基于工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的農(nóng)機(jī)專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革
——以《液壓與氣壓傳動(dòng)》課程為例

李明生，葉進(jìn)，曾百功，柳 劍

(西南大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，重慶400715)

0 引言

《液壓與氣壓傳動(dòng)》課程是農(nóng)機(jī)專(zhuān)業(yè)的核心專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課之一。液壓與氣壓傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)是農(nóng)機(jī)行業(yè)應(yīng)用的3種常見(jiàn)傳動(dòng)方式，是本專(zhuān)業(yè)學(xué)生必備的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)[1-2]。液壓傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)布置方便、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制、便于維護(hù)、輸出功率大和能夠?qū)崿F(xiàn)模塊化的特點(diǎn)，因此非常適用于結(jié)構(gòu)種類(lèi)多、執(zhí)行部件運(yùn)動(dòng)復(fù)雜、工作環(huán)境惡劣和功率質(zhì)量比要求高的農(nóng)業(yè)機(jī)械。農(nóng)業(yè)機(jī)械液壓技術(shù)應(yīng)用是我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)入現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，為農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)提供了重要支撐[3]。

我國(guó)液壓人才培養(yǎng)長(zhǎng)期落后于歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，液壓技術(shù)發(fā)展滯后。農(nóng)機(jī)領(lǐng)域?qū)I(yè)人才對(duì)液壓知識(shí)的匱乏嚴(yán)重影響了國(guó)內(nèi)農(nóng)機(jī)技術(shù)水平的發(fā)展。為培養(yǎng)出熟練掌握應(yīng)用液壓技術(shù)的農(nóng)機(jī)專(zhuān)業(yè)人才以滿(mǎn)足當(dāng)前農(nóng)業(yè)高速發(fā)展的步伐，解決傳統(tǒng)教學(xué)模式下培養(yǎng)的畢業(yè)生無(wú)法解決工程實(shí)際問(wèn)題的不足，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力，本文以工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證為契機(jī)，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、工程能力為目標(biāo)，探索《液壓與氣壓傳動(dòng)》課程教學(xué)改革新模式。

1 工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證

《華盛頓協(xié)議》(Washington Accord)于1989年成立，是目前國(guó)際上最具權(quán)威性和影響力的工程教育本科學(xué)位互認(rèn)協(xié)議之一，旨在建立共同認(rèn)可的工程教育認(rèn)證體系，實(shí)現(xiàn)各國(guó)工程教育水準(zhǔn)的實(shí)質(zhì)等效，促進(jìn)工程教育質(zhì)量的共同提高，為工程師資格國(guó)際互認(rèn)奠定基礎(chǔ)[4]。2016年中國(guó)正式成為《華盛頓協(xié)議》的成員，標(biāo)志著通過(guò)中國(guó)工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證協(xié)會(huì)(CEEAA)認(rèn)證的工程專(zhuān)業(yè)本科學(xué)位也被所有協(xié)議正式成員所承認(rèn)。

為滿(mǎn)足《華盛頓協(xié)議》要求，實(shí)現(xiàn)工程教育國(guó)際互認(rèn)和工程師資格國(guó)際互認(rèn)，中國(guó)針對(duì)高等教育機(jī)構(gòu)的工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)教育開(kāi)展了工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證，其目的在于建立一種國(guó)際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，為相關(guān)工程技術(shù)人才從事本行業(yè)研究提供預(yù)備教育質(zhì)量保證。該認(rèn)證以培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)出口要求為導(dǎo)向進(jìn)行合格性評(píng)價(jià)，以確認(rèn)工科專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生是否達(dá)到行業(yè)認(rèn)可的既定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求[5]。工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證要求圍繞學(xué)生畢業(yè)能力達(dá)成這一核心任務(wù)配置辦學(xué)條件、配備師資隊(duì)伍和設(shè)置專(zhuān)業(yè)課程體系等，并強(qiáng)調(diào)通過(guò)對(duì)專(zhuān)業(yè)的持續(xù)改進(jìn)機(jī)制和文化來(lái)保證專(zhuān)業(yè)的教育質(zhì)量和教育活力。

