基于项目驱动的应用型本科自动化专业课程设计

摘 要：针对应用型本科多门课程的课程设计环节存在的设计内容发散等问题,提出了一种考虑多门课程设计内容之间关联性的方法――基于项目驱动的课程设计内容安排方法.该方法将后期综合性较强的课程设计内容作为项目,把项目进行模块化分解,将模块作为前期课程设计的内容.结合应用型本科自动化专业电气传动方向,给出实施实例.

关 键 词：项目驱动；课程设计；应用型本科；自动化专业

作者简介：杨福广（1974-）,男,山东龙口人,山东交通学院信息与电气工程学院,副教授；肖海荣（1969-）,女,山东潍坊人,山东交通学院信息与电气工程学院院长,教授.（山东济南250037）

基金项目：本文系山东交通学院教改基金项目（项目编号：JG201217）、山东省高等学校教学改革研究项目（项目编号：2012314）的研究成果.

中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1007-0079（2014）08-0180-02

应用型本科在培养上要注重学生的工程实践能力,使学生能够较快适应用人单位的需求.应用型本科工程实践能力的提高主要通过实践教学环节实现,[1]而课程设计是实践教学环节的重要组成部分,[2]对增强学生工程实践能力、促进整体教学水平提高有至关重要的作用.

作为教育部的“应用科技大学改革试点战略研究”在山东省的三所试点学校之一,山东交通学院对本科培养方案进行了修订.本文结合这次培养方案的修订对应用型本科自动化专业电力传动方向的课程设计内容安排进行探讨,借鉴应用于理论教学、实验教学以及创新教育中的“项目驱动方法”,[3-5]提出了一种“基于项目驱动的应用型本科自动化专业课程设计内容安排方法”.

一、应用型本科自动化专业电力传动方向课程设计概况及存在的问题

新一轮的培养方案修订工作中,自动化专业实践教学与理论教学环节的学分比例由原来的约20%：80%变为约40%：60%,其中课程（毕业）设计环节学分占总学分约24%,伴随学分的增加实际上是课程设计环节学时的增加（如表1所示）.如何合理安排这些课程设计的内容是能否实现应用型本科培养目标的关键.

表1山东交通学院自动化专业课程设计一览表

传统的课程设计内容是从本门课的教学内容和重点出发,强化学生对本门课程的理解和应用,这种安排存在一些缺陷,主要表现在：

（1）课程设计内容的发散性,没有考虑本门课程与其他课程之间的有机联系,这样导致每门课程设计取得的成果都是独立的,各门课程之间设计成果不能够相互借用.

（2）没有考虑本门课程内容在不同专业中的具体“工程应用”侧重点,使得不同专业的学生做相同内容的课程设计.

（3）到了综合性较强的课程设计阶段,比如自动化专业电力传动方向的“运动控制系统”课程设计,让学生在没有任何软硬件储备的基础上在两个周内完成一个实际系统的设计和调试,难度非常大,最终只能“纸上谈兵”,这对于培养学生的工程实践能力十分不利.

二、项目驱动的课程（毕业）设计内容设计

针对传统课程设计中设计内容安排上存在的缺陷,本文探讨按照“自顶向下的项目驱动法”设计各个课程设计的内容.即将综合性的课程设计题目作为项目,然后将项目分解成模块,分解后的模块作为前期课程设计的题目.通过这种方式的安排,使学生在四年的学习进程中总体目标明确,阶段性目标清晰,每门课的课程设计环节的成果最后会“总结”成为一个标志性的“项目”成果,锻炼了学生的实践能力和工程应用能力,帮助学生完成所学知识的系统性整合,同时也会极大地激发学生的学习兴趣.

下面通过一个实例对此设计思想进行说明.“运动控制系统”课程是自动化专业电气传动方向的一门主干专业课程.该课程有2周的课程设计时间,主要是设计交直流调速系统.为此提出“直流电动机的速度闭环（模拟或数字）控制系统”这一项目,该项目涉及的课程内容有：模拟电子技术、电机与拖动、计算机控制、自动控制原理、电力电子、单片机原理与应用、PLC、VHDL、嵌入式系统等.针对此项目,将其繁多的内容分解成（模拟/数字）控制器模块、功率放大器模块、信号检测模块等模块（结构框图如图1）,并将模块分解到前期的模拟电子技术、单片机原理与应用、电力电子、自动控制原理和计算机控制等课程的课程设计环节,形成表2中与项目相关的每门课程的2～3个设计题目.

表2基于项目分解的课程设计题目及其关联性

表2中所有题目都与“直流电动机的速度闭环（模拟或数字）控制系统”这一项目关联,将表中的课程设计题目通过组合就可以形成“直流电动机的速度闭环（模拟或数字）控制系统”这一项目的内容,比如题目（1.1、1.3、2.1、2.2、2.3、3.2、3.3）等组合可构成直流电机的模拟速度调节系统,而（1.2、1.3、4.1、4.2）、（1.2、1.3、7.2、7.3）、（1.1、1.3、8.1、8.2）等三种组合再结合5.1、6.1、6.2的知识可构成三种直流电机的数字速度调节系统.实际上,上述题目不改动或稍加改动后,即可组合出若干种设计方案不同的直流电机速度调节系统.

三、结语

将后期综合程度较高的课程设计内容考虑为项目,对项目中用到的前期课程内容进行分解,考虑前后课程设计环节之间的关联性,合理安排前期各课程设计内容.通过这种方式,使学生在四年的学习进程中总体培养目标明确,阶段性目标清晰,前期课程设计环节的“成果”最后会“组合”成为一个标志性的“项目成果”,既锻炼学生的实践能力和工程应用能力,理论联系实际,又帮助学生完成所学知识的系统性整合,极大激发学生的学习兴趣.