1、    工程認證背景下“自動控制原理”教學改革與探究    邢廣成師衛國董燕飛摘 要 工程教育專業認證要求培養的人才具有更高的適應經濟社會發展的能力，畢業生能夠滿足企業的基本需求，因此要求培養的學生具有較高的工程實踐能力和創新能力。結合工程認證要求，針對“自動控制原理”課程現狀，在課程內容體系、實驗及實踐教學、創新實踐教育、教學方式等多個方面進行改革和探究，取得了較好的效果，為工程認證的后續開展打下堅實的基礎。關鍵詞 工程認證 自動控制原理 課程內容體系 實踐教學 創新實踐：g642.0 ：a高校按照現在的教學體系培養學生，培養過程偏重理論知識，工程實踐

2、能力不足。工業4.0和“中國制造2025”國家戰略規劃發布以后，中國制造業領域面臨巨大的發展機遇，因此工程人才數量供不應求。現如今普通工科培養的學生工程技術方面質量不高，動手實踐能力差，缺乏行業背景和職業精神，工科學生畢業后不愿意去中小型企業工作，而企業也不太歡迎通才模式培養出來的工科學生。因此，國家提出“引導一批普通本科院校向技術型院校轉型，向職業教育類轉型”意見，是為了適應工程教育需要而做出的教育體系調整。加強工程教育，加強實踐教學，加強職業教育，適應社會對工程技術人才的需求。河南城建學院電氣與控制工程學院目前正在開展電氣工程及其自動專業的專業認證工作，“自動控制原理”作為該專業一門重要基

3、礎課程，對其課程的教學改革也勢在必行。1工程教育專業認證現狀2013年6月，國際工程聯盟大會正式接納我國加入華盛頓協議，成為該協議的預備會員，2016年6月，我國成為正式會員。根據中國工程教育認證協會公布結論，2014年有137個專業通過認證，2013年有95個專業通過認證，涉及高校100多所，近兩年申請認證的專業數量大幅增加，證明工程教育認證被越來越多的高校認可，并且積極參與進來。通過工程教育認證，可以完善工程人才培養體系，提高工程教育質量；強化工業界參與工程教育，增強畢業生對企業的適應能力；促進工程教育的國際化，提高人才培養質量的國際認可度。工程教育認證是工程界和教育界共同實施對工程專業培

4、養人才質量的外部評價，從學生的培養目標、畢業要求、持續改進、課程體系、師資隊伍、支持條件等多個方面通用標準和專業特殊要求進行考核評價。2 “自動控制原理”課程教學存在問題2.1課程知識內容陳舊目前本科高校“自動控制原理”比較通用的幾個版本課程內容體系基本一致，內容相對陳舊，有的版本幾乎幾十年沒有變化。課程結構未變，內容不變，學時減少，又要增加一些新的課程，課程知識內容必須面臨更新和變革。2.2實驗課程的現狀自動控制原理實驗目前主要采用模擬實驗箱模和matlab仿真兩種方式，都是基于系統傳遞函數形式的數學模型，部分同學對傳遞函數的概念理解不深，實驗以驗證性實驗為主，主要目的是為了驗證理論結果，缺

5、少實踐性和創造性。學生做完實驗并不能將實驗結論和工程實踐聯系起來，不能滿足工程教育認證的培養目標和要求。因此需要對實驗內容及實驗方式進行改革。2.3教學方式陳舊目前理論教學采用多媒體方式，老師講的內容較多，而學生參與較少，不能引起學生學習興趣，因此學生對知識的理解不夠，很難將抽象的傳遞函數與具體的系統聯系起來，授課效果不好。需求一種新的教學方式，讓學生參與到課堂中去，調動學生的積極性。3課程教學改革幾點探究3.1“自動控制原理”課程知識重組設計課程主要內容三大分析和設計方法：時域分析法、根軌跡法、頻率特性法。在工程設計應用當中，時域分析和頻率特性分析用的比較多，根軌跡分析基本不用。以前課程學時

6、總數60左右，其中根軌跡安排8學時，隨著課程體系改革，增加實踐環節學時，縮減理論環節學時，現在總學時數一般為48，實驗學時增加到16個學時單獨開設，根軌跡安排2個學時簡單介紹；采樣控制系統在計算機控制系統課程里面有內容重復，也不再做重復教學安排；“信號與系統”課程里面部分內容與“自動控制原理”部分也有重復，可以將二者進行優化，統籌安排；重點突出實際系統的建模與應用，對教學內容重新設計，重點突出學生的創造能力和實踐能力，如：在講授控制系統分析的三個性能：穩定性、快速性和準確性，結合直流電機伺服調節系統來進行說明，可以引導學生如何從改進三個方面性能來進行思考。3.2課程實驗設計為了凸顯實驗重要性，

