雷旭 汪貴平 周熙煒 王會峰

[摘要] 文章依據(jù)“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”對卓越工程師培養(yǎng)的通用標(biāo)準(zhǔn)要求，充分借鑒CDIO的教學(xué)理念與標(biāo)準(zhǔn)，針對自動化專業(yè)一年級學(xué)生構(gòu)建了專業(yè)課程體系的一級項目——“企業(yè)自動化實踐入門”。提出基于項目的教學(xué)組織原則和能力考查的評價體系，以典型案例建設(shè)為主線，通過對項目培養(yǎng)目標(biāo)設(shè)置、課程體系內(nèi)容建設(shè)和考核評價體系的改革實踐過程，從一年級開始培養(yǎng)學(xué)生的工程意識、工程素質(zhì)和工程實踐能力，進而探索“卓越計劃”中低年級課程體系的建設(shè)與實踐。

[關(guān)鍵詞] 卓越工程師 自動化專業(yè) 一級項目

本文的研究成果來源于陜西高等教育教學(xué)改革研究項目重點攻關(guān)項目——“構(gòu)建自動化專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)創(chuàng)新實踐教學(xué)體系的研究與實踐”（No.11BG08）。

引 言

為貫徹落實黨中央、國務(wù)院作出的走中國特色新型工業(yè)化道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家、建設(shè)人力資源強國等重大戰(zhàn)略部署，教育部聯(lián)合有關(guān)部門和行業(yè)協(xié)會共同組織實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”（以下簡稱“卓越計劃”），我校被批準(zhǔn)列入首批61所試點高校，自動化專業(yè)是我校第一批加入“卓越計劃”的專業(yè)之一。

根據(jù)“卓越計劃”的要求，我們制訂了自動化專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)方案和培養(yǎng)矩陣。同時，結(jié)合對自動化專業(yè)課程建設(shè)與改革探索的經(jīng)驗，以“卓越計劃”為契機，對我校自動化專業(yè)的課程體系進行了系統(tǒng)的改革。

新的培養(yǎng)計劃結(jié)合我校交通運輸行業(yè)背景，以培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新性人才為目標(biāo)，在充分研究和吸收CDIO國際工程教育理念[1]的基礎(chǔ)上，將課程體系組織劃分為三級：一級項目貫穿于每個學(xué)年，以若干專業(yè)實踐課組成多個設(shè)計和研究項目，使學(xué)生系統(tǒng)地得到構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運作的整體訓(xùn)練；二級項目以自動化專業(yè)相關(guān)課程群為基礎(chǔ)，作為一級項目的支撐，主要培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用相關(guān)課程知識的能力，特別注重學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和終身學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)；三級項目基于具體的單門課程，根據(jù)教學(xué)需要設(shè)立小規(guī)模實踐項目，使學(xué)生加深對課程知識的理解與應(yīng)用。

針對傳統(tǒng)課程體系在低年級階段實踐環(huán)節(jié)缺失的問題，在“卓越計劃”的課程建設(shè)中面向一年級新生設(shè)計了“企業(yè)自動化實踐入門”一級項目。該項目以引導(dǎo)學(xué)生主動研究、分析解決問題，激發(fā)學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣為目的，初步培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)實踐的基本能力，為進一步促進學(xué)生工程能力的提高打下基礎(chǔ)。

面向一年級新生的專業(yè)課程體系建設(shè)目標(biāo)

根據(jù)自動化專業(yè)培養(yǎng)體系的特點[2]，結(jié)合“卓越計劃”對卓越工程師培養(yǎng)的通用標(biāo)準(zhǔn)要求[3]，“企業(yè)自動化實踐入門”課程項目的主要目標(biāo)是初步建立學(xué)生的工程職業(yè)道德、工程質(zhì)量意識，初步培養(yǎng)交流協(xié)作能力，使學(xué)生初步學(xué)會如何應(yīng)用理論知識解決實際問題，鍛煉在實踐中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力

“企業(yè)自動化實踐入門”將圍繞自動化專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)理論知識要求低、入門較容易的低壓電器、電氣控制系統(tǒng)和電氣可編程序控制器等相關(guān)知識點展開，設(shè)置相應(yīng)的實踐課程，組成貫穿整個學(xué)年的課程體系。

“企業(yè)自動化實踐入門”一級項目內(nèi)容

依據(jù)課程體系的建設(shè)目標(biāo)，結(jié)合自動化專業(yè)知識體系的特點和多年教學(xué)經(jīng)驗，在充分尊重低年級學(xué)生對專業(yè)知識探索過程的認知規(guī)律基礎(chǔ)上，我們在一年級階段設(shè)計了四門相關(guān)實踐課程，第一學(xué)期的自動化學(xué)科概論和自動化實踐初步，作為一級項目的基礎(chǔ)準(zhǔn)備課程；第二學(xué)期的電氣系統(tǒng)設(shè)計與實踐入門和企業(yè)自動化綜合實驗，作為一級項目的重點深化實踐課程。

