胡哲源 張煥龍 姜利英 鄭安平

鄭州輕工業(yè)學(xué)院電氣信息工程學(xué)院 河南鄭州 450002

2016年，我國(guó)正式成為《華盛頓協(xié)議》第18個(gè)成員。《華盛頓協(xié)議》是國(guó)際工程教育互認(rèn)協(xié)議中最具影響力的協(xié)議之一，加入其中對(duì)我國(guó)工程教育領(lǐng)域具有重要意義。工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證以學(xué)生為中心，強(qiáng)調(diào)成果導(dǎo)向的理念，通過(guò)質(zhì)量監(jiān)控和反饋機(jī)制持續(xù)促進(jìn)教育質(zhì)量的提高[1]。

自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)是工科中傳統(tǒng)的寬口徑專(zhuān)業(yè)，培養(yǎng)的人才具有適應(yīng)多種工業(yè)及科研領(lǐng)域的能力。隨著智能制造、工業(yè)4.0等一系列工業(yè)新形勢(shì)的誕生，傳統(tǒng)的教學(xué)培養(yǎng)方式已經(jīng)不能滿足當(dāng)代產(chǎn)業(yè)人才的需求。高校需要在教育模式上積極改進(jìn)和創(chuàng)新，以培養(yǎng)理論扎實(shí)、富于創(chuàng)新、實(shí)踐力強(qiáng)的新型復(fù)合人才。本文以自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)中重要的單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)課程為例，結(jié)合我校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)教育教學(xué)的實(shí)際情況，探討在工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證背景下如何設(shè)計(jì)和改進(jìn)課程體系，以支撐可以適應(yīng)新型人才培養(yǎng)模式的培養(yǎng)目標(biāo)。

1 自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的制訂

1.1 工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的要求

工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證要求人才培養(yǎng)必須有明確公開(kāi)的畢業(yè)要求，這些畢業(yè)要求應(yīng)能支撐培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成。認(rèn)證提出畢業(yè)要求要完全覆蓋工程知識(shí)、問(wèn)題分析、設(shè)計(jì)/開(kāi)發(fā)解決方案等12個(gè)點(diǎn)。

課程體系的設(shè)置是支持達(dá)成畢業(yè)要求的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其設(shè)計(jì)既要包括基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)課的要求，又要有工程實(shí)踐與畢業(yè)設(shè)計(jì)要求，還要涵蓋人文社科類(lèi)同期教育課程的要求。

1.2 培養(yǎng)目標(biāo)的制訂

自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)是我校傳統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)專(zhuān)業(yè)，專(zhuān)業(yè)設(shè)置時(shí)間早，師資穩(wěn)定，教育資源豐富，教學(xué)設(shè)施基本成熟。我校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)在發(fā)展的道路上，重視教學(xué)創(chuàng)新與改革。從教材的編寫(xiě)，到增加實(shí)踐課程的比重，自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)一直努力保持專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢(shì)和畢業(yè)生的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

同時(shí)，從工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的角度，我校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)在課程體系建設(shè)上還存在著一些不足，主要體現(xiàn)在一些課程設(shè)置與工程實(shí)際要求脫節(jié)、教師缺乏實(shí)際工程經(jīng)歷和經(jīng)驗(yàn)、學(xué)生缺少工程實(shí)訓(xùn)的平臺(tái)等方面。

在制訂工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證體系下的自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)時(shí)，要考慮到以上已有的教育資源和存在的不足，設(shè)置合理的課程體系，為學(xué)生達(dá)到畢業(yè)要求提供支持。認(rèn)證體系中指出，培養(yǎng)目標(biāo)是畢業(yè)生在畢業(yè)5年左右能夠達(dá)到的職業(yè)和專(zhuān)業(yè)成就，而畢業(yè)要求是學(xué)生畢業(yè)時(shí)所具備的知識(shí)技能。制訂的培養(yǎng)目標(biāo)需要從宏觀上給畢業(yè)要求的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)和制訂依據(jù)。

