工程認證標準下《汽車電器與電子控制技術(shù)》課程教學改革研究*

王偉　楊浩東（常熟理工學院 電氣與自動化學院，江蘇 常熟 215500）

工程認證標準下《汽車電器與電子控制技術(shù)》課程教學改革研究*

王偉楊浩東
（常熟理工學院 電氣與自動化學院，江蘇 常熟 215500）

以工程教育認證為契機，針對《汽車電器與電子控制技術(shù)》課程進行教學改革，采用成果導(dǎo)向，反向設(shè)計的方法，修訂教學大綱，明確課程教學目標和學習成果，設(shè)計了工程項目驅(qū)動的教學過程，在教學過程中以學生為導(dǎo)向，教師指導(dǎo)的基本原則，實時監(jiān)控教學過程，對學生的學習成果進行合理評價，并以評價結(jié)果作為持續(xù)改進的指導(dǎo)，形成從目標到實施再到改進的閉環(huán)課程教學質(zhì)量管理的閉環(huán)系統(tǒng)。

工程教育認證；成果導(dǎo)向；項目驅(qū)動教學；持續(xù)改進；自動化測試技術(shù)

自2013年6月，中國成為《華盛頓協(xié)議》協(xié)議簽約成員以來，說明了我國工程教育已經(jīng)具備較好的基礎(chǔ)，人才培養(yǎng)的層次結(jié)構(gòu)、類型和質(zhì)量在一定程度上得到了國際上的認可。而工程教育認證有助于進一步提高專業(yè)工程人才的培養(yǎng)質(zhì)量、教學質(zhì)量，加強高校和企業(yè)的聯(lián)系和合作，因此國內(nèi)很多高校和各個專業(yè)都積極參與到其中。

我校自動化專業(yè)在2010年下半年開始啟動“卓越工程師培養(yǎng)計劃”，與相關(guān)企業(yè)建立了校企合作的人才培養(yǎng)模式，在學生的工程能力培養(yǎng)和教師的工程教育水平方面取得了一定的成效，在此基礎(chǔ)上，2013年底開始啟動工程教育工作?！镀囯娖髋c電子控制技術(shù)》作為自動化專業(yè)的核心課程之一，緊貼地方產(chǎn)業(yè)特點和行業(yè)優(yōu)勢，展開符合工程教育認證的本科教學改革。

一、制定符合工程教育認證要求的教學大綱

工程教育的基本要求是成果導(dǎo)向（Outcome Based Educa原tion，OBE）教育，指教學設(shè)計和教學實施的目標是學生通過教育過程最后所取得的學習成果［1］。具體包括學習成果、學習過程的實施方法和成果評價。

在此基礎(chǔ)上，根據(jù)《汽車電器與電子控制技術(shù)》的課程特點和專業(yè)認證的要求，重新制定了符合自動化專業(yè)工程教育認證中所提出的相關(guān)畢業(yè)要求的教學大綱，大綱中明確規(guī)定了經(jīng)過本課程的學習，學生應(yīng)具備的解決復(fù)雜工程問題的能力，提出了要保證這些能力所采用的教學內(nèi)容和方案以及學習成果的評價方法。

二、教學目標

既然工程教育以結(jié)果為導(dǎo)向，在教學過程中的目標就需要落實到學生在完成學習過程后能達成的學習成果上，因此在教學中采用反向設(shè)計方法。本課程所對應(yīng)的畢業(yè)要求主要是針對汽車電子零部件測控的行業(yè)背景，結(jié)合工程實踐和行業(yè)需求，通過實際工程案例，培養(yǎng)學生解決復(fù)雜工程問題的能力。

三、教學設(shè)計

確定教學目標的前提下，反向進行教學設(shè)計。教學設(shè)計中的關(guān)鍵問題在于，教學過程中的實踐案例應(yīng)具備復(fù)雜工程問題的特征要求。只有在實際工程問題具有高度復(fù)雜性的前提下，才能對學生解決復(fù)雜工程問題的能力進行培養(yǎng)和鍛煉。