自動化學(xué)科概論以概述性的講授為主，計22學(xué)時，主要從自動化科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的層面來審視、介紹本科自動化專業(yè)所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，使學(xué)生在剛剛走入學(xué)校大門后便逐步對自己的專業(yè)和領(lǐng)域有所了解，激發(fā)學(xué)生對自己專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣，以此為契機逐步引導(dǎo)他們主動發(fā)掘自己在本專業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展方向。

自動化實踐初步是一門新設(shè)計的以學(xué)生動手實踐為主的課程，計48學(xué)時，其中基本知識講授不超過18學(xué)時，剩余30學(xué)時要求學(xué)生親自動手完成實驗。課程內(nèi)容緊密圍繞“一個軟件”、“兩個系統(tǒng)”和“三個基礎(chǔ)”展開。其中，“三個基礎(chǔ)”是指電子元器件的基礎(chǔ)知識、低壓電器的基礎(chǔ)知識和常用電子儀器的基本使用方法；“兩個系統(tǒng)”是指典型電氣控制系統(tǒng)和典型溫度控制系統(tǒng)；“一個軟件”是指CAD電氣設(shè)計軟件。自動化實踐初步旨在提高學(xué)生的動手能力，通過有代表性的實踐環(huán)節(jié)訓(xùn)練，使剛?cè)胄５男律軌虺醪骄邆渥詣踊刂葡到y(tǒng)的設(shè)計和調(diào)試能力，為后續(xù)四年的專業(yè)學(xué)習(xí)打下實踐基礎(chǔ)。

電氣系統(tǒng)設(shè)計與實踐入門是以自動化專業(yè)傳統(tǒng)課程體系中的PLC原理及應(yīng)用課程為基礎(chǔ)改革而來的新課程，計36學(xué)時，其中知識講授不超過10學(xué)時，實驗26學(xué)時。課程重點強調(diào)“入門”和“實踐”，在PLC原理及應(yīng)用課程基礎(chǔ)上，摒棄了與后續(xù)理論課程相關(guān)性較大的知識點，精煉出關(guān)于電氣系統(tǒng)控制的入門知識。課程結(jié)合第一學(xué)期兩門基礎(chǔ)準(zhǔn)備課程的知識和實踐的鋪墊，使學(xué)生在不必掌握過深的理論知識前提下先進行動手實踐，在一年級就能接觸到較為簡單的電氣控制系統(tǒng)，學(xué)會編寫一些簡單的PLC程序，在實踐中體會發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的過程。

企業(yè)自動化綜合實驗是一門新設(shè)計的獨立實驗課程，學(xué)時2周。課程沒有理論講授內(nèi)容，2周時間全部在實驗室進行。企業(yè)自動化綜合實驗是在前三門課程基礎(chǔ)上的深化，也是“企業(yè)自動化實踐入門”一級項目的核心。課程的內(nèi)容是要求學(xué)生自行完成一個典型電氣控制系統(tǒng)的方案設(shè)計、線路設(shè)計、程序設(shè)計、模擬調(diào)試、實踐驗證、結(jié)果分析和總結(jié)報告。要求學(xué)生3人組成一個小組，以小組為單位分工協(xié)作。

課程采取典型案例導(dǎo)向式教學(xué)模式，在學(xué)期一開始就布置綜合實驗項目選題，讓學(xué)生能夠利用課余時間對選題進行深入分析和資料收集，以充分理解選題的背景，并且鍛煉對專業(yè)項目課題分析的能力。在集中的2周時間內(nèi)，完成設(shè)計、模擬調(diào)試、實驗和總結(jié)等內(nèi)容。作為一門綜合性很強的課程，使學(xué)生通過一段時間集中地訓(xùn)練深刻體會一個系統(tǒng)從想法變成現(xiàn)實的全過程，培養(yǎng)卓越工程師的基本素養(yǎng)；通過團隊協(xié)作完成課程任務(wù)可以初步鍛煉學(xué)生的溝通和協(xié)作能力，為后續(xù)多項綜合實驗課奠定基礎(chǔ)；雖然一年級階段所能完成的系統(tǒng)相對簡單，但學(xué)生經(jīng)過項目的錘煉，尤其是項目組織、文檔整理等專業(yè)外工作的過程，逐步深化他們的工程意識。

多位一體的教學(xué)形式

為了充分實現(xiàn)“卓越計劃”提出的“寬厚、復(fù)合、創(chuàng)新、實踐”的人才培養(yǎng)模式[4]，改變以往教學(xué)手段單一的弊端，我們?yōu)檎n程一級項目設(shè)計了以講座參觀為鋪墊、課堂實驗與課后實驗相促進、總結(jié)交流與教師點評再升華的多位一體的教學(xué)形式。講座貫穿于自動化學(xué)科概論的課程教學(xué)，同時在“企業(yè)自動化實踐入門”一級項目中會專門就資料的檢索與利用、技術(shù)報告、交流技巧、團隊合作、實驗結(jié)果分析等內(nèi)容為學(xué)生開設(shè)幾次專題報告。參觀安排在自動化實踐初步和電氣系統(tǒng)設(shè)計與實踐入門兩門課程的初期階段，包括學(xué)校供配電系統(tǒng)、電路板制作生產(chǎn)系統(tǒng)、工廠電氣控制系統(tǒng)等項目。除了傳統(tǒng)的課堂實驗外，在自動化實踐初步中安排學(xué)生課下完成一個小電子產(chǎn)品（如直流穩(wěn)壓電源、簡易功放音箱、收音機等）的制作，通過自己購置元器件、利用開放實驗室自己動手焊接，親自體會產(chǎn)品生產(chǎn)的過程?？偨Y(jié)交流和教師點評階段性的穿插于各實踐環(huán)節(jié)中，尤其在企業(yè)自動化綜合實驗中，每天安排1～2個小組向全班做工作匯報，由教師對典型問題作有針對性的點評?！捌髽I(yè)自動化實踐入門”一級項目內(nèi)容組織和教學(xué)形式如圖1所示。

