陳秀梅 黃民 彭寶營 劉忠和

摘要：工程教育認證是一種以培養(yǎng)目標和畢業(yè)出口要求為導向的合格性評價，其核心就是要確認工科專業(yè)畢業(yè)生達到行業(yè)認可的既定質量標準要求。一個專業(yè)的課程體系又是實現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)目標的具體步驟。每門課程的教學效果直接影響畢業(yè)生的質量，參照工程教育認證標準，根據機械控制工程課程的特點及教學中存在的問題，基于學生成果的教、學、評價，對課程的教學大綱進行了修訂，修改和補充相關教學內容，采取形式多樣的教學方式和方法作為達成畢業(yè)要求的途徑，以期能夠達到優(yōu)秀的教學效果及評價。

關鍵詞：工程教育認證；機械控制工程；培養(yǎng)目標；教學大綱

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）17-0148-03

一、背景

工程教育認證是國際通行的工程教育質量保障制度，也是實現(xiàn)工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎。1989年，美國工程與技術認證委員會、加拿大工程師學會、英國工程委員會、澳大利亞工程師學會、愛爾蘭工程師學會、新西蘭職業(yè)工程師學會六國的民間工程團體簽訂了《華盛頓協(xié)議》。近年來，《華盛頓協(xié)議》在工程領域中的影響力不斷擴大，南非、日本、新加坡等多國紛紛簽約該協(xié)議成為成員國。2013年6月，中國成為《華盛頓協(xié)議》的預備成員。

2016年6月，在吉隆坡召開的國際工程聯(lián)盟大會上，中國成為《華盛頓協(xié)議》的正式會員國[1]，標志著我國高等工程教育得到國際認可。中國納入國際工程教育認證體系，人才培養(yǎng)質量評價標準與國際接軌[2]?！度A盛頓協(xié)議》逐漸成為國際上公認的專業(yè)化程度最高、權威性最高的高等工程教育專業(yè)互認協(xié)議[3]。2016年，北京信息科技大學機械設計制造及其自動化專業(yè)通過了工程教育認證，機械控制工程是本專業(yè)的一門學科基礎教育必修課，本課程團隊根據專業(yè)認證要求對該課程的教學進行了改革探討，修訂了課程教學大綱，增加了反映新知識、新技術的教學內容，豐富了教學方式和方法，增添了畢業(yè)要求的達成途徑。

二、修訂機械控制工程課程教學大綱

（一）專業(yè)培養(yǎng)目標

機械設計制造及其自動化專業(yè)的培養(yǎng)目標是：培養(yǎng)在機械工程及相關領域從事機電產品及系統(tǒng)的工程設計、技術開發(fā)及生產運行管理等相關工作的應用型高級工程技術人才。學生畢業(yè)5年后，預期能夠成為機械工程及相關行業(yè)的高素質工程應用型技術人才，熟悉本專業(yè)國內外最新技術，能夠獨立解決復雜的工程技術問題，在機械工程或相關領域能獨立完成所負責的工作，具有在項目中擔任技術骨干的能力和水平。

（二）機械控制工程課程的性質及定位

一個專業(yè)的課程體系要符合專業(yè)的培養(yǎng)目標，本專業(yè)的培養(yǎng)目標定位在高素質工程應用型技術人才——為企業(yè)服務、為企業(yè)輸送人才，因此就應該以企業(yè)為導向培養(yǎng)人才，以“畢業(yè)生在企業(yè)中的能力”為導向。機械控制工程課程課程是以經典控制論為理論基礎，研究機械工程中廣義系統(tǒng)的動力學問題，是機械設計制造及其自動化專業(yè)的一門學科基礎教育必修課。

本課程的主要任務是通過課程教學與實驗環(huán)節(jié)講授控制理論的基礎知識，掌握機電系統(tǒng)數學模型的建立及動、靜特性的分析計算方法，培養(yǎng)初步分析設計系統(tǒng)的能力。從培養(yǎng)高級機械工程應用型人才的全局出發(fā)，本課程不僅為學生學習相關技術基礎和專業(yè)課程起到承前啟后的作用，同時，還為今后從事機械設備的設計、控制和研究工作，起到增強適應能力和提高其開發(fā)創(chuàng)新能力的作用。

