工程教育专业下实践教学改革

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关键词工程教育专业认证教学改革

0引言

为提升工程教育质量，促进工程教育与国际接轨，实现国际本科工程学位互认，我国于2006年启动了工程教育专业认证工作。[1]工程教育专业认证遵循三个基本理念：成果导向、以学生为中心、持续改进，我国的工程专业认证标准是紧紧围绕这三个基本理念设计的。[2-3]北京科技大学自动化专业从工程教育专业认证的要求出发，依据本专业工程教育人才的需求，重新制定了培养目标及毕业要求，建立了各类课程与毕业要求的对应关系矩阵，重构了新的课程体系，同时建立了毕业要求与各类相应课程达成度评估方式，以检验毕业要求达成度并持续改进以保证毕业要求的达成。对应专业认证所要求的新的课程体系及达成度评价体系，显然过去的实践教学环节从内容、方法、手段及评价方式各方面都存在问题，所以，我校自动化专业针对工程专业认证进行实践教学环节改革，以满足专业认证的人才培养要求。

1重构实践教学体系，培养学生解决复杂工程问题的能力

在认证的通用毕业要求中有8条都涉及解决复杂工程问题的能力培养问题，我们紧紧围绕这一点，构建了从基础课实验平台、专业实验平台、实训实验平台及校外企业实践基地的一体化实践教学体系，在基础课实验室，培养学生的动手操作能力，并使学生学会利用数学及自然科学的基础知识分析问题和解决问题的能力，为学生解决复杂工程问题提供知识储备及能力培养；在专业课实验室培养学生能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，建立控制对象模型、设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论的能力；在自动化实训实验室，通过过程控制、运动控制和制造自动化等多个行业子系统，有效地培养学生分析、提出方案并解决复杂工程实际问题的能力，通过项目组方式培养学生的团队协作能力及沟通交流能力，通过工程方案的撰写培养学生撰写设计报告及方案的能力；通过校外企业实践基地的参观及实习，对企业实际复杂应用系统的进行了解，理解用自然科学及工程基础知识利用现代工具及信息技术工具等对复杂工程问题的预测与模拟的局限性及复杂工程问题的工程实践对环境、社会可持续发展的影响等。通过四年不间断的实践训练，为培养学生达到毕业要求提供有力支撑。

2实验教学中树立以学生为中心的理念，改革实验教学方法，重视能力培养

2.1用“主动性实验”的理念改造现有的实验项目，使学生做到“做中思”和“思中做”

过去很多实验按照传统的实验方式，学生只是机械的按照指导书接线操作、验证结果或通过简单分析数据得出某个结论，学生不能主动地思考，这不利于培养学生的自主学习能力和解决问题的能力，不能满足工程教育的能力培养要求。[4-5]因此，我们对原有实验的各个环节进行重新设计，改进教学方法，让学生做实验过程中，能够“做中思”和“思中做”。比如直流调速系统实验，要求学生能通过查询文献，从工程基础及专业知识的角度对复杂工程问题进行分析，并得到有效结论。如按传统的按图接线、按实验指导书步骤操作的实验方式，很难达成指标点的要求，所以，我们改变传统的实验方式，加强预习环节要求。要求学生在实验之前，通过了解实验设备及实验系统框图设计实验接线，同时通过实验电机及电路参数设计PI调节器初值，在预习的过程中，学生需要查阅相关设备资料及理论知识，应用数学知识建立各环节数学模型，通过预习学生对直流调速系统有了深入的认识。如实验过程中出现问题，在确保安全的前提下，教师引导学生根据故障现象分析原因，并通过所学理论知识自己解决问题。实验结束后，实验报告不能只有简单的实验步骤和结果，必须要对实验的现象和结果进行分析，并完成课后思考题。在分析过程中，实验结果回归理论，对理论知识进行确认，并对理论预估与实际现象的差别进行分析，培养学生立足理论知识分析工程实际问题的能力。通过这样的改变，使验证性实验的达成了综合设计性实验的效果，学生在实验过程中主动思考，提高了学生的自主学习能力和理论与实践相结合的能力。[6-7]通过这样的实验过程，让学生能够做到“做中思”和“思中做”，大大提高了实验教学的效果。

2.2引入工程实训环节，培养学生解决复杂工程问题的能力[8-9]

传统的实验设备，多为用于理论验证的教学设备，和现场应用的设备差别很大，这造成了实验教学与工程实际相脱离，缺乏工程基础知识和工程基本能力培养的手段和方法。我校结合工程教育的要求，以实际的工业系统为原型，研制了一套自动化工厂实训系统，系统包括污水处理系统、水箱温度和液位控制系统、张力控制系，交流调速控制系统、柔性制造系统等过程控制、运动控制和制造自动化等多个行业子系统。配合设备，我院开设了自动化生产线实训课程，学生通过任务分析，设计解决方案，并通过实际的系统调试来完成控制任务。课程的开设加强了实验教学中的工程实践能力培养，使学生通过实训过程的学习，深入了解典型工业自动化生产系统，将理论知识应用到实际中解决现场实际问题，培养了工程教育专业认证毕业要求中学生应具有的多种解决复杂工程问题的能力。

3结论

以自动化专业工程教育认证为导向，我校通过构建新的实验教学体系、调整实验室结构、加强实验室建设并进行实验教学改革，改变了实验教学内容与工程实际脱节、不重视学生的知识应用能力和创新能力的培养的问题，注重了学生解决复杂工程问题的能力培养，为培养高素质的自动化专业工程人才打下了良好的基础。

作者：徐银梅 李擎 崔家瑞 单位：北京科技大学自动化学院