7、提高學生的重視程度，將實驗學時增加到16學時，單獨進行考核。傳統的實驗以模擬實驗箱為基礎，實驗設置比較簡單，主要是驗證性實驗，分析和設計部分不足，在此基礎上增加設計性實驗串聯環節校正。同時結合matlab軟件進行控制系統數字仿真分析，頻率特性分析、串聯校正設計環節除了模擬電路系統實驗以外，采用matlab進行仿真分析，將實物系統和數字仿真結合起來，加深對實驗過程的認識和理解。引導學生能夠在實驗預習的過程中利用matlab軟件進行輔助設計，這樣能夠在有限的課程時間內，提高實驗的效率，重點放在對實驗結果的分析和思考上面來，而不單單是重復實驗步驟，記錄實驗數據，比如在綜合校正的設計過程中，思考能否設

8、計不同的控制結構及改變不同的參數，對系統性能有哪些方面的影響，得出結論，思考如何想結論應用在工程實踐系統當中。在實驗教學過程中，內容是基礎，重點要培養學生的實驗方法，培養學生如何通過實驗解決實際問題的能力。比如在二階系統階躍響應實驗中，不能局限于模擬電路的連接和實驗圖形的簡單記錄，應該讓學生明白，二階的系統如何用模擬電路系統來實現，其它的實際系統是否也能夠搭建起等效的模擬電路系統來進行分析。讓學生能夠自己設計出對應實際系統的模擬電路，并對其進行模擬和數字仿真，讓學生能夠學以致用。3.3開放實驗室以及綜合實驗項目實訓開放學院的大部分實驗室，鼓勵學生在課外時間利用實驗室設備進行學習訓練。“自動控制

9、原理”課程一般沒有開始課程設計環節，為了提高學生的課程知識的綜合和應用能力，因此在課程后半段，設計了開放性綜合實驗項目。開放實驗項目如下：單水箱液位控制系統設計，一階倒立擺系統的pid控制系統設計，電阻爐溫溫度控制系統，電機伺服控制系統等幾個綜合項目。這幾個系統具體不同特征，控制過程中涉及到控制方案也不盡相同，這幾個項目又是綜合性的實驗項目，因此可以極大程度加大學生對控制知識的應用能力。endprint成立項目綜合實訓小組，專業教師指導學生動手制作實物控制系統。學院實驗室作為實訓平臺，為學生提供專業工具包，提供一定的經費支持，由專業教師指導帶領學生研制實物控制系統。學生在制作實物系統之前首先要

10、進行理論分析和設計，一方面加強了學生在理論知識方面的理解和認識，另一方面在制作的過程中，很好地增強了學生的動手的能力，使學生的工程實踐能力的得到極大提升。學生制作的實物系統可以作為實驗室的設備，在教學過程當中作為輔助手段為同學們演示，這樣可以將教學環節和實驗環節結合起來，相輔相成。3.4多元化教學方式相互融合結合河南城建學院應用型本科院校轉型發展，根據“自動控制原理”課程教學內容，采用多元教學方式來增強教學效果。根據工程培養要求，教學過程中要做到以學生為本，從學生的應用能力提高為出發點，不再是傳統教學的知識點的填鴨式灌輸。采用重啟發模式的探究式教學。主講教師根據實際情景提出問題，引導學生積極思

11、考，圍繞問題進行分析，尋找解決問題的有效方法，可以以小組的形式開展討論，增強學生課堂的自主性。舉例來講，教師提出生活中常見的水箱水位系統的控制問題，提出如下問題：如果出水口流量波動，如何保證水箱水位保持不變？引導學生在所學知識基礎上進行分析，讓學生自行分析并找到解決問題的辦法。提高用人單位反饋意見在教學過程的作用。以工程認證體系“持續改進”為原則，通過用人單位的反饋來提高教學效果。與用人單位加強聯系合作，定期對用人單位進行回訪，或者以網絡問卷的的形式征求單位對學生的反饋意見。加強與工程實踐單位的合作，將學生的部分實踐環節如課程設計等安排給企業工程技術人員，讓企業將用人單位的要求直接滲透到教學環

12、節當中。4總結在河南城建學院“電氣工程及其自動化”專業申請工程教育認證背景下，從多個方面對“自動控制原理”課程進行教學改革和探索。對課程知識體系進行了整合優化，單獨設置實驗環節，增加綜合課程項目實訓，采用多種方式進行教學。實踐表明，通過相關教學改革，工程教育方面取得了較好的效果，學生的動手實踐能力有了較大提升，普遍增強了學生的工程意識。參考文獻1 戴憲中.自動化專業課程體系改革與思考j.第3屆全國自動化專業負責人聯席會交流，2016（07）.2 李穎.工程認證背景下大學生工程實踐能力培養創新研究與實踐j.河南化工，2014（31）：59-61.3 林建.“卓越工程師教育培養計劃”質量要求與工程教育認證j.高等工程教育研究2013（06）：49-60.4 林建.工程教育認證與工程教育改革與發展j.高等工程教育研究2015（02）：10-19.5 夏靜萍，王瑛