摘要：根據(jù)自動(dòng)化專業(yè)按工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求積極推進(jìn)專業(yè)建設(shè)要求。本文根據(jù)本校當(dāng)前“自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)”課程的現(xiàn)實(shí)情況，分析其不足之處，并提出其建設(shè)的總體方案：從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和考核機(jī)制等方面敘述了課程建設(shè)的具體方法和途徑，提出了以培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際工程問題的能力為最終目標(biāo)的課程建設(shè)思路。

關(guān)鍵詞：工程教育工程認(rèn)證；自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)；課程建設(shè)

1概述

工程教育專業(yè)認(rèn)證是國(guó)際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，也是實(shí)現(xiàn)工程教育國(guó)際互認(rèn)和工程師資格國(guó)際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)［13］。

工程教育專業(yè)認(rèn)證要求專業(yè)課程體系設(shè)置、師資隊(duì)伍配備、辦學(xué)條件配置等都圍繞學(xué)生畢業(yè)能力達(dá)成這一核心任務(wù)展開，并強(qiáng)調(diào)建立專業(yè)持續(xù)改進(jìn)機(jī)制和文化以保證專業(yè)教育質(zhì)量和專業(yè)教育活力。

“自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)”是大學(xué)本科三年級(jí)在修完專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)課后的一門綜合類專業(yè)課程，具有涉及專業(yè)知識(shí)廣，檢驗(yàn)學(xué)生科研綜合能力的一門社會(huì)實(shí)踐類課程。隨著機(jī)器人技術(shù)、人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)面臨著新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，培養(yǎng)適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要的高素質(zhì)自動(dòng)化專業(yè)人才顯得尤為緊迫。

2建設(shè)內(nèi)容

“自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)”是基于多門類學(xué)科知識(shí)的一門綜合類學(xué)科，其目的是檢驗(yàn)并提高學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力。

二維通用機(jī)械手是一種可仿人操作、可自動(dòng)控制、重復(fù)編程、能在二維平面內(nèi)完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)越來越高，一些重復(fù)的工作由機(jī)械手遠(yuǎn)程控制或自動(dòng)完成不僅可提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本，同時(shí)也可以避免一些人不能接觸的某些物質(zhì)對(duì)從業(yè)者身體造成傷害［45］。所以本課程以平面二維機(jī)械手為例，試述“自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)”的課程建設(shè)。

2.1二維平臺(tái)系統(tǒng)介紹

2.1.1系統(tǒng)構(gòu)成

2.1.2技術(shù)指標(biāo)

2.1.2.1工業(yè)計(jì)算技術(shù)指標(biāo)

（1）集成式機(jī)箱；

（2）IntelH81工控主板；

（3）IntelI54590處理器；

（4）8GDDR31600MHZ內(nèi)存；

（5）240G固態(tài)硬盤；

（6）19英寸顯示器。

2.1.2.2運(yùn)動(dòng)控制卡指標(biāo)

（1）兩軸伺服/步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制卡；

（2）32位PCI總線，即插即用；

（3）硬件算法支持直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)功能；

（4）支持梯形、S形加減速曲線，加減速時(shí)間可編程；

（5）脈沖輸出支持脈沖/方向和雙脈沖兩種模式；

（6）編碼器輸入支持脈沖/方向模式、A/B相模式；

（7）每軸輸出最大脈沖頻率1MHz，編碼器最大脈沖輸入頻率1MHz；

（8）數(shù)字I/O口8進(jìn)8出。

2.1.2.3傳動(dòng)機(jī)構(gòu)指標(biāo)

X軸指標(biāo)：

型號(hào)：CF8610C440

模組寬度：86mm

軌道長(zhǎng)度：440mm

模組全長(zhǎng)：540mm

最大行程：330mm

定位精度：0.03mm

導(dǎo)程：10mm

最大運(yùn)行速度：500mm/s

重量：8.4kg

Y軸指標(biāo)：

型號(hào)：CF6010C300

模組寬度：60mm

軌道長(zhǎng)度：300mm

模組全長(zhǎng)：370mm

最大行程：180mm

定位精度：0.03mm

導(dǎo)程：10mm

最大運(yùn)行速度：500mm/s

重量：2.7kg

前修課程：電路基礎(chǔ)、單片機(jī)原理、電機(jī)與拖動(dòng)、電力拖動(dòng)基礎(chǔ)、電力電子技術(shù)。

后續(xù)支撐：畢業(yè)設(shè)計(jì)

