工程教育認證電氣控制技術研究范文

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摘要：按照工程教育認證標準，應按照期望學生達到的畢業要求(包括知識、能力和素質要求)建立課程體系。在課程講授中更多地關注學生怎樣取得學習成果，怎樣評估學生的學習成果。結合山東理工大學機械設計制造及自動化專業的人才培養計劃，研究了畢業要求達成度評價方法，以及電氣控制技術與PLC課程體系與試驗教學改革方法。

關鍵詞：工程教育認證；畢業要求；達成度評價；課程改革

工程教育認證標準的三大核心理念是以學生為中心的教育理念，“產出導向”的教育體系，以及持續改進的質量觀[1]。1981年Spady率先提出產出導向教育(OBE)，被教育界一致認為是追求卓越教育的正確方向，《華盛頓協議》全面接受了OBE理念。按照OBE理念，最基層主體對象是學生和教師，最基本元素是課程和教研室(或課程組)[2,3]。在工程教育認證建設背景下，結合山東理工大學機械設計制造及自動化專業人才培養計劃，研究了畢業要求達成度評價方法，以及電氣控制技術與PLC課程體系與試驗教學改革。

1機械設計制造及其自動化專業建設基礎

2010年，山東理工大學機械設計制造及其自動化專業入選首批教育部“卓越工程師教育培養計劃”項目。以機械設計制造及其自動化為核心，以機械電子工程、材料成型及控制工程、測控技術與儀器專業為支撐，緊密圍繞《山東省新舊動能轉換重大工程實施規劃》所確定的“高端裝備”產業，以機械工程“山東省一流學科”和機械工程國家級實驗教學示范中心為依托，機械設計制造及其自動化專業群2018年獲得“山東省新舊動能轉換教育服務十強產業項目”支持。自2016年以來，機械設計制造及其自動化專業一直按照工程教育認證標準，持續改進人才培養方案，進行畢業要求達成度計算和評價，完善課堂教學體系與實踐教學體系，不斷優化師資隊伍建設和教學條件。電氣控制技術與PLC是機械設計制造及其自動化、機械電子工程、測控技術與儀器專業的重要主干課程，也是山東理工大學機械工程學院承擔的中等職業學校專業骨干教師“機電技術應用”“機電一體化技術”國家級省級培訓方案中的重要實踐課程，經過課程組多年努力，已具有較好的建設基礎。

2機械設計制造及其自動化專業畢業要求達成度評價

2.1畢業要求達成度評價機制

隨著科學技術和社會經濟的發展，以及我國社會轉型的不斷深入，社會對人才的需求呈現不同的態勢，機械設計制造及其自動化專業對畢業要求和培養目標的定位也需要動態調整和持續改進。因此，需要對畢業要求達成度評價各環節及其制訂過程進行跟蹤，并根據教學活動反饋，對各環節進行調整優化[4]。機械設計制造及其自動化專業畢業要求達成度評價由機械工程學院成立專門評價小組實施，評價小組在學院教學指導委員會指導下，進行數據采集分析、達成度定期計算等工作，保證評價結果對畢業要求以及培養目標的合理支撐。機械設計制造及其自動化專業對畢業要求達成度的評價采取直接評價與間接評價相結合的方法。通過課程考核成績分析的直接評價方式，輔以畢業生問卷調查和用人單位問卷調查等間接評價方式，對畢業要求達成度進行評價。直接評價是在課程結束后進行，由任課教師完成，選取機械設計制造及其自動化專業的教學班為樣本；間接評價是在問卷調查后進行，由評價工作組根據調查數據完成，調查的樣本是機械設計制造及其自動化專業的畢業生；根據直接評價和間接評價的數據，評價工作組進行畢業要求的綜合達成評價。參與評價的課程包括通識教育必修課程、數學與自然科學課程、工程基礎課程、專業基礎課程、專業必修課程和占學分的工程實踐與畢業設計環節。選修課程只參與課程層面的達成度計算，不參與專業培養層面的達成度評價。機械設計制造及其自動化專業針對以上課程分別規定了合理且充分的考核項目。對于各考核項目，任課教師應提供必要的支撐材料。用來佐證課程教學真實、有效地實施了所提出的教學環節。(1)理論課程包括平時成績(課堂表現、作業、線上學習和課堂測驗)、期末成績(可細分為不超過10個子項目)、實驗成績(實驗表現與報告)，共3大項、15小項。(2)課程設計包括平時成績(過程表現、作業、小測試和線上學習)和設計成果成績(說明書、程序、圖紙、實物、其他)，共2大項、9小項。(3)實習實訓包括平時成績(過程表現、小測試和線上學習)以及實習成果成績(大作業、實習報告、實物或操作、答辯)，共2大項、7小項。

2.2評價結果及反饋

機械設計制造及其自動化專業組織教學系、教學督導組、教學工作辦公室、學生工作辦公室對學生的學習過程共同跟蹤評價，并將評價結果及時反饋給相關部門和任課教師，教師對每門課程的評價結果和評價的合理性進行分析，提出存在的問題及持續改進意見，保證學生畢業要求的達成。機械設計制造及其自動化專業評價機制的達成標準值定為0.7，即各項指標達成度均不小于0.7，表示此項畢業要求達成。機械設計制造及其自動化專業工程教育認證評價工作組對畢業要求達成的總體情況進行評價和綜合分析，形成畢業要求達成評價意見，主要內容包括：(1)提出人才培養方案的修訂意見和教學工作的持續改進意見。(2)形成畢業生和用人單位對畢業要求達成情況的基本結論。(3)形成本專業學生是否達成畢業要求的評價結論。評價形成畢業要求達成度評價記錄文檔，包括“畢業要求達成度評價表”“畢業要求課程達成度評價表”“畢業要求問卷達成度評價表”“課程體系對畢業要求評價值統計表”等，明確是否“達成”。

