基于自动控制原理的本科专业工程教育“持续改进”方案设计

作者:未知

  摘要:“持续改进”是工程教育认证通用标准中的第4项指标,为了建立教学过程质量监控机制,本文基于反馈控制原理提出一种“持续改进”的设计方案。首先理解7项通用标准之间的逻辑关系,接着设计实现“持续改进”的方案,最后基于控制原理设计毕业生跟踪反馈机制及社会评价机制的整体结构。这种基于控制原理的“持续改进”设计方案对于本科专业工程教育认证具有较好的参考价值。
  关键词:工程教育;专业认证;本科专业;持续改进;自动控制原理
  中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2019)06-0185-03
  一、引言
  《华盛顿协议》属于一类国际工程联盟的教育互认协议,其实质就是工程学士学位的互认协议。2013年6月19日中国科协代表我国加入了《华盛顿协议》,成为预备成员国。为了加入“华盛顿协议”,从2006开始,教育部就启动了工程教育认证工作,在机械、电气、计算机、化工4个本科专业开展了试点工作。经过了10年的努力奋斗,于2016年6月在马来西亚吉隆坡举行的国际工程联盟大会上,全票通过了中国成为“华盛顿协议”的正式成员国。这是我国高等教育发展史上一个重要的里程碑。这将促进我国工程教育的进一步改革和改进,实现我国本科工程教育的国际化,提高我国高等教育的国际竞争力。
  周红坊等人论述了成果导向教育的必要性与重要性,强调要明确工程教育目的、人才培养目标,要建立多维度的评价体系。林健提出工程教育认证不仅要接受认证专业的现状,还要强调该专业必须具有持续改进的机制,由此才能不断提升教育教学质量。同时指出从五个方面进行工程教育认证的持续改进。柳勤等人结合机械工程专业调查了应届毕业生、往届毕业生、用人单位以及第三方的调研情况,构建了毕业生工作情况跟踪反馈机制,并将其研究成果用于教学目标达成评价以及专业工程教育的持续改进。曹伟等人基于本科工程教育专业认证,针对计算机科学与技术专业的持续改进过程进行探讨与实践,构建有效的教学质量监控体系和评价体系,完善毕业生跟踪反馈和社会评价机制,促进该专业人才培养质量的不断提高。刘孝保等人基于专业工程教育认证内容和管理模式,设计了基于数据驱动的实现流程,由此构建了数据驱动决策方法,即给出了一种基于数据驱动的专业工程认证持续改进的模式。朱惠延等人结合校内專业工程教育认证的实际工作,构建了以教学督导监控为主导,监控教学运行过程,监控教师的教学信息,监控学生的学习信息,实现多主体持续改进的内部质量监控体。靳遵龙等人分析了2015版本科专业工程教育认证标准,针对工程教育过程中存在的问题提出了若干解决措施。
  二、“持续改进”的设计方案
  2015年发布的本科专业的工程教育认通用标准,其包含“学生、培养目标、毕业要求、持续改进、课程体系、师资队伍、支持条件”七项标准,这七项标准之间的逻辑关系如图1(本科专业工程教育认证7项通用标准之间的逻辑关系)所示。图1所示的七项标准既独立又有关联性,而这种关联性具有明确的逻辑关系。各项标准表述简捷、内涵丰富,反映了以学生为中心的OBE(Outcome based education,简称OBE)理念。
  在此说明的是:“工程教育认证通用标准”也是在不断的修订过程中,“华盛顿协议”成员国的相关专业是依据该“通用标准”制定培养学生的“相关要求”,而这“相关要求”是要涵盖这七项通用标准。为了易于表述,也将“相关要求”分解为七项,即“S1.学生、S2.培养目标、S3.毕业要求、S4.持续改进、S5.课程体系、S6、师资队伍、S7.支持条件”。当基于“通用标准”认证某一专业时,除了考察七项通用标准的达成度,还要考察其“质量监控机制”、“定期评价机制”以及“持续改进机制”。因此,基于7项通用标准本科专业实现“持续改进”的关系图如图2(基于7项通用标准本科专业实现“持续改进”的关系图)所示。
  在图2中,七项通用标准有各自涵盖的内容(如,1.1—1.4,2.1—2.3,3.1—3.12,4.1—4.3,5.1—5.4,6.1—6.5,7.1—7.6)。基于各项相应的标准建立教学过程质量监控机制,定期评价课程体系的设置和教学质量,以及评价教学环节对毕业要求的达成状况;基于多种形式建立毕业生跟踪反馈机制和有关各方参与的社会评价机制,以评价培养目标的达成状况;通过案例证明该评价结果能够用于本专业的持续改进。