課程思政設(shè)計(jì)：本課程是為自動(dòng)化專業(yè)本科生實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的重要組成部分，是一門完整的實(shí)踐操作性課程，致力培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)能力和創(chuàng)新意識(shí)，使學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，觀察、分析、解決問題的能力。鼓勵(lì)學(xué)生建立學(xué)習(xí)報(bào)國(guó)的信念。通過本案例的講述，讓學(xué)生樹立學(xué)習(xí)報(bào)國(guó)的信念，教會(huì)學(xué)生克服困難的勇氣與決心。

2.2課程簡(jiǎn)介

課程定位：旨在培養(yǎng)適應(yīng)21世紀(jì)科技發(fā)展需要，綜合素質(zhì)高，具有堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)和創(chuàng)新能力，能夠在自動(dòng)化領(lǐng)域從事系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)運(yùn)行、科技開發(fā)及研究等方面工作的高級(jí)工程技術(shù)人才。

課程內(nèi)容：本書講述了自動(dòng)化專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)，介紹了自動(dòng)化專業(yè)的特點(diǎn)及就業(yè)知識(shí)需求，并結(jié)合不同的研究方向提供了自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)的實(shí)例選題及實(shí)驗(yàn)步驟，啟發(fā)式指導(dǎo)自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生自行查找資料，自行設(shè)計(jì)、實(shí)施，并最終完成系統(tǒng)任務(wù)。

核心學(xué)習(xí)成效：進(jìn)一步掌握和鞏固自動(dòng)化專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容，全面了解實(shí)際自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法、調(diào)試方法等，使得學(xué)生充分了解控制系統(tǒng)的性能、指標(biāo)、內(nèi)容及要求，以便明確系統(tǒng)應(yīng)完成的任務(wù)。培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用基礎(chǔ)理論知識(shí)和專業(yè)知識(shí)去解決實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)問題的能力。

教學(xué)方法：（1）注重培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，善于創(chuàng)設(shè)情境，充分利用多媒體教學(xué)；（2）采用多種教學(xué)模式，以學(xué)生為主體，理論與實(shí)踐相結(jié)合，變抽象教學(xué)為形象教學(xué)。

2.2.1課程目標(biāo)

目標(biāo)1：基于本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解過程參數(shù)的測(cè)量原理和測(cè)量方法，掌握一般控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模方法，簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法、整定方法，并能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)對(duì)相關(guān)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)、比較和綜合。

支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)：能夠進(jìn)行自動(dòng)化裝置及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)。

目標(biāo)2：基于本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生熟悉先進(jìn)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理，了解控制系統(tǒng)的發(fā)展動(dòng)態(tài)和新成果，并能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析過程的影響因素，獲得有效結(jié)論。

支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)：能夠根據(jù)自動(dòng)化工程領(lǐng)域中研究對(duì)象的特征，選擇研究路線，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。

2.2.2教學(xué)內(nèi)容

課程主要內(nèi)容如下，分八個(gè)章節(jié)：

第一章：運(yùn)動(dòng)控制卡驅(qū)動(dòng)安裝，硬件結(jié)構(gòu)及手動(dòng)運(yùn)動(dòng)功能編程；第二章：運(yùn)動(dòng)控制卡回原點(diǎn)功能編程；第三章：運(yùn)動(dòng)控制——IO讀寫功能及報(bào)警程序編寫；第四章：運(yùn)動(dòng)控制——高速計(jì)數(shù)器功能（讀磁柵尺）；第五章：定長(zhǎng)控制功能；第六章：運(yùn)動(dòng)控制——直線插補(bǔ)功能；第七章：運(yùn)動(dòng)控制——圓弧插補(bǔ)功能；第八章：運(yùn)動(dòng)控制——綜合運(yùn)動(dòng)功能（畫四邊形和圓弧）。

2.2.3教材與學(xué)習(xí)資源

課程教材：《二維平臺(tái)系統(tǒng)配套課程》。

參考書目：《自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)》（張?zhí)m勇，清華大學(xué)出版社，2015）；《MATLABR2016a控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真35個(gè)案例分析》（李曉東，清華大學(xué)出版社，2018）；《機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與MATLAB仿真：基本設(shè)計(jì)方法》（劉金琨，清華大學(xué)出版社，2016）。

