中國(guó)工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)下機(jī)械工程實(shí)踐教學(xué)模式的研究

李曉暉，許悅，張艷芹，孫孟輝，許坤波，高佩川

（南京工程學(xué)院，江蘇 南京 211167）

本文將結(jié)合國(guó)際工程認(rèn)證和卓越工程師計(jì)劃兩方面的標(biāo)準(zhǔn)，以南京工程學(xué)院流體傳動(dòng)與控制專業(yè)卓越工程師計(jì)劃實(shí)施以來(lái)取得的成效為切入點(diǎn)，探索新工科背景下如何提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力和實(shí)踐教學(xué)效果，以及如何滿足國(guó)際工程教育認(rèn)證和企業(yè)要求，探索并改進(jìn)中國(guó)工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下工程實(shí)踐教學(xué)的新模式。

1 現(xiàn)行實(shí)踐教學(xué)的背景與模式剖析

我國(guó)于2016 年成為《華盛頓協(xié)議》第18 個(gè)正式成員國(guó)以來(lái)，為體現(xiàn)其宗旨和貫徹其基本理念，我國(guó)工程教育認(rèn)證堅(jiān)持以學(xué)生為中心理念、產(chǎn)品導(dǎo)出理念和持續(xù)改進(jìn)理念等三個(gè)基本理念，以達(dá)到解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力這一目的。解決“復(fù)雜工程問(wèn)題”是工程教育本科專業(yè)認(rèn)證區(qū)別于其他類型工程教育認(rèn)證的重要特征,這也是我國(guó)高等院校本科工程專業(yè)達(dá)成工程教育認(rèn)證的重點(diǎn)和難點(diǎn)；其中，良好的校企合作實(shí)習(xí)基地建設(shè)可借鑒企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新方法和最佳實(shí)踐思路,對(duì)工程教育中的“復(fù)雜工程問(wèn)題”中的難點(diǎn)問(wèn)題提出一種解決思路，為工程專業(yè)實(shí)踐教育提供參考。

工程實(shí)踐與協(xié)作創(chuàng)新是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)，其主要包括學(xué)生工程意識(shí)、實(shí)踐能力、協(xié)作精神和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)高等院校已將認(rèn)知實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)作為機(jī)械工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)課程的主要環(huán)節(jié)和固有模式。實(shí)踐教學(xué)經(jīng)歷了卓越工程師計(jì)劃的人才培養(yǎng)模式，在企業(yè)實(shí)踐過(guò)程中，形成了工程設(shè)計(jì)、工程制造、工程應(yīng)用的三段式工程訓(xùn)練模式，更多地強(qiáng)調(diào)在加強(qiáng)校企合作基礎(chǔ)上構(gòu)建面向工程一線的工程教育體系，形成了一套特有的教學(xué)環(huán)節(jié)。因此，卓越工程師計(jì)劃更多的是強(qiáng)化學(xué)生在工程實(shí)踐方面的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，通過(guò)“學(xué)習(xí)+企業(yè)”的實(shí)踐教學(xué)模式培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，達(dá)到卓越工程師的培養(yǎng)目標(biāo)。而在當(dāng)前進(jìn)行的國(guó)際工程認(rèn)證背景下，工程教育培養(yǎng)學(xué)生解決“復(fù)雜工程問(wèn)題”能力的教學(xué)模式可以借鑒企業(yè)在技術(shù)創(chuàng)新中用到的方法論。從企業(yè)需求視角來(lái)看，只有真正既掌握集成產(chǎn)品開(kāi)發(fā)模式又掌握專業(yè)技術(shù)知識(shí)的畢業(yè)生，才具備解決“復(fù)雜工程問(wèn)題”的能力?！皬?fù)雜工程問(wèn)題”在涉及工程技術(shù)問(wèn)題的同時(shí)還涉及大量非技術(shù)性的問(wèn)題，因此，工程教育院校在國(guó)際工程認(rèn)證背景下卓越工程師計(jì)劃的實(shí)踐教學(xué)可以借鑒企業(yè)界多年來(lái)在技術(shù)創(chuàng)新探索歷程中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，吸收諸如集成產(chǎn)品開(kāi)發(fā)模式（IPD）等適用于解決“復(fù)雜工程問(wèn)題”的方法論和最佳實(shí)踐，從而培養(yǎng)具備解決企業(yè)實(shí)際工程問(wèn)題綜合素質(zhì)的高水平工程師。

