您现在的位置: 新晨范文网 >> 工程论文 >> 控制工程论文 >> 正文

工程教育认证下的控制工程课程改革

2019/09/26 阅读:

摘要:“控制工程基础”作为机械电子工程专业一门核心专业课,在毕业生工程教育和工程应用能力培养中起着关键作用,论文介绍了“控制工程基础”课程现状及工程教育认证的相关理念,结合工程教育认证对“控制工程基础”课程建设的要求,从三个方面提出了课程改革的思路和方法,为该课程达到工程教育认证要求提供了一定的思路。

关键词:工程教育认证;控制工程基础;课程改革

一“控制工程基础”课程现状及工程教育认证的理念

工程教育认证是实现工程教育国际互认的重要途径,我国教育部自2006年起在全国开展工程教育专业认证工作,开展工程教育认证的目标是:构建中国工程教育的质量监督体系,推进中国工程教育改革,进一步提高工程教育质量;建立与工程师制度相衔接的工程教育认证体系,促进中国工程教育的国际互认,提升国际竞争力。工程教育认证的核心理念是以学生为中心、结果导向教育和持续改进,标准流程是通过反向设计首先确定专业的培养目标及毕业要求,以制定的培养目标和毕业要求为基础进行相应课程体系的设置,然后根据制定的课程体系确定需要开设的具体公共基础课程和专业课程,制定课程教学大纲,最后通过正向实施进行具体相关课程教学和后续的课程目标达成度评价,综合各课程的达成度情况判断是否达到专业所制定的培养目标和毕业要求。工程教育认证的最终落脚点在各专业所制定的课程体系中的具体课程,只有每门课程所承担的能力和素质培养达到了预定目标值,学生毕业时才能够达到毕业要求[1]。“控制工程基础”作为机械学院本科生的一门重要专业基础课,是机械电子工程专业人才所需知识结构的重要组成部分,是实现机电产品快速准确控制的基础。该课程主要内容涉及控制系统的动态数学模型、时域瞬态响应分析、控制系统的频率分析、控制系统的稳定性分析、控制系统的误差分析和计算及控制系统的综合与校正。课程以机械运动作为主要控制对象,通过理论分析和软件工具对控制系统进行设计和分析。通过课程学习让学生能应用控制理论解决机械工程的实际问题[2,3]。在该课程的实际教学过程中,由于该课程具有理论性强、对数学基础要求高、学科交叉明显等特点,导致该门课程教学难度较大,学生学习中也存在一定困难。目前该门课程还处于以知识体系为导向的传统教学阶段,主要存在的问题是课程教学大纲没有体现与毕业要求的关联度和支撑度,课程的理论教学还是以教师为中心,教师讲授相关知识点同时结合少量实验,理论脱离工程实际,使得学生难以应用相关控制理论知识解决机械工程实际问题[4,5]。为了达到工程教育认证“以学生为中心,以素质培养为目标”的要求,按照工程教育认证要求建立毕业要求和课程目标的对应矩阵,每门课程都需要制定相应的课程目标和评价方法。“控制工程基础”课程主要内容是实现闭环控制系统的分析和校正,目前该门课程目标和评价方法等方面距离工程教育认证的要求还存在一定的差距,因此需严格按照工程教育认证的相关要求对该课程进行相应改革。

二基于工程教育认证的课程改革探索

课程体系确定之后,应当根据每门课程特点制定课程目标,落实到具体课程上是通过教师的课堂教学来完成课程目标,从而实现课程对相应毕业要求的支撑。因此基于工程教育认证的课程改革可以从具体课程教学目标的确定、课程目标具体实现方法及课程目标达成度评价标准制定这些方面着手,对于“控制工程基础”这门专业基础课程,具体可以从以下三个方面进行改革探索。

(一)教学大纲的修订按照工程教育认证要求确定专业的培养目标和毕业要求之后,应当开展相关专业主干课程的大纲的修订工作,课程大纲的制定一定要体现出课程对毕业要求的支撑,从而达到工程教育认证的要求。本专业制定的毕业要求对“控制工程基础”课程的要求是能支撑毕业要求12条中工程知识、问题分析和使用现代工具中具体的指标点。这就需要重新对课程大纲进行修订,“控制工程基础”课程大纲制定的关键是进行课程目标的分解和落实,课程目标主要包括知识目标和能力目标,通过课程目标的制定将毕业要求和具体教学内容联系起来,建立课程目标、教学内容和毕业要求的关系矩阵。知识目标应能掌握控制理论的核心内容,能力目标应能够应用所学理论知识进行控制系统的分析和设计。

