工程教育专业认证体系下的自动化专业课程建设研究

胡哲源 张焕龙 姜利英 郑安平

郑州轻工业学院电气信息工程学院 河南郑州 450002

2016年，我国正式成为《华盛顿协议》第18个成员。《华盛顿协议》是国际工程教育互认协议中最具影响力的协议之一，加入其中对我国工程教育领域具有重要意义。工程教育专业认证以学生为中心，强调成果导向的理念，通过质量监控和反馈机制持续促进教育质量的提高[1]。

自动化专业是工科中传统的宽口径专业，培养的人才具有适应多种工业及科研领域的能力。随着智能制造、工业4.0等一系列工业新形势的诞生，传统的教学培养方式已经不能满足当代产业人才的需求。高校需要在教育模式上积极改进和创新，以培养理论扎实、富于创新、实践力强的新型复合人才。本文以自动化专业中重要的单片机与嵌入式系统课程为例，结合我校自动化专业教育教学的实际情况，探讨在工程教育专业认证背景下如何设计和改进课程体系，以支撑可以适应新型人才培养模式的培养目标。

1 自动化专业培养目标的制订

1.1 工程教育专业认证的要求

工程教育专业认证要求人才培养必须有明确公开的毕业要求，这些毕业要求应能支撑培养目标的达成。认证提出毕业要求要完全覆盖工程知识、问题分析、设计/开发解决方案等12个点。

课程体系的设置是支持达成毕业要求的关键环节，其设计既要包括基础课、专业基础课、专业课的要求，又要有工程实践与毕业设计要求，还要涵盖人文社科类同期教育课程的要求。

1.2 培养目标的制订

自动化专业是我校传统的优势专业，专业设置时间早，师资稳定，教育资源丰富，教学设施基本成熟。我校自动化专业在发展的道路上，重视教学创新与改革。从教材的编写，到增加实践课程的比重，自动化专业一直努力保持专业优势和毕业生的行业竞争力。

同时，从工程教育专业认证的角度，我校自动化专业在课程体系建设上还存在着一些不足，主要体现在一些课程设置与工程实际要求脱节、教师缺乏实际工程经历和经验、学生缺少工程实训的平台等方面。

在制订工程教育专业认证体系下的自动化专业培养目标时，要考虑到以上已有的教育资源和存在的不足，设置合理的课程体系，为学生达到毕业要求提供支持。认证体系中指出，培养目标是毕业生在毕业5年左右能够达到的职业和专业成就，而毕业要求是学生毕业时所具备的知识技能。制订的培养目标需要从宏观上给毕业要求的设计提供指导和制订依据。

2 自动化专业课程体系设计思路

2.1 课程体系建设整体思路

依据工程教育专业认证的指导思想，结合我校自动化专业的发展现状，借鉴国内外自动化专业发展的优秀经验，制订我校课程体系建设的整体思路如下。

以修订的培养目标及毕业要求为导向，以提高学生的综合工程能力为核心，充分利用我校自动化专业在纺织、烟草、仪器仪表等产业领域的技术优势，融入任务驱动导向的教学模式，增加并改进实践教学任务，建设我校特色鲜明、骨干课程线路清晰、实践教学内容丰富的课程体系。

2.2 课程结构

工程教育专业认证体系中要求毕业要求需要覆盖12项内容，内容强调了学生掌握工程技术技能的水平，同时也突出了要培养适应毕业生职业发展所需的其他技能，如团队沟通、项目管理等。这对传统自动化专业的课程结构的改进提出了更高的要求。

在充分调查和研究的前提下，根据自动化专业的实际工程需要，细化基础课(如高等数学、大学物理)的教学内容，强化骨干类的专业基础课程，精简与工程实际和毕业要求脱节的专业课程，适当引进紧跟发展需要的特色专业课程。

2.3 教学方法

(1)以学生为中心。传统教学多以教师为主导进行教学设计、教学过程和教学评价，学生往往是被动接受知识，缺少主动参与学习的动力。工程教育专业认证注重以学生为中心的教育理念，具体体现在：围绕学生制订培养目标，根据学生的表现进行教学质量的评价，须考虑全体学生的学习效果等。

(2)开展多种形式的教学方式。在保持传统板书授课优势的基础上，充分利用多媒体、网络等现代教学手段。在课堂上加入图片、动画、视频等，可以活跃课堂气氛，吸引学生的学习注意力，同时能够更好地帮助学生理解和记忆。在有条件课程上，可以用科技实物展示，更能激发学生的学习兴趣，引导学生学以致用。教师还应积极尝试慕课、翻转课堂等新的课程教学模式，探索适应培养目标的教育方法。

(3)强化实践课程。作为工程类专业，实习实践对学生技能的培养起着至关重要的作用。现在很多课程设计的实验多为验证性实验，这类实验对学生理解理论知识很有帮助，但对提升学生的工程操作能力及创新创造能力的帮助有限。在课程体系建设的过程中，应加强学生工程实践的机会，通过校企合作等途径，增加学生工程实践的机会。

2.4 课程评价体系

工程教育专业认证强调成果导向的教育理念，注重学生的学习成果，课程的评价也需对此提供支撑。课程根据毕业要求进行设置，评价方式要参照毕业要求的12个点，制订公开、明确的评价标准。