2 自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)課程體系設(shè)計(jì)思路

2.1 課程體系建設(shè)整體思路

依據(jù)工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的指導(dǎo)思想，結(jié)合我校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，借鑒國(guó)內(nèi)外自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)發(fā)展的優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)，制訂我校課程體系建設(shè)的整體思路如下。

以修訂的培養(yǎng)目標(biāo)及畢業(yè)要求為導(dǎo)向，以提高學(xué)生的綜合工程能力為核心，充分利用我校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)在紡織、煙草、儀器儀表等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，融入任務(wù)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)向的教學(xué)模式，增加并改進(jìn)實(shí)踐教學(xué)任務(wù)，建設(shè)我校特色鮮明、骨干課程線路清晰、實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容豐富的課程體系。

2.2 課程結(jié)構(gòu)

工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證體系中要求畢業(yè)要求需要覆蓋12項(xiàng)內(nèi)容，內(nèi)容強(qiáng)調(diào)了學(xué)生掌握工程技術(shù)技能的水平，同時(shí)也突出了要培養(yǎng)適應(yīng)畢業(yè)生職業(yè)發(fā)展所需的其他技能，如團(tuán)隊(duì)溝通、項(xiàng)目管理等。這對(duì)傳統(tǒng)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的課程結(jié)構(gòu)的改進(jìn)提出了更高的要求。

在充分調(diào)查和研究的前提下，根據(jù)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的實(shí)際工程需要，細(xì)化基礎(chǔ)課(如高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理)的教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)化骨干類(lèi)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，精簡(jiǎn)與工程實(shí)際和畢業(yè)要求脫節(jié)的專(zhuān)業(yè)課程，適當(dāng)引進(jìn)緊跟發(fā)展需要的特色專(zhuān)業(yè)課程。

2.3 教學(xué)方法

(1)以學(xué)生為中心。傳統(tǒng)教學(xué)多以教師為主導(dǎo)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)過(guò)程和教學(xué)評(píng)價(jià)，學(xué)生往往是被動(dòng)接受知識(shí)，缺少主動(dòng)參與學(xué)習(xí)的動(dòng)力。工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證注重以學(xué)生為中心的教育理念，具體體現(xiàn)在：圍繞學(xué)生制訂培養(yǎng)目標(biāo)，根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行教學(xué)質(zhì)量的評(píng)價(jià)，須考慮全體學(xué)生的學(xué)習(xí)效果等。

(2)開(kāi)展多種形式的教學(xué)方式。在保持傳統(tǒng)板書(shū)授課優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，充分利用多媒體、網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代教學(xué)手段。在課堂上加入圖片、動(dòng)畫(huà)、視頻等，可以活躍課堂氣氛，吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)注意力，同時(shí)能夠更好地幫助學(xué)生理解和記憶。在有條件課程上，可以用科技實(shí)物展示，更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)以致用。教師還應(yīng)積極嘗試慕課、翻轉(zhuǎn)課堂等新的課程教學(xué)模式，探索適應(yīng)培養(yǎng)目標(biāo)的教育方法。

(3)強(qiáng)化實(shí)踐課程。作為工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)，實(shí)習(xí)實(shí)踐對(duì)學(xué)生技能的培養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用?，F(xiàn)在很多課程設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，這類(lèi)實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生理解理論知識(shí)很有幫助，但對(duì)提升學(xué)生的工程操作能力及創(chuàng)新創(chuàng)造能力的幫助有限。在課程體系建設(shè)的過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)學(xué)生工程實(shí)踐的機(jī)會(huì)，通過(guò)校企合作等途徑，增加學(xué)生工程實(shí)踐的機(jī)會(huì)。

2.4 課程評(píng)價(jià)體系

工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證強(qiáng)調(diào)成果導(dǎo)向的教育理念，注重學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，課程的評(píng)價(jià)也需對(duì)此提供支撐。課程根據(jù)畢業(yè)要求進(jìn)行設(shè)置，評(píng)價(jià)方式要參照畢業(yè)要求的12個(gè)點(diǎn)，制訂公開(kāi)、明確的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