2 課程改革

2.1課程目標(biāo)改革

根據(jù)認(rèn)證的畢業(yè)要求，本課程分別支撐1個(gè)課堂講授目標(biāo)和1個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。課堂講授目標(biāo)為能夠針對(duì)復(fù)雜農(nóng)業(yè)機(jī)械工程問(wèn)題進(jìn)行表達(dá)與建模，并選擇可用的模型。實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)為能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案構(gòu)建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，安全開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。為支撐以上畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，對(duì)原課程進(jìn)行較大程度改革，新的課程目標(biāo)如表1所示。

2.2課堂教學(xué)內(nèi)容方法改革

根據(jù)工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的要求，所培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)具備實(shí)踐能力和工程應(yīng)用能力。根據(jù)以上培養(yǎng)目標(biāo)和課程目標(biāo)，對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容和方法進(jìn)行改革，對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行支撐。改革遵循以學(xué)生為主體的工程教育認(rèn)證的最基本理念，教學(xué)內(nèi)容及安排以學(xué)生為課堂教學(xué)主體，將學(xué)生們的感受放在首位，通過(guò)課堂教學(xué)使其具備農(nóng)機(jī)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)及其應(yīng)用能力。

2.2.1以工程實(shí)踐為導(dǎo)向的教學(xué)內(nèi)容改革

本課程的液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)部分偏重于理論分析和公式推導(dǎo)，在課堂教學(xué)中占用大量的時(shí)間，但是學(xué)生的實(shí)際接收度偏差[6-7]。從工程實(shí)踐和課程培養(yǎng)目標(biāo)的角度分析，本課程的最終目的是“能夠針對(duì)復(fù)雜農(nóng)業(yè)機(jī)械工程問(wèn)題進(jìn)行表達(dá)與建模，并選擇可用的模型”，因此在課程教學(xué)中應(yīng)以基本概念和原理為主，注重知識(shí)的應(yīng)用，不必過(guò)多追求理論公式的推導(dǎo)。以工程實(shí)踐為導(dǎo)向進(jìn)行課堂教學(xué)內(nèi)容改革，突出重點(diǎn)，分散難點(diǎn)，刪除陳舊和偏離實(shí)際要求的內(nèi)容，將重心放在理論的實(shí)際應(yīng)用上。

2.2.2基于工程應(yīng)用案例的啟發(fā)式教學(xué)方法改革

在液壓元件、液壓基本回路與典型液壓系統(tǒng)的教學(xué)中應(yīng)注重書(shū)本內(nèi)容與工程實(shí)際的結(jié)合，基于工程應(yīng)用案例提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和將所學(xué)用于實(shí)踐的收獲感。在案例的選擇中，更貼近農(nóng)機(jī)專(zhuān)業(yè)實(shí)際，將教材中的注塑機(jī)、機(jī)床等工業(yè)案例替換為本專(zhuān)業(yè)的稻麥聯(lián)合收割機(jī)、甘蔗收獲機(jī)和液壓多功能作業(yè)平臺(tái)等典型液壓系統(tǒng)。在教學(xué)中結(jié)合工程問(wèn)題來(lái)啟發(fā)學(xué)生，讓學(xué)生能夠觸類(lèi)旁通、舉一反三。針對(duì)工程實(shí)際應(yīng)用中的問(wèn)題，如液壓系統(tǒng)發(fā)熱、噪聲等，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行故障分析，發(fā)揮主觀(guān)能動(dòng)性，主動(dòng)對(duì)工程背景和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)，提前接觸工程實(shí)際，掌握液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)試、維護(hù)技能，形成具體分析問(wèn)題的習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)去解決復(fù)雜問(wèn)題的能力。

