解，理解用自然科學(xué)及工程基礎(chǔ)知識利用現(xiàn)代工具及信息技術(shù)工具等對復(fù)雜工程問題的預(yù)測與模擬的局限性及復(fù)雜工程問題的工程實踐對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響等。通過四年不間斷的實踐訓(xùn)練，為培養(yǎng)學(xué)生達到畢業(yè)要求提供有力支撐。

2實驗教學(xué)中樹立以學(xué)生為中心的理念，改革實驗教學(xué)方法，重視能力培養(yǎng)

2.1用“主動性實驗”的理念改造現(xiàn)有的實驗項目，使學(xué)生做到“做中思”和“思中做”

過去很多實驗按照傳統(tǒng)的實驗方式，學(xué)生只是機械的按照指導(dǎo)書接線操作、驗證結(jié)果或通過簡單分析數(shù)據(jù)得出某個結(jié)論，學(xué)生不能主動地思考，這不利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和解決問題的能力，不能滿足工程教育的能力培養(yǎng)要求。[4-5]因此，我們對原有實驗的各個環(huán)節(jié)進行重新設(shè)計，改進教學(xué)方法，讓學(xué)生做實驗過程中，能夠“做中思”和“思中做”。比如直流調(diào)速系統(tǒng)實驗，要求學(xué)生能通過查詢文獻，從工程基礎(chǔ)及專業(yè)知識的角度對復(fù)雜工程問題進行分析，并得到有效結(jié)論。如按傳統(tǒng)的按圖接線、按實驗指導(dǎo)書步驟操作的實驗方式，很難達成指標(biāo)點的要求，所以，我們改變傳統(tǒng)的實驗方式，加強預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)要求。要求學(xué)生在實驗之前，通過了解實驗設(shè)備及實驗系統(tǒng)框圖設(shè)計實驗接線，同時通過實驗電機及電路參數(shù)設(shè)計PI調(diào)節(jié)器初值，在預(yù)習(xí)的過程中，學(xué)生需要查閱相關(guān)設(shè)備資料及理論知識，應(yīng)用數(shù)學(xué)知識建立各環(huán)節(jié)數(shù)學(xué)模型，通過預(yù)習(xí)學(xué)生對直流調(diào)速系統(tǒng)有了深入的認(rèn)識。如實驗過程中出現(xiàn)問題，在確保安全的前提下，教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)故障現(xiàn)象分析原因，并通過所學(xué)理論知識自己解決問題。實驗結(jié)束后，實驗報告不能只有簡單的實驗步驟和結(jié)果，必須要對實驗的現(xiàn)象和結(jié)果進行分析，并完成課后思考題。在分析過程中，實驗結(jié)果回歸理論，對理論知識進行確認(rèn)，并對理論預(yù)估與實際現(xiàn)象的差別進行分析，培養(yǎng)學(xué)生立足理論知識分析工程實際問題的能力。通過這樣的改變，使驗證性實驗的達成了綜合設(shè)計性實驗的效果，學(xué)生在實驗過程中主動思考，提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和理論與實踐相結(jié)合的能力。[6-7]通過這樣的實驗過程，讓學(xué)生能夠做到“做中思”和“思中做”，大大提高了實驗教學(xué)的效果。

2.2引入工程實訓(xùn)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力[8-9]

傳統(tǒng)的實驗設(shè)備，多為用于理論驗證的教學(xué)設(shè)備，和現(xiàn)場應(yīng)用的設(shè)備差別很大，這造成了實驗教學(xué)與工程實際相脫離，缺乏工程基礎(chǔ)知識和工程基本能力培養(yǎng)的手段和方法。我校結(jié)合工程教育的要求，以實際的工業(yè)系統(tǒng)為原型，研制了一套自動化工廠實訓(xùn)系統(tǒng)，系統(tǒng)包括污水處理系統(tǒng)、水箱溫度和液位控制系統(tǒng)、張力控制系，交流調(diào)速控制系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)等過程控制、運動控制和制造自動化等多個行業(yè)子系統(tǒng)。配合設(shè)備，我院開設(shè)了自動化生產(chǎn)線實訓(xùn)課程，學(xué)生通過任務(wù)分析，設(shè)計解決方案，并通過實際的系統(tǒng)調(diào)試來完成控制任務(wù)。課程的開設(shè)加強了實驗教學(xué)中的工程實踐能力培養(yǎng)，使學(xué)生通過實訓(xùn)過程的學(xué)習(xí)，深入了解典型工業(yè)自動化生產(chǎn)系統(tǒng)，將理論知識應(yīng)用到實際中解決現(xiàn)場實際問題，培養(yǎng)了工程教育專業(yè)認(rèn)證畢業(yè)要求中學(xué)生應(yīng)具有的多種解決復(fù)雜工程問題的能力。

3結(jié)論

以自動化專業(yè)工程教育認(rèn)證為導(dǎo)向，我校通過構(gòu)建新的實驗教學(xué)體系、調(diào)整實驗室結(jié)構(gòu)、加強實驗室建設(shè)并進行實驗教學(xué)改革，改變了實驗教學(xué)內(nèi)容與工程實際脫節(jié)、不重視學(xué)生的知識應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)的問題，注重了學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力培養(yǎng)，為培養(yǎng)高素質(zhì)的自動化專業(yè)工程人才打下了良好的基礎(chǔ)。

作者：徐銀梅 李擎 崔家瑞 單位：北京科技大學(xué)自動化學(xué)院