通常情況下，課程會(huì)以平時(shí)成績(jī)、期中成績(jī)、期末成績(jī)等按照一定的百分比進(jìn)行評(píng)價(jià)。我校的平時(shí)成績(jī)多以30%左右為占比。平時(shí)成績(jī)的占比可以根據(jù)課程特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，關(guān)鍵在于評(píng)價(jià)內(nèi)容的改進(jìn)?，F(xiàn)在很多課程的平時(shí)成績(jī)多以平時(shí)作業(yè)、考勤為主進(jìn)行評(píng)價(jià)，不足以對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程和實(shí)際能力有準(zhǔn)確的把握?？梢酝ㄟ^(guò)增加課堂討論、分組項(xiàng)目、課堂發(fā)表等形式，更加合理地對(duì)學(xué)生平時(shí)表現(xiàn)做出評(píng)價(jià)，增強(qiáng)學(xué)生解決工程問(wèn)題的能力。

3 工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證體系下的單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

3.1 單片機(jī)課程現(xiàn)狀

單片機(jī)課程是自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)以及其他如電子、通信等工科專(zhuān)業(yè)中重要的專(zhuān)業(yè)課，課程目標(biāo)是使學(xué)生熟悉單片機(jī)的基本原理，掌握單片機(jī)的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)、應(yīng)用等，可以利用單片機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)單控制項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)[2]。該課程同時(shí)具有較強(qiáng)的理論性、實(shí)踐性和應(yīng)用性，其課程設(shè)計(jì)對(duì)其他自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)課有較強(qiáng)的借鑒意義。

當(dāng)前的單片機(jī)課程教學(xué)多存在以下不足。(1)理論講授與實(shí)驗(yàn)課程結(jié)合不緊密，通常在連續(xù)講授大量?jī)?nèi)容的理論課之后，學(xué)生才有機(jī)會(huì)做實(shí)驗(yàn)，此時(shí)學(xué)生很難梳理清楚理論知識(shí)并應(yīng)用于實(shí)踐中。(2)教學(xué)內(nèi)容更新慢，缺少單片機(jī)在最新產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用，多使用教材上的例子進(jìn)行講解，學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中缺乏興趣。(3)實(shí)驗(yàn)多為基礎(chǔ)性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的編程能力、操作能力、創(chuàng)新能力等得不到較好的鍛煉。(4)考核方式單一，多為理論考核，采用筆試試卷的模式，對(duì)于單片機(jī)這樣一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程來(lái)說(shuō)，難以滿足對(duì)學(xué)生知識(shí)掌握情況全面的評(píng)價(jià)要求。在課程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮到以上現(xiàn)狀，基于工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.2 單片機(jī)課程的教學(xué)方法

在傳統(tǒng)課堂教學(xué)方法的基礎(chǔ)上，加入圖片、視頻、實(shí)物的演示，讓學(xué)生對(duì)單片機(jī)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用有更直觀的認(rèn)識(shí)。在實(shí)驗(yàn)課中，更多引入探究型實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)更能體現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)造性的實(shí)驗(yàn)，以增強(qiáng)學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。

為充分體現(xiàn)成果導(dǎo)向的理念，可以安排學(xué)生以組為單位完成項(xiàng)目式的任務(wù)，如3～4人一組。例如，可以提供簡(jiǎn)單的單片機(jī)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目題目，要求每組學(xué)生在一學(xué)期內(nèi)完成，每2周左右要求學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目進(jìn)度的發(fā)表和匯報(bào)，教師給出指導(dǎo)意見(jiàn)并做出評(píng)價(jià)。在此過(guò)程中，可以充分建立學(xué)習(xí)過(guò)程的評(píng)價(jià)機(jī)制，可以較為全面客觀地對(duì)學(xué)生整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行評(píng)價(jià)，記錄在平時(shí)成績(jī)中，這樣平時(shí)成績(jī)就不僅僅只通過(guò)常規(guī)作業(yè)和考勤衡量。