2.2.3豐富教學(xué)資源，提升教學(xué)效果

受制于基礎(chǔ)知識(shí)和學(xué)習(xí)能力不同，教師在課堂講授時(shí)很難顧及全部學(xué)生專(zhuān)業(yè)能力的提升[8]。在傳統(tǒng)的文字或結(jié)構(gòu)圖講授過(guò)程中，基礎(chǔ)較差的學(xué)生對(duì)于復(fù)雜液壓結(jié)構(gòu)，如變量泵、電液比例閥等非常難于理解。對(duì)教學(xué)資源進(jìn)行豐富，整合網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上的高質(zhì)量課件、圖片和視頻等教學(xué)資源，結(jié)合多媒體行授課，動(dòng)態(tài)、立體地展示液壓元件結(jié)構(gòu)及工作原理、流體的流動(dòng)和系統(tǒng)中元件的動(dòng)作及功用，以降低學(xué)習(xí)門(mén)檻，提升教學(xué)效果。

表1 課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系

2.2.4在課堂教學(xué)中應(yīng)用項(xiàng)目教學(xué)

工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證十分注重學(xué)生能力的培養(yǎng)。在課堂教學(xué)中應(yīng)用項(xiàng)目教學(xué)，以項(xiàng)目為依托、以學(xué)生為主體，通過(guò)教師引導(dǎo)，充分調(diào)動(dòng)所有學(xué)生的積極性，提升學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作和綜合實(shí)踐能力。在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程，學(xué)生將課堂所學(xué)知識(shí)與專(zhuān)業(yè)技能進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，充分發(fā)揮創(chuàng)造潛能，形成能夠針對(duì)復(fù)雜農(nóng)業(yè)機(jī)械工程問(wèn)題進(jìn)行表達(dá)與建模的能力。項(xiàng)目教學(xué)組織形式如表2所示。

表2 項(xiàng)目教學(xué)組織形式

2.3實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證要求注重理論與實(shí)際工程的結(jié)合，著力提高學(xué)生工程實(shí)踐能力，使學(xué)生能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案構(gòu)建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，安全開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。為此，針對(duì)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行改革。

2.3.1放寬實(shí)驗(yàn)自由度，變“看實(shí)驗(yàn)”為“做實(shí)驗(yàn)”

液壓系統(tǒng)中，一個(gè)動(dòng)作目標(biāo)往往可以通過(guò)不同的方法實(shí)現(xiàn)，如速度調(diào)節(jié)既可以采用節(jié)流調(diào)速，還可以采用容積調(diào)速[9]。但是在傳統(tǒng)的液壓傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)教師提前編制實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，制定實(shí)驗(yàn)步驟，學(xué)生按照步驟搭建回路，驗(yàn)證效果，是在“看實(shí)驗(yàn)”，限制了學(xué)生的創(chuàng)造力和積極性。通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，以學(xué)生為中心，放寬實(shí)驗(yàn)自由度，改被動(dòng)的實(shí)驗(yàn)方式為主動(dòng)做實(shí)驗(yàn)，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，使學(xué)生真正的“做實(shí)驗(yàn)”。教師布置實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，學(xué)生根據(jù)目標(biāo)，綜合所學(xué)知識(shí)，自主確定實(shí)驗(yàn)方法和步驟，合理選擇實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，由教師審核后開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行初步分析討論，教師對(duì)討論結(jié)果進(jìn)行指導(dǎo)，并提出拓展性的問(wèn)題讓學(xué)生思考并驗(yàn)證[10]。理論學(xué)習(xí)內(nèi)容與實(shí)際實(shí)驗(yàn)的結(jié)合和驗(yàn)證，使學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握更加牢固，理論知識(shí)水平和實(shí)踐能力同時(shí)得到提升。

2.3.2基于畢業(yè)目標(biāo)達(dá)成的實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制改革

為支撐畢業(yè)目標(biāo)，改革實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定方法如表3所示。

