丁　健，孫　強，干開峰

(合肥學院 電子信息與電氣工程系，合肥　230601)

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工程教育專業(yè)認證下的“計算機控制技術”課程改革與實踐

丁健，孫強，干開峰

(合肥學院 電子信息與電氣工程系，合肥230601)

摘要：國際工程教育認證制度已成為自動化專業(yè)的教學改革方向，結合工程教育認證通用標準的相關要求，重新整合《計算機控制技術》課程的教學內容，采用啟發(fā)式、討論式及項目驅動式等多種教學方法，構建三位一體的實踐教學體系，搭建以微信互動課堂為核心的自主學習平臺，為提高學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力奠定良好基礎。

關鍵詞：計算機控制技術；國際工程教育認證；課程改革

0引言

國際工程教育認證制度以學生的學習產出(Outcome-based Education)為中心，通過非官方的專業(yè)認證機構對高校工科專業(yè)進行教育質量評估，國內外的實踐證明：通過工程教育認證能夠有效提高教育教學質量[1]。2006年，我國正式啟動工程教育專業(yè)認證試點[2]，目前，工程教育專業(yè)認證制度已得到我國高校的廣泛認可，進入了快速發(fā)展時期。為適應國內工程教育認證發(fā)展的需要，中國工程教育認協(xié)會頒布了2015年工程教育(專業(yè))認證標準，該標準對畢業(yè)生的質量提出了12個方面的畢業(yè)要求，畢業(yè)生應具有良好的工程創(chuàng)新與思維等多方面能力，能夠對所從事的工程活動進行創(chuàng)造性地、有效地分析、實施與管理[3]。如何滿足社會及產業(yè)對高素質工程技術人才培養(yǎng)的要求，提高人才培養(yǎng)質量，是擺在高校教育者面前的一個重要課題。

合肥學院作為一所地方性大學，歷來注重對應用型復合人才的培養(yǎng)，其自動化專業(yè)更是緊緊圍繞“地方性、應用型、國際化”的辦學定位，制定了具有本校特色的人才培養(yǎng)目標和課程體系，先后實行了“九學期制 ”、“N+2”、“模塊化”等教改措施，對培養(yǎng)應用型技術人才起到了非常好的促進作用。2011年，該專業(yè)成功申報了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，但從多年的畢業(yè)生就業(yè)情況和用人單位反饋意見來看，培養(yǎng)的學生工程實踐能力和創(chuàng)新能力較差，仍然不能完全滿足企業(yè)對工程人才的需求，在意識到工程教育認證對提高教學質量的積極作用后，尤其是卓越工程師教育培養(yǎng)必須經過工程教育認證時[4]，自動化專業(yè)開展了一系列針對工程教育認證要求的教學改革探索。在改革中，為更好地培養(yǎng)出具有創(chuàng)新與實踐能力的工程技術人才，達到工程認證畢業(yè)要求，就要有相應的課程體系予以配合，并使課程體系中的每一課程都要對認證畢業(yè)要求有明確貢獻?；诖?，本文將對自動化專業(yè)的《計算機控制技術》模塊課程進行教學改革探索與實踐。

1結合專業(yè)工程認證，整合教學內容

《計算機控制技術》是自動化專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎課，它是自動控制技術和計算機技術相結合的產物，它融合了計算機技術、控制理論、計算機通信技術等多種技術，以計算機在系統(tǒng)控制中的應用為中心，以計算機控制系統(tǒng)為主線，設計控制系統(tǒng)硬件、軟件、系統(tǒng)分析和應用等方面的問題，是一門理論性和實踐性都很強的綜合型課程。

根據(jù)我校自動化專業(yè)學生培養(yǎng)目標，通過企業(yè)調研，并參考相關文獻，結合工程認證要求，確立了本課程的教學內容，包括接口通道、數(shù)字控制器、系統(tǒng)硬件、應用軟件、可靠性和網(wǎng)絡通信六個部分，教學分為理論教學、實踐教學和自主學習三大環(huán)節(jié)。