2 實(shí)踐教學(xué)“四層六度”模式的改革舉措

在國(guó)際工程認(rèn)證背景下南京工程學(xué)院機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)本科生工程實(shí)踐教學(xué)體系分為基礎(chǔ)實(shí)踐層、工程認(rèn)知層、綜合實(shí)踐層和創(chuàng)新實(shí)踐層四個(gè)層次，即基礎(chǔ)層、主干層、專業(yè)層和核心層；具體實(shí)施措施分為計(jì)劃內(nèi)必修實(shí)踐環(huán)節(jié)和課外選修實(shí)踐環(huán)節(jié)兩部分，工程實(shí)踐環(huán)節(jié)和畢業(yè)設(shè)計(jì)構(gòu)成了實(shí)踐教學(xué)綜合體系。以計(jì)劃內(nèi)必修實(shí)踐環(huán)節(jié)為主的專業(yè)實(shí)踐能力培養(yǎng)課程體系，包括獨(dú)立設(shè)課實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)教學(xué)、項(xiàng)目訓(xùn)練、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）以及其他實(shí)踐環(huán)節(jié)等。此外，本專業(yè)還增加了課外選修實(shí)踐環(huán)節(jié)，相對(duì)應(yīng)計(jì)劃內(nèi)各層次實(shí)踐環(huán)節(jié)配套開(kāi)展了數(shù)學(xué)建模、大學(xué)生創(chuàng)業(yè)設(shè)計(jì)、UG ( Pro/E、SolidWorks ) CAD 證書(shū)、博世力士樂(lè)行業(yè)資格證書(shū)等多種學(xué)科競(jìng)賽、科技創(chuàng)新及社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)的創(chuàng)新實(shí)踐層體系，為本專業(yè)培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才的目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步提供保障。

為了進(jìn)一步加強(qiáng)應(yīng)用型本科院校建設(shè)的進(jìn)程，在機(jī)械制造及其自動(dòng)化通過(guò)工程認(rèn)證后，提升卓越工程師計(jì)劃取得的前期成果上，面向“中國(guó)制造2025”，在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)和改進(jìn)中采取“六度”模式即（B-D-H-V-D-P 模式）,以進(jìn)一步提高實(shí)踐教學(xué)的效果。

拓寬獨(dú)立設(shè)課實(shí)驗(yàn)的廣度（Breadth）：隨著當(dāng)代人工智能技術(shù)的發(fā)展，理論知識(shí)間的學(xué)科交叉融合已經(jīng)成為新工科的必然趨勢(shì)，因此，必須拓寬獨(dú)立設(shè)課實(shí)驗(yàn)的廣度，增加生物仿生學(xué)、光學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的獨(dú)立設(shè)課實(shí)驗(yàn)范疇，強(qiáng)化學(xué)生在交叉學(xué)科之間的感性認(rèn)識(shí)。

提高課程教學(xué)實(shí)驗(yàn)的難度(Difficulty)：課程教學(xué)實(shí)驗(yàn)是設(shè)置在相關(guān)專業(yè)課程教學(xué)過(guò)程中，為了提升學(xué)生理論知識(shí)與實(shí)踐能力相結(jié)合的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，從單一的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)過(guò)渡到設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的模式，增加一定的難度，滿足專業(yè)認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)和機(jī)械類補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)的要求，使學(xué)生積累解決復(fù)雜工程問(wèn)題的基本經(jīng)驗(yàn)。