課程采用基于工程項目教學的理實一體化教學方法［2］。在與相關(guān)行業(yè)的企業(yè)進行了詳細的分析討論后，以企業(yè)的實際生產(chǎn)案例為背景，制定了“汽車電器與電子控制部件綜合測試系統(tǒng)設(shè)計”這一項目。該項目針對汽車零部件生產(chǎn)的在線檢測過程中，普遍存在零部件自動分料、堆料、排序等流程，需對零部件進行合格性測試，然后要對其電氣特性、零部件之間的匹配特性、零部件生產(chǎn)日期、生產(chǎn)線或操作員編號、檔案編號等采用標簽（或二維碼）進行標識，以便于分類和和產(chǎn)品質(zhì)量的追溯。該項目符合工程認證標準下復(fù)雜工程問題的特征，項目具有涉及多個學科、多種技術(shù)、解決方案具有綜合性的特點。

涉及的學科主要有，（員）儀器儀表，包括多種數(shù)字量和模擬量傳感器、工業(yè)攝像頭和掃碼槍等；（圓）電機工程，主要是XYZ三維平臺的運動控制；（猿）計算機、控制，包括信號與圖像的采集處理、通信、軟件開發(fā)。

采用的技術(shù)主要包括傳感器檢測技術(shù)、控制技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)、圖像處理技術(shù)等。

需掌握多種現(xiàn)代工具。前期電路設(shè)計，采用電氣設(shè)計軟件Eplan進行電氣圖紙設(shè)計；中期硬件調(diào)試，需要調(diào)試監(jiān)控工具、打印機設(shè)計標簽工具、運動控制卡調(diào)試工具GalilTools等，對打印機、掃描槍、Galil運動控制卡、伺服電機進行參數(shù)設(shè)置及功能驗證；后期采用面向?qū)ο蟮膱D形化編程工具LabVIEW實現(xiàn)軟件綜合控制。

項目設(shè)計過程如圖1所示。項目的設(shè)計過程是一個不斷分析、解決、驗證和修改的閉環(huán)過程，有助于學生針對各種問題和結(jié)果，運用所學的知識進行分析和總結(jié)，直到達到系統(tǒng)的功能要求。

圖1　項目設(shè)計基本流程

四、學習過程實施

學習過程是教學目標和教學設(shè)計的具體實施，學習過程的特點從教師導(dǎo)向型轉(zhuǎn)換為學生導(dǎo)向型，學生的角色從被動的知識接受轉(zhuǎn)換為以學習結(jié)果為目標，主動的對知識進行理解和掌握，進而運用并解決實際工程問題。

在教學過程中教師需要突出引導(dǎo)作用，尊重學生的學習規(guī)律，循序漸進的引導(dǎo)學生進行學習基礎(chǔ)理論知識、分析問題的特點、提出解決問題方案和進行結(jié)果驗證。項目完成采用由淺入深，首先將項目分成四個關(guān)聯(lián)的子問題，針對每個子問題，指導(dǎo)學生查閱相關(guān)技術(shù)手冊和資料，總結(jié)分析各部件的功能特點和使用方法，設(shè)計硬件電路并進行編程調(diào)試，培養(yǎng)學生的學習能力。在完成子問題的學習之后，學生對課程中所涉及的各學科中的相關(guān)內(nèi)容和技術(shù)手段有了一定的了解，再進行最后的綜合系統(tǒng)設(shè)計。綜合系統(tǒng)設(shè)計可以前面的子問題為基礎(chǔ)，指導(dǎo)學生需考慮各個子問題在集成時可能出現(xiàn)的情況，為保證整個系統(tǒng)的功能，可能需要對之前設(shè)計的子問題的方案進行修改甚至重新設(shè)計，培養(yǎng)學生系統(tǒng)性的解決工程問題的能力。