（三）教學大綱的修訂

本課程對先開課程的要求：掌握和熟練應用理論力學、電工技術基礎、電子技術基礎等相關知識理論建立系統(tǒng)的數學模型，掌握復變函數與積分變換理論知識，對進行系統(tǒng)的時域分析、頻域分析打下基礎。教學大概修訂原則是：根據本課程的先開課程要求，考慮到其理論知識的理論性、系統(tǒng)性強，增加貼近生產、生活實際的內容，剔除過時的陳舊知識；聚焦發(fā)展創(chuàng)新前沿，實施智能制造系統(tǒng)，培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的人才。

（四）在課程中增加計算機技術的應用知識，利用Matlab數學應用軟件，提升學生的能力與素質

在教學過程中，教和學是相輔相成的，教師可以通過理論教學為學生傳授知識，但是學生的能力培養(yǎng)僅僅靠教師的課堂講授是不能解決問題的，因此通過增加學生的課堂主動參與環(huán)節(jié)，在課堂上采用實踐教學、項目研究、仿真分析、研討交流等手段增加教學方式和方法，提高學生的學習興趣，增加學生學習的主動性，以利于畢業(yè)要求的達成。

三、畢業(yè)要求

根據工程教育認證的畢業(yè)要求，考慮到機械控制工程課程的性質及教學內容，我校機械設計制造及其自動化專業(yè)將畢業(yè)要求指標點進行分解，本課程的畢業(yè)要求包括：（1）掌握用于解決復雜工程問題所需的相關計算機應用技術和控制理論與技術知識。（2）掌握用于解決復雜工程問題所需的相關工程測試及信息處理與管理科學基礎等知識。（3）能夠應用相關測試與控制基本原理，識別、表達，并通過文獻研究分析復雜工程問題中的相關問題，以獲得有效結論。（4）能夠在測試與控制等領域設計針對復雜工程問題的解決方案，制定相應的信號采集和控制方案，并體現(xiàn)創(chuàng)新意識。（5）基于科學原理運用科學方法對復雜工程問題中的電工與電子問題及其他工程問題進行研究，包括設計實驗、建立模型、分析與解釋數據。（6）掌握科學計算軟件的使用方法，選擇科學計算軟件對復雜工程問題進行建模，對其預測和模擬，并理解其局限性。

四、教學目標與達成途徑

本課程的主要內容包括：控制系統(tǒng)的組成、分類及基本工作原理；控制系統(tǒng)數學模型——微分方程的建立方法，典型環(huán)節(jié)的傳遞函數，方框圖的簡化方法；控制系統(tǒng)的時間響應概念，一階、二階系統(tǒng)時間響應分析，二階系統(tǒng)的單位階躍響應，時域性能指標及控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差計算方法；控制系統(tǒng)的頻率特性概念、典型環(huán)節(jié)的頻率特性表示方法——乃奎斯特曲線、對數頻率特性，控制系統(tǒng)瞬態(tài)響應指標和頻率響應指標的關系；控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的判斷方法——代數判據、幾何判據，控制系統(tǒng)穩(wěn)定性充分必要條件；理解控制系統(tǒng)穩(wěn)定性概念及相對穩(wěn)定性；掌握閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析；控制系統(tǒng)校正方式——串聯(lián)校正、反饋校正；理解控制系統(tǒng)校正的概念、實質和方法。鼓勵教師采用多媒體教學、黑板板書、工程案例教學、工程實踐項目等多種教學手段，結合自身研究方向，增補反映本專業(yè)前沿發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢的有關新技術的內容[4]，將實際工程的案例應用于課堂的教學過程，增加學生學習的興趣；教師在課堂教學中為學生展示實踐活動成果設置專門的時間，以激發(fā)學生的主動學習精神；學生以小組為單位，項目研討、課堂討論等多種方式，輔以在任務驅動下的實踐教學活動，提高學生們的工程意識與實踐技能；對重點、難點章節(jié)（如：系統(tǒng)的時間響應、頻率響應、PID校正等）應安排項目作業(yè)，培養(yǎng)學生解決實際問題的綜合能力。