提升課程設(shè)計(jì)水平的高度(High)：課程設(shè)計(jì)的項(xiàng)目化訓(xùn)練不僅可以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)所修理論課程的理解和掌握，而且充分利用博世力士樂(lè)機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)中心等現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)施，增加了搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)或使用仿真手段驗(yàn)證自身設(shè)計(jì)回路正確性的環(huán)節(jié)，不僅使學(xué)生通過(guò)課程設(shè)計(jì)加強(qiáng)理論知識(shí)的理解和應(yīng)用，而且將理論知識(shí)和工程實(shí)踐應(yīng)用結(jié)合，進(jìn)一步強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)工程實(shí)踐的感性認(rèn)識(shí)。

加深校內(nèi)實(shí)習(xí)教學(xué)的遠(yuǎn)度(Vision)：實(shí)習(xí)教學(xué)充分發(fā)揮校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室博世力士樂(lè)機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)中心及仿真中心等實(shí)驗(yàn)室建立的可視化機(jī)械零件、液壓元件等專用模型供學(xué)生觀摩教學(xué)，同時(shí)，采用計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行零部件和機(jī)械工程設(shè)備的三維動(dòng)畫(huà)建模，實(shí)現(xiàn)了虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)模式。

強(qiáng)化專業(yè)綜合實(shí)踐的深度(Depth)：專業(yè)綜合實(shí)踐通過(guò)與校企合作建設(shè)了穩(wěn)定的實(shí)踐基地，實(shí)行校企雙導(dǎo)師制度，將校方老師的理論知識(shí)和企業(yè)導(dǎo)師的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)融合，保證項(xiàng)目訓(xùn)練的順利進(jìn)行和訓(xùn)練質(zhì)量的提高。選題既要符合本階段課程的教學(xué)要求和結(jié)合人工智能、機(jī)器人等時(shí)代特征，又要注意選題內(nèi)容的先進(jìn)性、綜合性、實(shí)踐性，具有一定的工程實(shí)用價(jià)值，訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)獨(dú)立分析、解決復(fù)雜工程實(shí)際問(wèn)題的綜合能力。

促進(jìn)團(tuán)隊(duì)形式實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)的力度(Power)：團(tuán)隊(duì)實(shí)踐是現(xiàn)代高等教育對(duì)學(xué)生培養(yǎng)必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)和關(guān)鍵，從課程實(shí)驗(yàn)、專業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)踐、課程設(shè)計(jì)到畢業(yè)設(shè)計(jì)均采用團(tuán)隊(duì)形式進(jìn)行，促進(jìn)學(xué)生在學(xué)校實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)過(guò)程中的團(tuán)隊(duì)合作精神和集體觀念，為走向社會(huì)積累一定的經(jīng)驗(yàn)。

3 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)工程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)和模式存在的問(wèn)題，在深化實(shí)踐教學(xué)改革的過(guò)程中，對(duì)獨(dú)立課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、課程教學(xué)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、校內(nèi)生產(chǎn)實(shí)習(xí)和校外專業(yè)綜合實(shí)踐等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行探索，實(shí)施了一系列的改進(jìn)措施，提出了“四層遞進(jìn)，六度支撐”的模式體系，并取得了一定成效。伴隨著我校機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)成功通過(guò)工程教育認(rèn)證，專業(yè)將繼續(xù)以提高學(xué)生實(shí)踐能力為中心，與時(shí)俱進(jìn)地持續(xù)改進(jìn)理念，不斷完善實(shí)踐教學(xué)體系和實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)方案的建設(shè)。在學(xué)生實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的培養(yǎng)方面，不應(yīng)該處于簡(jiǎn)單的模仿階段，而必須走出一條適合我國(guó)工程大國(guó)相匹配的有中國(guó)工程特色的獨(dú)特道路，為支撐新時(shí)代中國(guó)工程教育的發(fā)展戰(zhàn)略，實(shí)施“融合創(chuàng)新”范式和構(gòu)建新的知識(shí)體系、專業(yè)設(shè)置邏輯和管理辦法、人才培養(yǎng)模式，以真正提高高校畢業(yè)生解決“復(fù)雜工程問(wèn)題”的實(shí)踐能力，走出一條能反映中國(guó)應(yīng)用型大學(xué)獨(dú)特水平的工程教育之路。