五、學習成果評價

學習成果評價主要是針對學生過項目設(shè)計所能獲得的知識、技能行為，評價學生的知識應(yīng)用能力、目分析和方案設(shè)計能力、設(shè)計系統(tǒng)部件的能力、團隊協(xié)作和交流能，并使學生認識到終身學習能力的重要性［3，4］。學習成果評價基于以下內(nèi)容，（1）調(diào)研現(xiàn)代自動化檢測技術(shù)在汽車零部件生產(chǎn)線上的應(yīng)用，了解行業(yè)的技術(shù)背景、發(fā)展趨勢和相關(guān)技術(shù)標準。（2）針對系統(tǒng)相關(guān)的4個子問題，分別進行各子問題的軟硬件設(shè)計、調(diào)試、結(jié)果分析。（3）針對綜合測試系統(tǒng)，制定解決問題的技術(shù)方案、實施、系統(tǒng)調(diào)試、運行和結(jié)果分析。（4）在設(shè)計測試系統(tǒng)過程中，對所涉及的人員分工、任務(wù)調(diào)配、項目的經(jīng)濟成本和時間成本的管理、系統(tǒng)的性能指標和安全操作規(guī)程等方面問題的分析和解決。

此外，還考查項目設(shè)計中，學生的團隊分組協(xié)作，之間的分工、交流和對接等方面的內(nèi)容。學生在項目設(shè)計過程中，主動的學習并思考可能出現(xiàn)的問題，以及解決問題的方案，學生撰寫規(guī)范的技術(shù)報告的能力。評價結(jié)果則基于對畢業(yè)要求的達成度，達成度越高則表明學生在該項畢業(yè)要求所對應(yīng)的能力培養(yǎng)方面效果越好。

六、持續(xù)改進

持續(xù)改進是完整的課程教學質(zhì)量管理的反饋環(huán)節(jié)，由此可構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，通過對學習過程的監(jiān)控和學習成果評價的分析，找出與表征學生能力培養(yǎng)的各個結(jié)果畢業(yè)要求之間的偏差，確定并總結(jié)其產(chǎn)生原因，找出解決方法，并在之后的教學過程中進行改進。改進包括教學設(shè)計、學習過程和具體的評價方法等方面，使之與教學目標相一致。

七、結(jié)束語

以學習結(jié)果為導(dǎo)向的工程教育理念在國際上一些工程教育發(fā)達國家已經(jīng)經(jīng)歷了多年的應(yīng)用，有了廣泛的理論積累，并已被認為是一種切實有效的教育手段。采用該方法進行的《汽車電器與電子控制技術(shù)》課程的教學改革已實施兩輪教學，在教學過程中，以工程教育認證為標準，不斷在教學中嘗試新方法，思考新的教學思路，在培養(yǎng)學生的工程能力和提高學生的學習能力方面取得了較好的效果，增強了教師進行持續(xù)改革的信心和動力。

［1］李志義，朱泓，等.用成果導(dǎo)向教育理念引導(dǎo)高等工程教育教學改革［J］.高等工程教育研究，2014，2：29-34.

［2］袁少強，郭艷玲，張平，等.基于工程項目教學法的控制實驗平臺建設(shè)［J］.實驗室研究與探索，2013，11：425-428.

［3］汪明霞，馬濤，朱軍文.美國工程認證委員會《工程類本科專業(yè)2005-2006年度認證標準》解讀［J］.化工高等教育，2006，1：16-20.

［4］朱永東，葉玉嘉.美國工程教育專業(yè)認證標準研究［J］.現(xiàn)代大學教育，2009，3：46-50.

The engineering education accreditation is an opportunity to higher education reform.In process of “automotive electrical and electronic control technology”teaching，result oriented was treated as basic rule.With the rule，Teaching program has been revised by the reverse design.After determining teaching objectives and learning outcomes，teaching process was driven by real industrial project.The course was based on a basis of student orient原ed and teachers'guidance，while monitored and adjusted the teaching.The learning result has been reasonably eval原uated，and as a guidance of continuous improvement.All of these processes form a closed-loop system of teaching quality management.

engineering education accreditation；outcome based education；project driven learning；continuous improvement；automated testing

G642

A

2096-000X（2016）17-0156-02

“江蘇高校品牌專業(yè)建設(shè)工程資助項目”（編號：PPZY2015C215）

王偉（1973-），男，甘肅金昌人，碩士，講師，研究方向：流程工業(yè)控制及優(yōu)化。