关键词:机械工程控制基础生产方向课程体系课程评价
机械工程控制基础作为众多高中机械类专业的核心课程之一,是基于自动控制原理研究机械系统动态行为问题的专业基础课程,也是本校机械设计制造及其自动化专业的必修课程之一[1]。但是,本课程与机械类专业的大多数基础数学知识有关,使用接触过的动力学知识和机电系统的基础知识,很多学生在学习本课程时感到困难,学习主导性不强,考试思想重,课堂上听不懂,课堂作业质量不高,解决实际工程问题在本科教育工作审查评价和专业认证理念的指导下,探索以生产为导向的课程体系和过程评价方法尤为重要[3]。以教为主,以学为主,以课堂教学为主,以课内外结合,以终结性评价为主,以形成性评价为主。提升学生课内外自主学习参与度,锻炼学生解决实际工程问题的独立思考能力。
一产出导向课程体系建设
目前机械工程控制基础主流教材包含绪论、系统数学模型、系统时间响应、系统频率特性、系统稳定性、系统性能矫正六大部分,少数学校还包含非线性系统及离散控制等少量内容[4]。根据本专业人才培养方案的要求,课程可以实现以下目标:1.掌握控制理论的思维方法和基本概念,将数学、自然科学、工程基础和专业知识与机械工程的实际问题联系起来2.具有理解和运用机械工程控制理论知识的能力,可以用控制理论的观点和思维方法科学分析机电系统存在的问题,找出问题的本质和解决方法。
本课程以大一开设的复变函数课程为数学基础,基础理论性强,知识点相连,如何在有限的40小时内完成教育目标是其难点。在本科教育工作审查评价和专业认证理念的指导下,采用32小时理论+8小时模拟分析的小时安排,基于生产导向的案例教育模式是完成本课程教育目标的有效途径。课内以实例为主线贯穿知识点,课外以在线案例资源库、典型练习库、教育重点知识预习和回顾、师生留言交流等方式开展教育。以生产为导向,以合理的评价和训练方式保证课程目标的顺利达成,如图1所示。
二产导向实施方案保证措施
合理评价和训练方式保证课程目标顺利实现的重要措施。在本科教育工作审查评价和专业认证理念的指导下,丰富的过程评价体系是课程体系顺利执行的质量保证和持续改善动力。本课程学员合班授课人数较多时,围绕知识和能力培训两个课程目标,通过平时成绩作业部分、平时成绩实验部分和期末考试对学员课程目标达成情况进行考核。
具体采取以下措施:(1)在基本保障方面,通过工作减分,通过保证学生课程跟进情况的平时交流问答表现加分,调查学生知识的把握情况。(2)在日常成绩方面(40%):A1、通过雨教室等网络教育工具,完成在线限时测试形式的日常作业,加强基础知识的把握度,通过练习本方式配置综合作业问题,根据回答的及时性、准确性和错误问题的修正情况,学生利用相关知识来解决问题的能力A3、通过完成必要的基础实验,训练和调查学生时域、频域、稳定性分析等工程基础和专业知识的把握情况
(3)在期末成绩方面(60%):B1,通过选择、判断、填空等客观题考查学生掌握控制理论的思维方法、数学模型、时域、频域、稳定性及矫正特性的基本知识和概念;B2,通过简答、计算、综合等主观题考查学生理解和运用机械工程控制理论知识,对复杂机械工程问题预测与分析,并能够适当理解系统特性的能力。基于产出导向的机械工程控制基础课程评价体系的建设,能够有效保证学生学习过程中目标明确。其中,作业、实验作为平时成绩中重要组成部分,不仅是考查学生课程目标的达成情况的有效手段,更是保证教学过程合理有效的关键措施。
鉴于教师和学生的比较问题,很多大学的课程作业和实验一般采用回收后直接评价的方式完成,很少关心学生是否进一步学习和纠正,以生产为导向的教育模式关心学生是否有效地达到课程目标,因此本课程组对理论和逻辑性强的机械工程控制基础课程修正了作业和实验的评价体系。对于平时的作业练习题本,本课程置作业进度与章节课同步,根据回答的及时性、正确性和错误问题的修正情况,调查学生使用相关知识解决问题的能力。
制定正确得分和加减构成平时作业成绩的规则:首先,根据主题的初次回答是否完全正确地给予正确得分,不仅鼓励学生从一次完成中获得成就感,还节省了教师的批改作业时间,其次,新章节开课前要求学生按时完成前序章节的作业内容,保证学习状态与授课进度同步,通过加减鼓励学生及时回答,每次延期完成按主题的20%减分,无论是错误更正还是满分
最后,对于大学生普遍存在的模仿问题,通过现场单独询问方式,根据学生是否真正掌握了检查内容,确定是否存在模仿问题,发现模仿按照相关问题的80%减分。对于模拟实验内容,一方面要求学生完成基础实验,根据现场是否完成给定分数,保证学生能够掌握实验内容的相关知识,另一方面要求学生探索开放实验的设定内容,或者自由探索机械工程控制实例,完成相关分析,在8学时实验课上进行现场指导,根据学生探索结论的丰富性和准确性给定分数
三教实践与反思
基于产出导向的机械工程控制基础教学模式以15机制5个班级为载体,在实施过程中不断总结和修改。实施中的课前充分准备、课前案例指导、课后持续改善是课程目标达成的保障,总结教育经验如下(1)课前充分准备。学期课前通过网络教育平台建立在线案例资源库、典型练习库、教育重点知识视频、师生留言交互板块等课程资源和平台,通过课前问题环节,帮助学生回顾先进知识点,掌握学生整体学习进度的课前规划课程目标,不断以学生整体目标达成情况
(2)教室案例指导。通过减震系统、倒立摆件、电机位移控制等实例进行知识点分解和串联,将运动中的汽车转化为教科书中学生熟悉的质量、减震、弹簧系统,在说明的同时,将各部分理论知识与实际问题联系起来,通过案例进行指导,有助于学生深入理解和把握各章节的知识点(3)课后持续改进。通过习题册与实验评价体系的建设,鼓励并督促学生对问题与难点及时查漏补缺,保证学生个体与整体学习进度同步,加强线上线下课后交流与沟通,为学生提供持续改进动力;通过课后学习进度,以产出为导向不断调整教学策略;学期结束总结教学经验,结合目标达成度,分析教学中的薄弱环节和不足之处,在后续授课中持续改进。
四终结语
在本科教育工作审查评价和专业认证理念的指导下,本课程组建了机械工程控制基础课程生产导向课程体系,丰富了过程评价方式,加强了过程管理。制订精准点和加减点构成平时作业成绩的规律,构建基础实验与开放实验相结合的实验体系,以生产为导向关注学生课程目标是否有效实现,提高学生课程内外自主学习参与度,锻炼学生解决实际工程问题的独立思考能力。
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