教學(xué)條件：授課教師有多年自動(dòng)化領(lǐng)域行業(yè)經(jīng)驗(yàn)和多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行二維平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制教學(xué)。學(xué)校教學(xué)樓具有智慧教室。

考核內(nèi)容：運(yùn)動(dòng)控制的綜合功能編程，通過畫四邊形和圓弧的動(dòng)作，對(duì)控制卡的編程有一個(gè)全面、系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。也是以上章節(jié)的知識(shí)總結(jié)。學(xué)完本章后，學(xué)生可以編寫基本的IPC控制程序。

分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

2.2.4評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

優(yōu)秀（90～100分）：態(tài)度認(rèn)真，實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)充分、實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_、實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范，實(shí)驗(yàn)結(jié)果正確，實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容完整規(guī)范。方法具有創(chuàng)新性。

良好（80～89分）：態(tài)度認(rèn)真，實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)比較充分、實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_、實(shí)驗(yàn)操作比較規(guī)范，實(shí)驗(yàn)結(jié)果正確，實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容比較完整規(guī)范。

中等（70～79分）：態(tài)度比較認(rèn)真，實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)比較充分、實(shí)驗(yàn)?zāi)康妮^明確、實(shí)驗(yàn)操作比較規(guī)范，實(shí)驗(yàn)結(jié)果正確，實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容比較完整規(guī)范。

及格（60～69分）：態(tài)度比較認(rèn)真，實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)比較充分、實(shí)驗(yàn)?zāi)康幕久鞔_、實(shí)驗(yàn)操作基本規(guī)范，實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本正確，實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容不是很完整規(guī)范。

不及格（0～59分）：態(tài)度不認(rèn)真，無實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟幻鞔_或?qū)嶒?yàn)操作不規(guī)范、實(shí)驗(yàn)結(jié)果不正確，實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容不完整。

2.2.5課程的評(píng)價(jià)與持續(xù)改進(jìn)機(jī)制

課程考核結(jié)束后，任課教師將會(huì)對(duì)本課程的畢業(yè)要求達(dá)成度進(jìn)行相應(yīng)的分析。

主要根據(jù)學(xué)生的課程考實(shí)驗(yàn)成績(jī)、平時(shí)作業(yè)和課堂表現(xiàn)的結(jié)果進(jìn)行分析。

專業(yè)負(fù)責(zé)人及課程目標(biāo)達(dá)成評(píng)價(jià)小組會(huì)對(duì)任課教師的課程教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度分析材料進(jìn)行審核。

教師應(yīng)根據(jù)課程目標(biāo)達(dá)成情況、分析結(jié)果，改進(jìn)相應(yīng)教學(xué)方法、內(nèi)容、考核等環(huán)節(jié)，以便學(xué)生更好地達(dá)到畢業(yè)要求的能力。

本課程為自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)必修課，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)隨著學(xué)科的不斷發(fā)展進(jìn)行必要調(diào)整。

3建設(shè)結(jié)果

基于以上建設(shè)，該課程在教學(xué)過程中引起了學(xué)生的極大興趣，促進(jìn)了學(xué)生的積極性和主觀能動(dòng)性，極大地提高了教學(xué)質(zhì)量。

結(jié)語(yǔ)

工程教育認(rèn)證其目的是培養(yǎng)符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的工程人才，本文以“自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)”這門課為例進(jìn)行了有益的探索和實(shí)踐。從建設(shè)效果來看吸引了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性，尤其是大幅提升了學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)來處理工程實(shí)際問題的能力，提高了教學(xué)質(zhì)量、擴(kuò)大了學(xué)生就業(yè)，得到了用人單位好評(píng)。

參考文獻(xiàn)：

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［3］工程教育認(rèn)證視角下材料類本科專業(yè)工程倫理教育探討——以南京工程學(xué)院材料科學(xué)與工程專業(yè)為例［J］.西部素質(zhì)教育，2023（11）：97101.

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［5］鄭鑫鑫，曹榮敏，侯忠生.基于RBF的直線電機(jī)二維平臺(tái)無模型自適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)控制［J］.控制工程，2023，30（10）：18811890.

作者簡(jiǎn)介：劉子龍（1972—），男，博士，副教授，上海理工大學(xué)光電信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院自動(dòng)化系，研究方向：控制理論與控制工程。