基于工程教育認(rèn)證下的機電專業(yè)課程教學(xué)改革與實踐

王麗 王沁

摘要：國際工程教育的核心理念強調(diào)專業(yè)教學(xué)設(shè)計和實施以學(xué)生接收教育后所取得的學(xué)習(xí)效果為導(dǎo)向，本文內(nèi)容以培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求為出發(fā)點，以《工程測試技術(shù)》課程為例，提出“兩主式”教學(xué)理念，強化“以工程案例為主線”的研究性教學(xué)方法，構(gòu)建了 “以測試系統(tǒng)設(shè)計為核心”的創(chuàng)新性設(shè)計能力培養(yǎng)方法，并建立了自主多樣化的考評體系，最終確保實現(xiàn)學(xué)生綜合能力的達(dá)成。

關(guān)鍵詞：工程教育；OBE；兩主式；工程案例教學(xué)；創(chuàng)新性系統(tǒng)設(shè)計

一、引言

工程教育認(rèn)證是對未來工程師所受專業(yè)教育按照一定標(biāo)準(zhǔn)開展的質(zhì)量評價，其核心理念是學(xué)生中心（SC）是宗旨，體現(xiàn)在能否用“成果導(dǎo)向”的要求來引領(lǐng)，用“持續(xù)改進(jìn)”的機制來保證；成果導(dǎo)向（OBE）是要求，服務(wù)于學(xué)生中心的宗旨，外化為對學(xué)生是否達(dá)成培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求的評價，評價結(jié)果促進(jìn)專業(yè)提升教育質(zhì)量，使得學(xué)生中心的宗旨得已真正實現(xiàn)。

《工程測試技術(shù)》是機械設(shè)計制造及其自動化、機械電子工程等專業(yè)的必修專業(yè)基礎(chǔ)課，旨在使學(xué)生能夠掌握解決復(fù)雜機械工程問題所需的現(xiàn)代測試技術(shù)的基本理論、方法和工程工具，初步具備運用測試技術(shù)進(jìn)行機械工程中測試問題分析與解決的能力。由于涉及到的知識內(nèi)容較為廣泛，其綜合性、抽象性較強，學(xué)生自主學(xué)習(xí)、主動探究以及學(xué)習(xí)自律性表現(xiàn)較差；且實踐環(huán)節(jié)較少，阻礙學(xué)生進(jìn)一步感性地接觸實際測試環(huán)境，從而參加課外科技制作與競賽的熱情和水平不高，考評方式也不夠多樣化。鑒于上述多種在學(xué)生能力培養(yǎng)與達(dá)成上的問題存在，我們在教學(xué)內(nèi)容與方法上進(jìn)行了積極的改革探索與實踐。

二、教學(xué)內(nèi)容改革

1）提出并完善“兩主式”的教學(xué)理念

在本課程教學(xué)中，提出了“以學(xué)生為主”、“學(xué)生自主式學(xué)習(xí)”的“兩主”教學(xué)理念。教育的目的在于充分挖掘每個被教育者的潛能，教學(xué)不僅僅是因材施教，而是應(yīng)該以被教育者自己為主，全身心的投入其中。本課程以聚焦志、趣、激發(fā)潛能為導(dǎo)向，激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在驅(qū)動力，實現(xiàn)從志到趣到能力獲得的目標(biāo)，通過：①引奇激趣—打開創(chuàng)新的大門，遵從“問題引導(dǎo)”、“問題思考”、“需要的理論知識”、“可行的工程應(yīng)用”、“創(chuàng)新點”的創(chuàng)造過程，實現(xiàn)了將理論知識的理解創(chuàng)新性地應(yīng)用于實際工程；②誘導(dǎo)質(zhì)疑—催生創(chuàng)新的萌芽，注意培養(yǎng)學(xué)生的求異思維，允許學(xué)生發(fā)表不同見解，思維的批判性養(yǎng)成創(chuàng)新思維，開展基于問題的研究性學(xué)習(xí)方式；③馳騁想象—揮動創(chuàng)新的翅膀，引入探究性教學(xué)方法，學(xué)生可以自由選擇大作業(yè)或設(shè)計題目，組成項目團(tuán)隊，在開放實驗室中自己動手，完成系統(tǒng)研究、開發(fā)、設(shè)計、制作、調(diào)試的全過程，增強工程實踐能力、創(chuàng)新能力和個人素質(zhì)，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新熱情。

工程教育體現(xiàn)在畢業(yè)要求中除了專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)還包括非專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)，因此在教學(xué)過程中，不僅通過兵器工業(yè)和日常生活中大量測試實例應(yīng)用的分析要求學(xué)生了解工程與社會的關(guān)系；通過適當(dāng)分析畢業(yè)后工作需求、市場需求促進(jìn)學(xué)生形成良好的職業(yè)規(guī)范；還通過在教學(xué)環(huán)節(jié)中引入了省級精品資源共享網(wǎng)站、自制傳感器錄像、獲國家級三等獎的微課視頻、翻轉(zhuǎn)課堂等不同教學(xué)手段，開闊本科生的學(xué)術(shù)眼界，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，使他們自覺自主的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)秩序從他律到自律，最后形成良好自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識，有不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展的能力。