表3 實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定計(jì)分方法

4次液壓實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)平時(shí)成績(jī)占實(shí)驗(yàn)總評(píng)成績(jī)的50%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)占實(shí)驗(yàn)總評(píng)成績(jī)的50%。實(shí)驗(yàn)1、2、3對(duì)課程目標(biāo)5進(jìn)行支撐，實(shí)驗(yàn)4對(duì)課程目標(biāo)6進(jìn)行支撐。課程目標(biāo)5、6對(duì)畢業(yè)要求中的研究要求進(jìn)行支撐。

3 改革目標(biāo)

3.1實(shí)現(xiàn)學(xué)生興趣+能力雙提升，具備卓越農(nóng)機(jī)工程師的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)

培養(yǎng)出具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，能夠解決具體實(shí)際問(wèn)題的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才。通過(guò)改革，綜合應(yīng)用案例教學(xué)、直觀(guān)教學(xué)、一體化教學(xué)和啟發(fā)式教學(xué)等教學(xué)方法，以實(shí)際應(yīng)用為導(dǎo)向，變空洞的理論講授為生動(dòng)的實(shí)踐模擬，以此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生學(xué)以致用、學(xué)做結(jié)合，真正鍛煉自己的實(shí)踐能力。同時(shí)，通過(guò)科學(xué)、豐富的工程實(shí)踐，使學(xué)生初步具備從事未來(lái)技術(shù)工作的基本科學(xué)素養(yǎng)和專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平，為成為一個(gè)卓越農(nóng)機(jī)工程師打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.2實(shí)現(xiàn)教師隊(duì)伍觀(guān)念+能力雙提升，提升教學(xué)水平

通過(guò)改革，結(jié)合項(xiàng)目制教學(xué)方法和工程實(shí)際，科學(xué)合理設(shè)計(jì)理論授課與課程實(shí)驗(yàn)，以充分發(fā)揮學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作精神與探索創(chuàng)新精神，滿(mǎn)足新形勢(shì)下行業(yè)對(duì)《液壓與氣壓傳動(dòng)》課程教師的更高要求。通過(guò)改變心態(tài)、與時(shí)俱進(jìn)和以做促學(xué)，變填鴨式灌輸為啟發(fā)式、引導(dǎo)性教育，進(jìn)行研究性教學(xué)，解放思想，轉(zhuǎn)變觀(guān)念，努力提升自身素質(zhì)和能力，有效完成教學(xué)任務(wù)，培養(yǎng)卓越工程師人才。

3.3實(shí)現(xiàn)過(guò)程+反饋機(jī)制的教學(xué)評(píng)價(jià)改革，促進(jìn)工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)質(zhì)量的全面改善

科學(xué)設(shè)計(jì)考核內(nèi)容，既考核學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的掌握程度，更要注重對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)踐能力、創(chuàng)新協(xié)作意識(shí)和解決問(wèn)題的綜合能力等工程素養(yǎng)方面的考查，由應(yīng)試向應(yīng)用轉(zhuǎn)變。通過(guò)建立教學(xué)效果反饋機(jī)制，每年開(kāi)展學(xué)生滿(mǎn)意度測(cè)評(píng)，對(duì)授課氛圍、教學(xué)組織流程、設(shè)備條件、教師授課水平、教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)科學(xué)性、成績(jī)?cè)u(píng)定方法、教學(xué)服務(wù)和能力提升等多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)反饋，全面提升工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)質(zhì)量。

4 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)施基于工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的《液壓與氣壓傳動(dòng)》課程改革，拉近教育界與農(nóng)機(jī)界的貼合度，使學(xué)生建立正確的工程創(chuàng)新思維方法。構(gòu)建新型師生關(guān)系，使本科教學(xué)與項(xiàng)目研究深入結(jié)合，啟發(fā)學(xué)生探索問(wèn)題的興趣。在提升農(nóng)機(jī)專(zhuān)業(yè)學(xué)生專(zhuān)業(yè)技能的同時(shí)，注重提升學(xué)生組織能力、協(xié)調(diào)能力和管理能力等綜合素質(zhì)，滿(mǎn)足社會(huì)對(duì)復(fù)合型人才的需求，培養(yǎng)出更多適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的創(chuàng)新型農(nóng)機(jī)人才。