  自动控制和反馈是自动控制系统中的重要概念。自动控制是在没有人的干预下,通过检测装置和执行装置,使被控对象或生产过程按照预定的变化规律运行;反馈是通过检测装置将系统的输出量返回到系统的输入端,与设定值(目标值)进行比较,产生的偏差信号作为控制器的输入量。
  在工业生产过程中,基于偏差进行控制的闭环系统种类很多,虽然它们所完成的控制任务不同,具体控制系统结构不同,但是,基于偏差信号对被控对象进行控制的原理是相同的,其系统结构图如图3(自动控制系统结构图)所示。①测量装置(传感器或检测元件):检测现场的被控参数y(t),并将其转化为标准测量值c(t);②控制器:根据偏差值的正负、大小及变化情况,按某种预定的控制规律给出控制量u(t);③执行器:用控制器输出的u(t),相应地去改变操纵量q(t);④被控对象:一般是指工业生产中需要进行控制的设备、装置或生产过程;⑤被控参数:在控制对象中要求按预定规律变化的物理量,即被控制的物理量,也称被控参数y(t);⑥扰动(干扰):在自动控制系统中,干扰又称扰动f(t)。除控制量以外引起被控参数变化的所有作用因素都可视为干扰;⑦设定(给定)值:指与被控参数工艺规定值相对应的信号值,也称控制目标值,是控制系统的输入变量;⑧偏差值:指设定值与被控参数测量值之差,在自动控制系统中,一般规定偏差值e(t)=r(t)-c(t)。
  “持续改进”是通用标准中的七项标准之一,它也是本科专业工程教育认证工作中需要常抓不懈的核心工作。“持续改进”不仅给出了该项标准的若干指标点,同时也强调要利用评估结果对教学质量和学生培养工作进行不断的提高和改进。持续改进的核心是一种可持续性发展的以学生为中心的教学质量改进过程。“持续改进”的目标是:对课程体系设置和教学质量进行定期评价,对培养目标的达成度进行定期评价,并建立能够证明其评价结果被用于专业的持续改进的有效机制。
  通用标准“持续改进”主要包含以下3个方面,即(1)建立教学过程质量监控机制;(2)建立毕业生跟踪反馈机制以及社会评价机制,对培养目标是否达成进行定期评价;(3)能证明评价的结果被用于专业的持续改进。
  限于篇幅,本文只论述基于控制原理如何设计毕业生跟踪反馈机制以及社会评价机制的方案,以实现培养目标达成度的闭环控制,其系统结构图如图4(基于控制原理的毕业生跟踪反馈机制及社会评价机制结构图)所示。
  根据标准要求专业应构建毕业生跟踪反馈和社会评价机制。可通过网络平台、校友会以及社会等方式跟踪毕业生的发展状况,以校友座谈用人单位座谈、行业/企业代表座谈、等方式收集毕业生对专业培养目标、课程体系、支撑条件的意见和修改建议,通过问卷调查、第三方评价机构等方式获取相关数据,作为评价培养目标是否达成的依据。
  三、结论
  在本科专业工程教育认证通用标准中,“持续改进”为第4项指标,同时也是促进其他指标不断完善的一个指标。持续改进(continuous improvement)是一个循环过程,它要求建立教学过程质量监控机制,建立毕业生跟踪反馈机制以及有高等教育系统以外有关各方参与的社会评价机制,并能证明评价的结果被用于专业的持续改进。本文描述了本科专业工程教育认证7项通用标准之间的逻辑关系,构建了基于7项通用标准本科专业实现“持续改进”的基本关系图,运用自动控制的基本原理,设计了毕业生跟踪反馈机制及社会评价机制结构图,并论述了自动控制系统的4个环节(即,检测装置、监控器、执行装置、被控对象)所对应的认证标准、跟踪反馈机制及社会评价机制。这种基于“持续改进”的毕业生跟踪反馈及社会评价机制设计方案对于本科专业工程教育认证具有较好的参考价值。
  参考文献:
  [1]刘莉.中国科协加入华盛顿协议[N].科技日报,2013-6-20(1).
  [2]郭伟,张勇,解其云,等.以加入《华盛顿协议》为契机开启中国高等教育新征程[J].世界教育信息,2017(1):8-11.
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