2）強化“以工程案例為主線“的研究性教學(xué)方法

工程教育強調(diào)學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，我們提出了“以工程案例為主線“的研究性教學(xué)模式。課程講授時主要采用主講重點和難點，提出工程案例，學(xué)生帶著問題預(yù)習(xí)、查閱資料和書籍，帶著提出的問題課堂研究和討論，最后寫出小論文或報告，這也可以說是“小論文、大課堂”的教學(xué)模式。很多工程案例采用教師主持或參與的橫、縱向課題或自主研發(fā)產(chǎn)品，內(nèi)容緊密結(jié)合機電工程測試技術(shù)，讓學(xué)生能親身體會實際工程背景，了解測試的機械結(jié)構(gòu)如何與電子測量系統(tǒng)有機的結(jié)合。在課堂研討時，通常采用一個學(xué)生講解、其它學(xué)生補充、老師最后點評的方式，課堂氣氛活躍。在個別情況下，還采用學(xué)生分組搶答競爭的形式，學(xué)生更有激情。

3）構(gòu)建了“以測試系統(tǒng)設(shè)計為核心”的創(chuàng)新性設(shè)計能力培養(yǎng)方法

課程的研究對象是機械，手段是傳感器和測試方法，因此圍繞“以測試系統(tǒng)設(shè)計為核心”，從課堂教學(xué)、課堂討論、大作業(yè)、開放性實驗等環(huán)節(jié)突出和實施這一理念。在課堂教學(xué)中，讓學(xué)生針對工程案例，設(shè)計自己認(rèn)為合適的方法；在大作業(yè)中，通過自選題目，完成整體測試系統(tǒng)設(shè)計或搭建實物等。學(xué)生在上述環(huán)節(jié)中學(xué)會了合理地選用傳感器，能夠?qū)C電結(jié)合的測試系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)展開設(shè)計，能夠針對工業(yè)與生活常見測試系統(tǒng)完成總體設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計。并將測試?yán)碚摰膶W(xué)習(xí)和運用延伸到科技制作活動、畢業(yè)設(shè)計及科研項目等課外實踐活動中，鼓勵參加如挑戰(zhàn)杯電子設(shè)計大賽、飛斯卡爾智能汽車大賽、機器人大賽、互聯(lián)網(wǎng)+、機械創(chuàng)新大賽等，把具體問題交給學(xué)生，使學(xué)生在理論和實踐的結(jié)合中不斷思考、探索，把握測試?yán)碚摰暮诵暮腕w系，培養(yǎng)靈活運用所學(xué)知識分析解決復(fù)雜工程問題的創(chuàng)新實踐能力。

4）建立并實施自主多樣化的考評體系

工程教育體系下本專業(yè)畢業(yè)要求中要求學(xué)生能夠承擔(dān)多學(xué)科團(tuán)隊中負(fù)責(zé)人、團(tuán)隊成員及個體各自的角色和責(zé)任，并能與其他團(tuán)隊成員共享信息，合作共事。因此本課程根據(jù)自主式學(xué)習(xí)的特點，建立了對應(yīng)的綜合考評體系，總評成績由基于設(shè)計的課堂研討成績、平時作業(yè)、大作業(yè)成績和考試卷面成績綜合評定，綜合地、全面地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)和設(shè)計能力。尤其是其中的大作業(yè)成績，遵循畢業(yè)要求中對學(xué)生個人能力與團(tuán)隊協(xié)作能力的要求，采用4-5人自愿組成小組并推薦組長，自選題目并通過教師審核，分工協(xié)作（包括查資料、方案選擇、傳感器和電路設(shè)計、編輯流程圖、搭建實物、撰寫報告、ppt制作、答辯等），學(xué)生自己給自己評分，最后進(jìn)行小組答辯，教師根據(jù)答辯與報告（或?qū)嵨铮┙o出一個小組綜合得分，最終再按照小組綜合得分和參照個人在團(tuán)隊中的表現(xiàn)差異（自己給分）得出每位同學(xué)個人總評成績。

三、實施效果

近幾年本系教師指導(dǎo)的同學(xué)在全國三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計大賽、全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽、機械行業(yè)卓工聯(lián)盟畢業(yè)設(shè)計大賽、“臺達(dá)杯”高校自動化設(shè)計大賽等科技競賽中獲得多項國家級和省級獎項。在工程教育理念下，本專業(yè)在幾年的探索和不斷實踐中，逐漸形成了以學(xué)生實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的產(chǎn)出效應(yīng)為導(dǎo)向（OBE）的人才培養(yǎng)體系。

參考文獻(xiàn)

[1]顧佩華等，基于“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”（OBE）的工程教育模式——汕頭大學(xué)的實踐與探索，高等工程教育研究，2014年01期

[2]王紅軍，面向工程教育專業(yè)認(rèn)證的機械類專業(yè)創(chuàng)新型應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式改革與實踐 教育教學(xué)論壇，2018年25期

作者簡介：王麗，西安工業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院機電系主任，副教授；王沁，西安工業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院機電系創(chuàng)新實驗室教師，講師。

論文支持：校級教改項目17JGY05

（作者單位：西安工業(yè)大學(xué)）