基于“卓越計劃”的一年級專業(yè)課程體系建設與實踐

雷旭 汪貴平 周熙煒 王會峰

[摘要] 文章依據(jù)“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”對卓越工程師培養(yǎng)的通用標準要求，充分借鑒CDIO的教學理念與標準，針對自動化專業(yè)一年級學生構建了專業(yè)課程體系的一級項目——“企業(yè)自動化實踐入門”。提出基于項目的教學組織原則和能力考查的評價體系，以典型案例建設為主線，通過對項目培養(yǎng)目標設置、課程體系內(nèi)容建設和考核評價體系的改革實踐過程，從一年級開始培養(yǎng)學生的工程意識、工程素質(zhì)和工程實踐能力，進而探索“卓越計劃”中低年級課程體系的建設與實踐。

[關鍵詞] 卓越工程師 自動化專業(yè) 一級項目

本文的研究成果來源于陜西高等教育教學改革研究項目重點攻關項目——“構建自動化專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)創(chuàng)新實踐教學體系的研究與實踐”（No.11BG08）。

引 言

為貫徹落實黨中央、國務院作出的走中國特色新型工業(yè)化道路、建設創(chuàng)新型國家、建設人力資源強國等重大戰(zhàn)略部署，教育部聯(lián)合有關部門和行業(yè)協(xié)會共同組織實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”（以下簡稱“卓越計劃”），我校被批準列入首批61所試點高校，自動化專業(yè)是我校第一批加入“卓越計劃”的專業(yè)之一。

根據(jù)“卓越計劃”的要求，我們制訂了自動化專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)方案和培養(yǎng)矩陣。同時，結合對自動化專業(yè)課程建設與改革探索的經(jīng)驗，以“卓越計劃”為契機，對我校自動化專業(yè)的課程體系進行了系統(tǒng)的改革。

新的培養(yǎng)計劃結合我校交通運輸行業(yè)背景，以培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新性人才為目標，在充分研究和吸收CDIO國際工程教育理念[1]的基礎上，將課程體系組織劃分為三級：一級項目貫穿于每個學年，以若干專業(yè)實踐課組成多個設計和研究項目，使學生系統(tǒng)地得到構思、設計、實現(xiàn)、運作的整體訓練；二級項目以自動化專業(yè)相關課程群為基礎，作為一級項目的支撐，主要培養(yǎng)學生綜合應用相關課程知識的能力，特別注重學生的創(chuàng)新思維能力和終身學習能力的培養(yǎng)；三級項目基于具體的單門課程，根據(jù)教學需要設立小規(guī)模實踐項目，使學生加深對課程知識的理解與應用。

針對傳統(tǒng)課程體系在低年級階段實踐環(huán)節(jié)缺失的問題，在“卓越計劃”的課程建設中面向一年級新生設計了“企業(yè)自動化實踐入門”一級項目。該項目以引導學生主動研究、分析解決問題，激發(fā)學生的專業(yè)學習興趣為目的，初步培養(yǎng)學生專業(yè)實踐的基本能力，為進一步促進學生工程能力的提高打下基礎。

面向一年級新生的專業(yè)課程體系建設目標

根據(jù)自動化專業(yè)培養(yǎng)體系的特點[2]，結合“卓越計劃”對卓越工程師培養(yǎng)的通用標準要求[3]，“企業(yè)自動化實踐入門”課程項目的主要目標是初步建立學生的工程職業(yè)道德、工程質(zhì)量意識，初步培養(yǎng)交流協(xié)作能力，使學生初步學會如何應用理論知識解決實際問題，鍛煉在實踐中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力

“企業(yè)自動化實踐入門”將圍繞自動化專業(yè)領域內(nèi)理論知識要求低、入門較容易的低壓電器、電氣控制系統(tǒng)和電氣可編程序控制器等相關知識點展開，設置相應的實踐課程，組成貫穿整個學年的課程體系。

“企業(yè)自動化實踐入門”一級項目內(nèi)容

依據(jù)課程體系的建設目標，結合自動化專業(yè)知識體系的特點和多年教學經(jīng)驗，在充分尊重低年級學生對專業(yè)知識探索過程的認知規(guī)律基礎上，我們在一年級階段設計了四門相關實踐課程，第一學期的自動化學科概論和自動化實踐初步，作為一級項目的基礎準備課程；第二學期的電氣系統(tǒng)設計與實踐入門和企業(yè)自動化綜合實驗，作為一級項目的重點深化實踐課程。