(二)理论和实验教学方法的改进教学大纲制定后,应根据大纲要求进行课程教学,包括理论教学和实验教学两个方面。理论教学方面针对本课程理论性强的特点进行启发式教学,多结合机械工程控制实例进行讲解,比如学习了系统数学模型建立和响应分析相关章节后,结合电液伺服控制系统和数控机床进给控制系统等实际控制对象进行系统模型的建立,对系统进行时域和频域的性能分析,得出相应响应曲线。通过实例教学让学生明白所学的知识是如何应用到实际工程际中去的,激发学生的学习动力,加强学生工程应用能力的培养。通过实例教学培养学生解决复杂工程问题的能力,这是工程教育认证的重点关注的内容。实验教学方面根据课程特点提出控制箱仿真软件和实验箱相结合的实验方式。通过设计典型环节、一阶二阶系统的瞬态响应及系统的频率响应特性实验将理论教学和实验教学相结合。具体通过引入倒立摆系统控制相关实验,进行分组实验设计,细化实验达到的能力目标,通过相应实验设计让学生应用所学的控制方法实现倒立摆起摆和稳摆的具体控制任务,通过实验教学达到设定的相应课程能力目标。通过理论和实验教学方法的改进,实现课程目标的落实,实现对复杂工程问题解决能力的培养。同时随着思政教育与专业课程融合成为发展趋势,实际教学过程中可以充分地挖掘“控制工程基础课程”中蕴含的思想政治资源,通过具体的教学设计将马克思主义哲学思想融入专业课程的教学之中,通过教学实例将课程中相应的知识点和马克思主义哲学思想对应联系起来,充分利用马克思主义哲学的方法论推进专业课程的学习,发挥马克思主义哲学思想对该课程学习引领启发作用。

(三)课程考核及评价标准的制定根据工程教育认证的要求,应当对课程所培养能力的达成度进行评价和分析,这就需要根据课程的特点进行课程考核及评价标准的制定。该课程考核成绩主要由卷面成绩、平时成绩和实验成绩三部分组成,卷面考核要针对大纲中的课程目标进行考核,考试涉及的内容必须与制定的课程目标相对应,突出对控制相关知识的运用和对解决具体问题能力的考查。对于平时成绩和实验成绩要制定细化易行的评分标准,这是科学、合理考核的关键,是课程目标能否支撑毕业要求的关键点。评分标准要有导向性,对学生完成学习任务具有指导意义。综合课程考核形成课程达成度评价,为毕业要求达成度评价形成支撑,为课程持续改进提供基础。

三结论

总之,“控制工程基础”课程作为机械电子工程专业的核心专业课,在构建毕业生工程教育能力体系和毕业要求能力培养中起着关键作用,根据工程教育认证的要求,为保证该课程达到对毕业要求的能力和素质培养的支撑度,应当对该课程进行相应的改革,达到工程教育认证的要求。

参考文献

[1]蒋宗礼.工程教育认证引导高校工程教育改革之路[J].工业和信息化教育,2014(1):5-9,16.

[2]杨叔子,杨克冲,等.机械工程控制基础[M].武汉:华中科技大学出版社,2011.

[3]董景新,赵长德,等.控制工程基础[M].北京:清华大学出版社,

[4]周振华,陈耿彪,曹太山.工程教育专业认证背景下机械类“机械控制工程基础”课程教学改革研究[J].教书育人,2017,(15).

[5]景大雷.“机械控制工程基础”课程教学初探[J].科教导刊,2016,(13).

[6]丁孺琦,徐明,胡国良.工程教育认证背景下机电一体化系统设计课程改革[J].教育现代化,2018,5(22):81-83.

[7]王琬,田蒙奎,陈烨.工程教育认证模式下的过程装备与控制工程专业人才培养模式探索[J].教育现代化,2017,4(04):9-10.

作者:徐明 胡国良 丁孺琦 单位:华东交通大学

工程教育认证下的控制工程课程改革

2019/09/26 阅读:

推荐度:

免费复制文章