通常情况下，课程会以平时成绩、期中成绩、期末成绩等按照一定的百分比进行评价。我校的平时成绩多以30%左右为占比。平时成绩的占比可以根据课程特点进行调整，关键在于评价内容的改进。现在很多课程的平时成绩多以平时作业、考勤为主进行评价，不足以对学生的学习过程和实际能力有准确的把握。可以通过增加课堂讨论、分组项目、课堂发表等形式，更加合理地对学生平时表现做出评价，增强学生解决工程问题的能力。

3 工程教育专业认证体系下的单片机与嵌入式系统课程设计

3.1 单片机课程现状

单片机课程是自动化专业以及其他如电子、通信等工科专业中重要的专业课，课程目标是使学生熟悉单片机的基本原理，掌握单片机的结构、设计、应用等，可以利用单片机进行简单控制项目的开发[2]。该课程同时具有较强的理论性、实践性和应用性，其课程设计对其他自动化专业的专业课有较强的借鉴意义。

当前的单片机课程教学多存在以下不足。(1)理论讲授与实验课程结合不紧密，通常在连续讲授大量内容的理论课之后，学生才有机会做实验，此时学生很难梳理清楚理论知识并应用于实践中。(2)教学内容更新慢，缺少单片机在最新产业中的应用，多使用教材上的例子进行讲解，学生学习过程中缺乏兴趣。(3)实验多为基础性和验证性实验，学生的编程能力、操作能力、创新能力等得不到较好的锻炼。(4)考核方式单一，多为理论考核，采用笔试试卷的模式，对于单片机这样一门实践性很强的课程来说，难以满足对学生知识掌握情况全面的评价要求。在课程设计时，应充分考虑到以上现状，基于工程教育专业认证要求进行设计。

3.2 单片机课程的教学方法

在传统课堂教学方法的基础上，加入图片、视频、实物的演示，让学生对单片机的开发和应用有更直观的认识。在实验课中，更多引入探究型实验，设计更能体现学生创造性的实验，以增强学生解决实际工程问题的能力。

为充分体现成果导向的理念，可以安排学生以组为单位完成项目式的任务，如3～4人一组。例如，可以提供简单的单片机开发项目题目，要求每组学生在一学期内完成，每2周左右要求学生进行项目进度的发表和汇报，教师给出指导意见并做出评价。在此过程中，可以充分建立学习过程的评价机制，可以较为全面客观地对学生整个学习过程进行评价，记录在平时成绩中，这样平时成绩就不仅仅只通过常规作业和考勤衡量。

同时，可以引入学生互评的学习机制。以每两周的项目汇报为例，可以让不同组学生相互提问和评分。这种机制的优势体现在：让学生更有学习的参与感，激发学习的主观能动性；学生在互评中相互学习，更易找到不足、更快进步；教师能够从学生互评的过程中找到学生困惑的知识点，为改进教学提供借鉴资料。

3.3 单片机课程的评价体系

我校的单片机与嵌入式系统课程由“30%平时成绩和70%考试成绩”组成。这种比例可以进行一定调整，如增加平时成绩的占比，以更好地反映学生的学习过程。然而，成绩评价内容比占比本身更为重要。

例如，平时成绩的组成由原来仅有的作业和考勤，增加了平时项目发表、讨论提问的评价。考试成绩的组成由原来单一的试卷分数，增加了学期项目完成情况的评价。这样的评价体系将更能体现出学生掌握单片机知识技能的水平。

课程的设计要对工程教育专业认证中毕业要求的12个指标点进行支撑，相关课程对于指标点的分解非常重要。例如毕业要求中的第3个指标点设计/开发解决方案，单片机课程的学期项目就可以设计完成对于指标点内容的分解。通过设计具体的、紧跟社会需求的项目，如智能电器、防雾霾产品等，学生可以锻炼产品设计的能力、撰写方案的能力等，从而使课程的学习对于这一指标点进行支撑。

3.4 增强单片机课程实践

课程在改进实验设计的基础上，还可以鼓励学生参加各类电子设计大赛，增强学生学习的兴趣和动力。竞赛取得的经验和成绩不仅对参赛学生本身有着积极的促进作用，也利于创造更好的教学氛围，激发更多学生的学习热情。给学生提供更多的企业实习实训机会，真正让学生参与到单片机产品的研发生产中，提高学生设计开发的能力，培养学生的创新创业能力。

4 结语

本文基于工程教育专业认证的指导要求，结合教学经验及我校自动化专业教学的实际情况，以单片机与嵌入式系统课程为例，对课程体系建设进行了讨论，为自动化专业的课程建设提供建设性依据。以培养目标及毕业目标为导向，通过改进教学方法、改善课程评价体系、增强工程实践内容等，为培养具有解决复杂工程问题能力的毕业生提供支持。

参考文献

[1]张建树,郭瑞丽.工程教育认证背景下课程达成度的评价改革[J].高教论坛,2016(6):72-74.

[2]唐晓艳.基于工作过程为导向的项目教学法在单片机课程的教学实践[J].电子测试,2017(2):97-98.

[3]王英辉,孙文福.单片机课程改革及新教学模式的研究[J].轻工科技,2017(1):138-139.

[4]朱大勇,李树全,侯晓荣.面向工程教育的离散数学教学改革探讨[J]. 计算机教育,2017,5(5):38-41.

[5]李冰.单片机课程的项目化教学改革与实践[J].实验室科学,2014,2(1):101-103.