自動化學科概論以概述性的講授為主，計22學時，主要從自動化科學與技術學科的層面來審視、介紹本科自動化專業(yè)所要學習的內(nèi)容，使學生在剛剛走入學校大門后便逐步對自己的專業(yè)和領域有所了解，激發(fā)學生對自己專業(yè)的學習興趣，以此為契機逐步引導他們主動發(fā)掘自己在本專業(yè)領域的發(fā)展方向。

自動化實踐初步是一門新設計的以學生動手實踐為主的課程，計48學時，其中基本知識講授不超過18學時，剩余30學時要求學生親自動手完成實驗。課程內(nèi)容緊密圍繞“一個軟件”、“兩個系統(tǒng)”和“三個基礎”展開。其中，“三個基礎”是指電子元器件的基礎知識、低壓電器的基礎知識和常用電子儀器的基本使用方法；“兩個系統(tǒng)”是指典型電氣控制系統(tǒng)和典型溫度控制系統(tǒng)；“一個軟件”是指CAD電氣設計軟件。自動化實踐初步旨在提高學生的動手能力，通過有代表性的實踐環(huán)節(jié)訓練，使剛入校的新生能夠初步具備自動化控制系統(tǒng)的設計和調(diào)試能力，為后續(xù)四年的專業(yè)學習打下實踐基礎。

電氣系統(tǒng)設計與實踐入門是以自動化專業(yè)傳統(tǒng)課程體系中的PLC原理及應用課程為基礎改革而來的新課程，計36學時，其中知識講授不超過10學時，實驗26學時。課程重點強調(diào)“入門”和“實踐”，在PLC原理及應用課程基礎上，摒棄了與后續(xù)理論課程相關性較大的知識點，精煉出關于電氣系統(tǒng)控制的入門知識。課程結合第一學期兩門基礎準備課程的知識和實踐的鋪墊，使學生在不必掌握過深的理論知識前提下先進行動手實踐，在一年級就能接觸到較為簡單的電氣控制系統(tǒng)，學會編寫一些簡單的PLC程序，在實踐中體會發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的過程。

企業(yè)自動化綜合實驗是一門新設計的獨立實驗課程，學時2周。課程沒有理論講授內(nèi)容，2周時間全部在實驗室進行。企業(yè)自動化綜合實驗是在前三門課程基礎上的深化，也是“企業(yè)自動化實踐入門”一級項目的核心。課程的內(nèi)容是要求學生自行完成一個典型電氣控制系統(tǒng)的方案設計、線路設計、程序設計、模擬調(diào)試、實踐驗證、結果分析和總結報告。要求學生3人組成一個小組，以小組為單位分工協(xié)作。

課程采取典型案例導向式教學模式，在學期一開始就布置綜合實驗項目選題，讓學生能夠利用課余時間對選題進行深入分析和資料收集，以充分理解選題的背景，并且鍛煉對專業(yè)項目課題分析的能力。在集中的2周時間內(nèi)，完成設計、模擬調(diào)試、實驗和總結等內(nèi)容。作為一門綜合性很強的課程，使學生通過一段時間集中地訓練深刻體會一個系統(tǒng)從想法變成現(xiàn)實的全過程，培養(yǎng)卓越工程師的基本素養(yǎng)；通過團隊協(xié)作完成課程任務可以初步鍛煉學生的溝通和協(xié)作能力，為后續(xù)多項綜合實驗課奠定基礎；雖然一年級階段所能完成的系統(tǒng)相對簡單，但學生經(jīng)過項目的錘煉，尤其是項目組織、文檔整理等專業(yè)外工作的過程，逐步深化他們的工程意識。

多位一體的教學形式

為了充分實現(xiàn)“卓越計劃”提出的“寬厚、復合、創(chuàng)新、實踐”的人才培養(yǎng)模式[4]，改變以往教學手段單一的弊端，我們?yōu)檎n程一級項目設計了以講座參觀為鋪墊、課堂實驗與課后實驗相促進、總結交流與教師點評再升華的多位一體的教學形式。講座貫穿于自動化學科概論的課程教學，同時在“企業(yè)自動化實踐入門”一級項目中會專門就資料的檢索與利用、技術報告、交流技巧、團隊合作、實驗結果分析等內(nèi)容為學生開設幾次專題報告。參觀安排在自動化實踐初步和電氣系統(tǒng)設計與實踐入門兩門課程的初期階段，包括學校供配電系統(tǒng)、電路板制作生產(chǎn)系統(tǒng)、工廠電氣控制系統(tǒng)等項目。除了傳統(tǒng)的課堂實驗外，在自動化實踐初步中安排學生課下完成一個小電子產(chǎn)品（如直流穩(wěn)壓電源、簡易功放音箱、收音機等）的制作，通過自己購置元器件、利用開放實驗室自己動手焊接，親自體會產(chǎn)品生產(chǎn)的過程。總結交流和教師點評階段性的穿插于各實踐環(huán)節(jié)中，尤其在企業(yè)自動化綜合實驗中，每天安排1～2個小組向全班做工作匯報，由教師對典型問題作有針對性的點評?！捌髽I(yè)自動化實踐入門”一級項目內(nèi)容組織和教學形式如圖1所示。