其中，理論部分按照認知規(guī)律，從簡單到復雜、從外圍電路到控制器設計、從理論到實際應用，六個部分的教學內容體系結構如圖1所示。

圖1　課程內容體系結構圖

2改革教學方法，適應工程教育認證要求

《計算機控制技術》模塊課程綜合性強，抽象性高，不易于理解，因此選擇合理的教學方法和教學手段對取得較好的教學效果至關重要。

傳統(tǒng)教學方法采用講授法，該方法雖然能夠使學生在較短時間內獲得大量系統(tǒng)的科學知識，教師容易控制教學進程，但容易出現(xiàn)教師滿堂灌、學生被動聽的局面，不利于發(fā)揮學生學習的主動性和積極性。

根據(jù)工程認證以學生為中心的理念，在課堂教學中要從以下幾個方面進行轉變：知識課堂向能力課堂轉變；封閉課堂向開放課堂轉變；重學輕思向學思結合轉變；共性培養(yǎng)向因材施教轉變；重教輕學向教主于學轉變；重知輕行向知行合一轉變；灌輸課堂向對話課堂轉變。

基于以上理念，教學方法改革有以下幾個方面舉措。

2.1改革教學手段

將傳統(tǒng)教學手段與多媒體、網(wǎng)絡教學、幻燈錄像等現(xiàn)代化的手段相結合，既能豐富教學內容，充實信息量，又能使教學內容形象直觀，易于理解，使教學過程更生動鮮明，提高教學效率，突出課程重點和難點，激發(fā)學生學習的主動性。

2.2啟發(fā)式教學

改以教師為中心，以學生為重心，進行啟發(fā)式教學。教師根據(jù)教學任務和學習的客觀規(guī)律，從學生知識基礎、心理特點和接受能力出發(fā)，引導學生積極思考、大膽實踐。也就是引導學生積極主動地思考問題，讓學生經過思考后得出結論和解決問題的方法，最后把學生所得的結論和方法一一予以評講。

2.3討論式教學

在課堂教學中開展討論，可以提高學生學習的自覺性和主動性以及反應能力，激活學生的思維活動。鼓勵學生提出與書本不同的新的解決方法。這樣做既能鞏固已學的內容，又能活躍課堂氣氛和學習風氣，激發(fā)學生的學習熱情。

2.4引導自主學習

國際工程教育認證制度以學生的學習產出為中心，強調的是能力輸出為導向?！队嬎銠C控制技術》課程必須將這個觀念貫穿整個教學過程?？刹捎谩敖獭W、做相結合”的教學方法，教學中從最基本的應用實例出發(fā)，由實際問題入手通過技能訓練引入相關知識和理論，并且提出學習的內容、目的、要求及其他相關事項，由學生自主學習有關內容，再通過自己動手做實驗的方式來加深對所學知識的理解，同時獲得相關技能的訓練。

3構建三位一體的實踐教學體系，提高工程實踐能力和創(chuàng)新能力

目前，我系計算機控制實驗室基本上只能開設多個驗證性實驗和少量綜合性實驗，難以提高學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。為適應我校辦學和專業(yè)工程認證等方面的要求，課程組遵循由簡單到復雜，由易到難的思路，構建了實驗、項目設計和第二課堂三位一體的實踐教學體系。其中，實驗部分包括基本實驗、虛擬實驗和綜合性實驗; 項目設計部分主要為設計大作業(yè); 第二課堂包括項目訓練比賽、電子設計大賽、智能車比賽和全國大學生工業(yè)自動化挑戰(zhàn)賽等項目。

對于虛擬實驗部分，要求學生運用Matlab 軟件進行PID控制設計實驗、最少拍控制系統(tǒng)設計實驗和DALIN算法用于溫度控制設計實驗等內容。在進行這些虛擬實驗時，先讓學生在課下先進行預習，做Simulnk方案和編寫M文件，在課堂上對自己所做的內容進行驗證、修改和討論，詳細過程如圖2所示。