同時(shí)，可以引入學(xué)生互評(píng)的學(xué)習(xí)機(jī)制。以每?jī)芍艿捻?xiàng)目匯報(bào)為例，可以讓不同組學(xué)生相互提問(wèn)和評(píng)分。這種機(jī)制的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：讓學(xué)生更有學(xué)習(xí)的參與感，激發(fā)學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性；學(xué)生在互評(píng)中相互學(xué)習(xí)，更易找到不足、更快進(jìn)步；教師能夠從學(xué)生互評(píng)的過(guò)程中找到學(xué)生困惑的知識(shí)點(diǎn)，為改進(jìn)教學(xué)提供借鑒資料。

3.3 單片機(jī)課程的評(píng)價(jià)體系

我校的單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)課程由“30%平時(shí)成績(jī)和70%考試成績(jī)”組成。這種比例可以進(jìn)行一定調(diào)整，如增加平時(shí)成績(jī)的占比，以更好地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程。然而，成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)內(nèi)容比占比本身更為重要。

例如，平時(shí)成績(jī)的組成由原來(lái)僅有的作業(yè)和考勤，增加了平時(shí)項(xiàng)目發(fā)表、討論提問(wèn)的評(píng)價(jià)?？荚嚦煽?jī)的組成由原來(lái)單一的試卷分?jǐn)?shù)，增加了學(xué)期項(xiàng)目完成情況的評(píng)價(jià)。這樣的評(píng)價(jià)體系將更能體現(xiàn)出學(xué)生掌握單片機(jī)知識(shí)技能的水平。

課程的設(shè)計(jì)要對(duì)工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證中畢業(yè)要求的12個(gè)指標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行支撐，相關(guān)課程對(duì)于指標(biāo)點(diǎn)的分解非常重要。例如畢業(yè)要求中的第3個(gè)指標(biāo)點(diǎn)設(shè)計(jì)/開(kāi)發(fā)解決方案，單片機(jī)課程的學(xué)期項(xiàng)目就可以設(shè)計(jì)完成對(duì)于指標(biāo)點(diǎn)內(nèi)容的分解。通過(guò)設(shè)計(jì)具體的、緊跟社會(huì)需求的項(xiàng)目，如智能電器、防霧霾產(chǎn)品等，學(xué)生可以鍛煉產(chǎn)品設(shè)計(jì)的能力、撰寫(xiě)方案的能力等，從而使課程的學(xué)習(xí)對(duì)于這一指標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行支撐。

3.4 增強(qiáng)單片機(jī)課程實(shí)踐

課程在改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，還可以鼓勵(lì)學(xué)生參加各類(lèi)電子設(shè)計(jì)大賽，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)力。競(jìng)賽取得的經(jīng)驗(yàn)和成績(jī)不僅對(duì)參賽學(xué)生本身有著積極的促進(jìn)作用，也利于創(chuàng)造更好的教學(xué)氛圍，激發(fā)更多學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。給學(xué)生提供更多的企業(yè)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)機(jī)會(huì)，真正讓學(xué)生參與到單片機(jī)產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)中，提高學(xué)生設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

4 結(jié)語(yǔ)

本文基于工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的指導(dǎo)要求，結(jié)合教學(xué)經(jīng)驗(yàn)及我校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)教學(xué)的實(shí)際情況，以單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)課程為例，對(duì)課程體系建設(shè)進(jìn)行了討論，為自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的課程建設(shè)提供建設(shè)性依據(jù)。以培養(yǎng)目標(biāo)及畢業(yè)目標(biāo)為導(dǎo)向，通過(guò)改進(jìn)教學(xué)方法、改善課程評(píng)價(jià)體系、增強(qiáng)工程實(shí)踐內(nèi)容等，為培養(yǎng)具有解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力的畢業(yè)生提供支持。

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