圖1 “企業(yè)自動化實踐入門”一級項目內(nèi)容組織和教學(xué)形式

考核評價體系

由于“企業(yè)自動化實踐入門”一級項目面向的是一年級的新生，為了使他們能夠轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教育模式下考試決定一切的考核模式，逐步接受工程人才的評價模式以適應(yīng)將來社會的要求，我們設(shè)計了多元的考核評價體系，采取以平時綜合表現(xiàn)為主線、綜合考評為重點、筆試考核為輔助，個人自評、學(xué)生互評和老師總評相結(jié)合的模式。

平時綜合表現(xiàn)包括出勤情況、實踐環(huán)節(jié)的參與程度、心得體會等；綜合考評主要考查實驗報告、設(shè)計報告、實驗完成情況、答辯情況等，對于企業(yè)自動化綜合實驗還要對項目文檔、匯報表現(xiàn)、團隊合作等方面重點考查。筆試主要針對自動化學(xué)科概論，采取開卷形式，主要考查學(xué)生通過聽講座和報告對專業(yè)背景知識和信息的獲取情況。同時，在所有實踐課程中都設(shè)置有個人自評環(huán)節(jié)，學(xué)生在答辯時根據(jù)所學(xué)知識、能力鍛煉和實踐效果做自我評價；在小組答辯時要求進行學(xué)生互評，互相指出他人在團隊協(xié)作項目中的作用、優(yōu)點與不足；最后，有指導(dǎo)教師給出總評，對學(xué)生知識掌握和實踐技能作出評價，提出改進的方向。圖1給出了企業(yè)自動化綜合實驗課程的考評體系架構(gòu)[5]。

教學(xué)實踐效果總結(jié)

自我校2010年開展“卓越計劃”以來，“企業(yè)自動化實踐入門”一級項目已開設(shè)2年，根據(jù)卓越工程師培養(yǎng)要求，經(jīng)過對項目中相關(guān)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式、典型案例和考核方式的不斷探索與改革，已經(jīng)形成了較為完整的課程體系，從學(xué)生反饋的體會與總結(jié)來看也收到了很好的效果，具體總結(jié)如下：

1. 貫穿于一個學(xué)年的專業(yè)課程，改變了以往學(xué)生剛?cè)雽W(xué)對專業(yè)的茫然，通過專業(yè)實踐的鍛煉激發(fā)了學(xué)生對專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣。

2. 課程內(nèi)容多樣而不失簡單，每門課程點到為止，重在實踐，鍛煉了實踐能力，培養(yǎng)了工程意識。

3. 教學(xué)方式豐富，重在能力培養(yǎng)，改變了“紙上談兵”的傳統(tǒng)模式?！霸谔顚憜柧碚{(diào)查時，看到桌上厚厚的實驗報告，我都不敢相信這是我做的，撰寫實驗報告提高了我書面交流的能力?！?/p>

4. 考核體系完善，弱化了傳統(tǒng)的筆試考核，重點考核能力與素質(zhì)；“專業(yè)考試的時候，老師讓我們演示并介紹自己的項目，這樣的考試不僅不會讓我們緊張，還能向其他人學(xué)到很多東西?！薄拔覀兛繄F隊分工協(xié)作獲得了很好的成績，這讓我們深刻體會到團隊合作的重要?！?/p>

參考文獻

[1]顧佩華.重新認識工程教育——國際CDIO培養(yǎng)模式和方法[M].北京：高等教育出版社，2009.

[2]張慧平，戴波，劉建東，紀文剛.自動化專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)計劃的思索與實踐[J].實驗室研究與探索，2011，30（10）：268-271.

[3]林健.“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”通用標(biāo)準(zhǔn)研制[J].高等工程教育研究， 2010（4）： 21-29.

[4]韓璞等.自動化專業(yè)卓越工程師課程體系的改革與實踐[J]. 實驗室研究與探索， 2011（10）： 262-264，271.

[5]郝智秀，季林紅，馮涓.基于CDIO的低年級學(xué)生工程能力培養(yǎng)探索——機械基礎(chǔ)實踐教學(xué)案例[J].高等工程教育研究，2009（5）：36-40.

作者單位： 長安大學(xué)電子與控制工程學(xué)院 陜西西安