圖2　設計型實驗學習過程和目標

第二課堂作為第一課堂的有效延伸和發(fā)展，對培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力、團隊協(xié)作和拓展素質等方面作用越來越突出。通過組織學生積極參與第二課堂競賽活動，不僅能培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、協(xié)作精神，加強學生的動手能力和工程實踐素質，而且能很好地提高學生運用知識解決問題的綜合能力。

4搭建自主學習平臺，提高學生自主學習能力

工程教育認證標準中明確提出學生應能使用現(xiàn)代工具，具有自主學習和終身學習的意識，有不斷學習和適應發(fā)展的能力。為此，我們積極使用網(wǎng)絡新媒體，構建微信互動課堂，搭建自主學習平臺。通過微信群和微信公眾平臺，設置微話題，進行師生互動教學，同時為了有效監(jiān)控學生的自主學習情況，除了布置足夠的課外作業(yè)外，根據(jù)學習進度，先后布置四個微專題：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計與仿真、步進電動機控制器設計與仿真、直流電動機調速控制系統(tǒng)設計與仿真、電阻爐溫控制系統(tǒng)設計與仿真。

通過專題，讓學生分組進行探究式學習，如圖3所示。通過探究式學習可以達到以下目標：

(1)培養(yǎng)學生自主意識，掌握自我學習的正確途徑；

(2)能夠圍繞設定專題利用現(xiàn)有資源進行查詢和檢索文獻，進而制定解決方案；

(3)鍛煉學生運用多媒體、匯報等方式進行專業(yè)交流能力

圖3　探究式學習方法

此外，利用網(wǎng)絡微信平臺實時了解學生的掌握情況，總結經驗，以利于在以后的教學過程中逐步改進和提高，以更好監(jiān)控教學質量。

專業(yè)認證是國際工程教育改革與創(chuàng)新的潮流，是提高工程教育質量的重要舉措。專業(yè)認證倡導的“以學生為中心”，“重視實踐”，“注重學生能力培養(yǎng)”與“CDIO”工程教育理念相輔相成。“計算機控制技術”課程的教學改革和創(chuàng)新只有放在專業(yè)認證的背景下思考，才能結出堅實的碩果。

參考文獻:

[1]李志義，朱泓，劉志軍等.用成果導向教育理念引導高等工程教育教學改革[J]. 高等工程教育研究，2014(2)：29-35.

[2]方崢.中國工程教育認證國際化之路[J]. 高等工程教育研究，2013(2)：72-76.

[3]邵輝，葛秀坤，畢海普等. 工程教育認證在專業(yè)建設中的引領與改革思考[J].常州大學學報(社會科學版)，2014，15(1)：104-108.

[4]林健. 基于工程教育認證的卓越工程師教育培養(yǎng)計劃質量評價探析高等工程教育研究[J].2014(5)：35-45.

[責任編輯：李德才]

Innovation for Course of Computer Control Technology Based on the International Engineering Education Accreditation System

DING Jian,SUN Qiang,GAN Kai-feng

(Department of Electronic and Electrical Engineering, Hefei University,Hefei 230601, China)

Abstract：It is the educational reform objective for us to pass international engineering education accreditation system. In this paper,Combining with engineering education accreditation standards and requirements,the course content of Computer Control Technology is reconstructed,and the heuristic teaching method,discussion teaching method,collaborative project teaching method and so on are used for the teaching of the course. The author builds the trinity practical teaching system,sets up a classroom to WeChat interaction as the core platform for the autonomous learning,to improve the students' engineering practice ability and innovation ability has laid a good foundation.

Key words：Computer Control Technology; International Engineering Education Accreditation System; Course Reform

中圖分類號：TP301.6

文獻標識碼：A

文章編號：1673-162X(2016)01-0135-04

作者簡介：丁健(1971—)，男，安徽宿州人，合肥學院電子信息與電氣工程系副教授；研究方向：微機控制、嵌入式系統(tǒng)、等。

基金項目：自動化類專業(yè)教學指導委員會專業(yè)教育教學改革研究課題面上項目(2014A27)、合肥學院院級教學研究項目(2013jyxm02)、安徽省高校自然科學研究項目(KJ2013Z277)資助。

收稿日期：2015-10-18修回日期：2015-12-22