圖1 “企業(yè)自動化實踐入門”一級項目內(nèi)容組織和教學形式

考核評價體系

由于“企業(yè)自動化實踐入門”一級項目面向的是一年級的新生，為了使他們能夠轉變傳統(tǒng)教育模式下考試決定一切的考核模式，逐步接受工程人才的評價模式以適應將來社會的要求，我們設計了多元的考核評價體系，采取以平時綜合表現(xiàn)為主線、綜合考評為重點、筆試考核為輔助，個人自評、學生互評和老師總評相結合的模式。

平時綜合表現(xiàn)包括出勤情況、實踐環(huán)節(jié)的參與程度、心得體會等；綜合考評主要考查實驗報告、設計報告、實驗完成情況、答辯情況等，對于企業(yè)自動化綜合實驗還要對項目文檔、匯報表現(xiàn)、團隊合作等方面重點考查。筆試主要針對自動化學科概論，采取開卷形式，主要考查學生通過聽講座和報告對專業(yè)背景知識和信息的獲取情況。同時，在所有實踐課程中都設置有個人自評環(huán)節(jié)，學生在答辯時根據(jù)所學知識、能力鍛煉和實踐效果做自我評價；在小組答辯時要求進行學生互評，互相指出他人在團隊協(xié)作項目中的作用、優(yōu)點與不足；最后，有指導教師給出總評，對學生知識掌握和實踐技能作出評價，提出改進的方向。圖1給出了企業(yè)自動化綜合實驗課程的考評體系架構[5]。

教學實踐效果總結

自我校2010年開展“卓越計劃”以來，“企業(yè)自動化實踐入門”一級項目已開設2年，根據(jù)卓越工程師培養(yǎng)要求，經(jīng)過對項目中相關課程的教學內(nèi)容、教學形式、典型案例和考核方式的不斷探索與改革，已經(jīng)形成了較為完整的課程體系，從學生反饋的體會與總結來看也收到了很好的效果，具體總結如下：

1. 貫穿于一個學年的專業(yè)課程，改變了以往學生剛入學對專業(yè)的茫然，通過專業(yè)實踐的鍛煉激發(fā)了學生對專業(yè)的學習興趣。

2. 課程內(nèi)容多樣而不失簡單，每門課程點到為止，重在實踐，鍛煉了實踐能力，培養(yǎng)了工程意識。

3. 教學方式豐富，重在能力培養(yǎng)，改變了“紙上談兵”的傳統(tǒng)模式?！霸谔顚憜柧碚{(diào)查時，看到桌上厚厚的實驗報告，我都不敢相信這是我做的，撰寫實驗報告提高了我書面交流的能力?！?/p>

4. 考核體系完善，弱化了傳統(tǒng)的筆試考核，重點考核能力與素質(zhì)；“專業(yè)考試的時候，老師讓我們演示并介紹自己的項目，這樣的考試不僅不會讓我們緊張，還能向其他人學到很多東西?！薄拔覀兛繄F隊分工協(xié)作獲得了很好的成績，這讓我們深刻體會到團隊合作的重要?！?/p>

參考文獻

[1]顧佩華.重新認識工程教育——國際CDIO培養(yǎng)模式和方法[M].北京：高等教育出版社，2009.

[2]張慧平，戴波，劉建東，紀文剛.自動化專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)計劃的思索與實踐[J].實驗室研究與探索，2011，30（10）：268-271.

[3]林健.“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”通用標準研制[J].高等工程教育研究， 2010（4）： 21-29.

[4]韓璞等.自動化專業(yè)卓越工程師課程體系的改革與實踐[J]. 實驗室研究與探索， 2011（10）： 262-264，271.

[5]郝智秀，季林紅，馮涓.基于CDIO的低年級學生工程能力培養(yǎng)探索——機械基礎實踐教學案例[J].高等工程教育研究，2009（5）：36-40.

作者單位： 長安大學電子與控制工程學院 陜西西安