3面向工程教育認證的電氣控制技術與PLC課程改革

3.1課程教學目標

面向工程教育認證標準和畢業要求，修訂了電氣控制技術與PLC課程的知識、能力和素質目標[5]。本課程內容主要包括繼電器接觸器控制技術和可編程控制器控制技術兩大部分，知識目標包括：掌握常用低壓控制電器元件的結構、原理、動作特點、選用原則；掌握電機拖動系統中電氣控制線路的基本原則和基本控制環節；掌握可編程控制器(PLC)的組成、工作原理及軟、硬件基礎；掌握可編程控制器的系統配置、指令系統；掌握可編程控制器系統的設計方法及應用。能力目標包括：能正確選用常用低壓控制電器元件；具有電氣控制線路的分析和排除故障的能力；初步具有生產機械電氣線路的安裝、調試能力；能根據生產工藝過程和控制要求正確選用PLC和編制用戶程序，進行調試應用的能力。素質目標包括：通過本課程的學習，提高學生自主學習意識，分析、解決問題和交流、合作團隊意識；提高學生的動手操作能力，培養其具有初步的工程設計、應用及管理能力。

3.2電氣控制技術與PLC課程改革

3.2.1采用模塊化方式組織電氣控制技術與PLC教學擬將電氣控制技術與PLC課程教學內容分為繼電器接觸器控制系統及機床控制線路設計教學模塊、可編程控制器工作原理及應用教學模塊、直流電動機的調速系統教學模塊、交流電動機調速控制系統教學模塊。繼電器接觸器控制系統及機床控制線路設計教學模塊主要講授電氣圖識圖方法，電動機的直接起動、降壓起動，電動機的正反轉控制電路、制動控制電路，點動、聯鎖、多點控制、工作循環的自動控制等常用環節，機床電氣控制系統的設計。可編程控制器工作原理及應用教學模塊主要講授PLC應用范圍及特點，可編程控制器的基本結構及工作方式，可編程控制器編程語言，西門子可編程控制器及其指令系統，可編程控制器系統設計及應用。直流電動機的調速系統教學模塊主要講授轉速反饋直流調速系統，無靜差直流調速系統，轉速電流雙閉環直流調速系統。交流電動機調速控制系統教學模塊主要講授交流調速基本原理，變極調速、電磁離合器調速等調速系統。3.2.2設計實驗對象和實驗項目基于PLC可編程控制器同步互動教學系統，精心設計實驗對象和實驗項目。在機電一體化、先進制造技術領域，有針對性地設計一些常用PLC工程案例硬件和軟件系統組織教學，例如，四層電梯、交通信號燈、恒壓變頻供水、污水自動化處理等案例的PLC硬件、軟件設計(包括I/O接口、PLC梯形圖語句表和上位機控制系統)，以及PLC技術在數控裝備、機器人和智能制造中的應用，如自動上下料機械手的PLC控制系統、搬運機器人PLC控制系統、兩軸聯動數控裝備PLC控制系統等，要包括PLC控制的I/O接口、硬件設計、軟件編程、控制柜制作及設備的調試，在實驗項目過程中培養學生的動手能力、思考能力及解決實際問題的能力。3.2.3優化教學內容和實驗環節針對中等職業學校專業骨干教師“機電技術應用”“機電一體化技術”國家級省級培訓，優化電氣控制技術與PLC教學內容和實驗環節。電氣控制技術與PLC實踐項目要貼近行業生產實際，以提高培訓學員的行業實踐經驗。開發了5個實驗項目，包括三相異步電動機的起動及正反轉控制、STEP7編程軟件的使用及指令訓練、三級皮帶傳動控制、交通燈的模擬控制以及彩燈的模擬控制。在三相異步電動機的起動及正反轉控制實驗中，通過對三相異步電動機點動控制和自鎖控制線路的實際安裝接線，掌握由電氣原理圖變換成安裝接線圖的知識。在三級皮帶傳動控制實驗中，通過編制三級皮帶傳動的控制程序，掌握PLC編程的常用方法。在彩燈的模擬控制實驗中，通過編制彩燈的控制程序，掌握移位寄存器的常用方法，編制彩燈的控制程序并上機驗證。總之，使國家級省級培訓學員在短時間內，既能學到電氣控制技術與PLC的相關理論，也能具備設計PLC系統以解決機電控制、先進制造技術領域實際問題的能力。

4結語

傳統的教學體系在課程設置上主要注重知識系統的完整性，教學組織表現為以教師、教材為中心，學生作為被動的單向接受者，缺乏考慮學生深度參與的教學過程設計。本文以山東理工大學機械設計制造及自動化專業為例，研究了畢業要求達成度評價機制，評價結果及反饋，以及電氣控制技術與PLC課程教學目標與課程教學改革方法，在實際教學中取得了良好效果。

參考文獻

[1]于華,劉玉飛.工程教育認證背景下機械制造裝備設計課程教學模式探索與實施[J].教育教學論壇,2019(26):125-126.

[2]李洪均,胡偉.工程教育專業認證背景下電子信息類實踐課程建設與改革[J].中國教育技術裝備,2019(4):129-131.

[3]王銘,黃瑤,黃珊.新時代我國工程教育認證存在的問題與對策[J].教育理論與實踐,2019,39(15):3-5.

[4]高圣偉,劉曉明,李龍女,等.工程教育認證畢業要求指標點支撐設計與優化[J].高教學刊,2019(11):23-26.

[5]趙慶志,譚培紅.基于有效教學目標的《電氣控制技術》教學改革創新[J].高教學刊,2018(10):66-68.

作者：趙國勇 許云理 曲寶軍 高名旺 單位：山東理工大學機械工程學院