（一）知識

通過課堂講授、研討課和布置課外作業(yè)，掌握物理系統(tǒng)的數學模型建立，通過積分變換的方法求解傳遞函數；掌握控制系統(tǒng)時間響應及穩(wěn)態(tài)誤差分析，了解瞬態(tài)響應及穩(wěn)態(tài)響應的性能指標，通過各個性能參數能夠分析系統(tǒng)的快速性及準確性；掌握控制系統(tǒng)的頻率特性及穩(wěn)定性分析，通過頻域分析了解系統(tǒng)的頻域指標，并分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性；掌握控制系統(tǒng)的綜合與校正的方法及實質。教學目標是通過本課程的學習使學生能以動態(tài)（即動力學）的觀點而不是靜態(tài)觀點去看待一個機械工程系統(tǒng)；從整體的而不是分離的角度，從整個系統(tǒng)中的信息之傳遞、轉換和反饋等角度來分析系統(tǒng)的動態(tài)行為；學生能夠達到結合工程實際，應用經典控制論中的基本概念和基本方法來分析、研究和解決其中的問題，并為將來進一步學習有關課程及進行研究工作奠定基礎。

（二）能力

通過項目學習、課堂研討，掌握機械動力學系統(tǒng)中的建模方法，并能通過傳遞函數進行系統(tǒng)的分析，具有初步建立機械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)數學模型及性能分析的能力；使學生能以動態(tài)、系統(tǒng)的觀點而不是靜態(tài)觀點去看待一個機械工程系統(tǒng)，初步具備系統(tǒng)的分析與管理意識和能力。學生自行組建3—4人的項目小組，通過項目學習、計算機編程軟件學習，完成機械系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)的時間響應、頻率響應、PID校正分析報告，培養(yǎng)學生計算機應用能力及團隊合作能力。

（三）認知

通過實驗操作和項目學習，使學生能夠達到結合工程實際，應用經典控制論中的基本概念和基本方法來分析、研究和解決其中的問題；培養(yǎng)學生以動態(tài)的觀點而不是靜態(tài)觀點去看待一個機械工程系統(tǒng)；從整體的而不是分離的角度，從整個系統(tǒng)中的信息之傳遞、轉換和反饋等角度來分析系統(tǒng)的動態(tài)行為，樹立系統(tǒng)管理的基本思想。

五、結論

工程教育認證的核心是合格認證和能力導向，是基于學生成果的教、學、評價，根據制定的培養(yǎng)目標，細化要求，達成評價，持續(xù)改進[5]，形成結果導向的教學模式，以形成持續(xù)改進的質量保障機制。課程是實現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求的具體步驟，課程的知識點和能力點是否可以實現(xiàn)培養(yǎng)目標、如何實現(xiàn)，以及學生的素質是否具備，都取決于課程的教學大綱、教學內容、教學方法等具體細節(jié)的實施，同時，教師不斷對照培養(yǎng)標準，對學生的學習成果評估進行反思，達到對未來教和學活動的改進與提高，以便使學生畢業(yè)后能夠具備的基本素質，擁有要求的專業(yè)能力。

參考文獻：

[1]王紅軍，樊曉雪.地方高校機械類專業(yè)工程教育認證的思考和實踐[J].高教學刊，2017，（4）：27-31.

[2]陳秀梅，王紅軍，鐘建琳，劉忠和.面向工程教育認證的機械設計制造及其自動化專業(yè)培養(yǎng)目標的研究與探討[J].教育現(xiàn)代化，2017，（11）.

[3]姚韜，王紅，余元冠.我國高等工程教育專業(yè)認證問題的探究——機遇《華盛頓協(xié)議》的視角[J].大學教育科學，2014，4（4）：28-32.

[4]萬林林，伍俏平，鄧朝暉.工程教育專業(yè)認證下機械制造裝備設計課程改革[J].當代教育理論與實踐，2015，（4）：40-42.

[5]穆浩志，李克旺，牛興華等.基于工程教育認證的機械基礎系列課程教學設計與實踐[J].中國輕工教育，2015，（5）：66-70.