面向?qū)I(yè)認證的機械類專業(yè)實踐教學體系改革

陳紅兵，何輝波，馬永昌，羅書強，李 麗＊

（西南大學 工程技術學院，重慶 400716)

0 引言

培養(yǎng)學生的實踐能力是工程教育的重要任務，這是工程教育界形成的一種普遍共識。我國于2016 年加入《華盛頓協(xié)議》[1，2]。該協(xié)議是一種國際互認協(xié)議，它是一種全球工程教育界認可的工程教育質(zhì)量保障制度，是實現(xiàn)國際互認的前提條件[3]。“以學生為中心”“成果導向”和“持續(xù)改進”是工程教育專業(yè)認證的基本理念。工程教育專業(yè)認證要求專業(yè)開設的課程、專業(yè)的師資隊伍、專業(yè)的辦學條件等都必須圍繞培養(yǎng)學生的能力能夠?qū)崿F(xiàn)培養(yǎng)目標達成這一核心任務進行配置，而且還要建立持續(xù)改進機制，以確保教育質(zhì)量的持續(xù)改進和提升?！豆こ探逃J證標準》要求課程設置能夠有力地支持畢業(yè)要求的實現(xiàn)，并且要求實踐環(huán)節(jié)至少占總學分的20%以上[4]。2020 年，機械設計制造及其自動化專業(yè)成為我校第一個通過認證的專業(yè)，分析總結改革舉措，期望對兄弟院校有一定借鑒意義。

1 面向工程專業(yè)認證的機械類專業(yè)實踐教學的主要問題

培養(yǎng)學生的實踐動手能力、工程綜合素質(zhì)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識等只有通過大量的實踐教學才能夠?qū)崿F(xiàn)。目前，工程教育實踐教學存在以下幾方面的問題[2，5-7]：

（1）實踐教學沒有得到足夠重視。在制定培養(yǎng)方案的過程中，很多高校實行“大類招生，重基礎、寬口徑”，實踐學時數(shù)被大幅壓縮，導致學生親自動手操作的機會減少，實踐課以參觀和講解的形式居多。

（2）實踐教學內(nèi)容更新滯后，沒有緊跟學科發(fā)展和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。一方面，基礎性的和驗證性的教學內(nèi)容過多，這些教學內(nèi)容沒有緊密結合實際工程背景，無法有效地把解決復雜工程問題融入到實踐教學中，嚴重缺乏融合交叉學科知識的實踐項目。另一方面，實踐教學方法沒有與時俱進，“微課”“翻轉(zhuǎn)課堂”“項目驅(qū)動學習”“慕課（MOOC）”“虛擬實驗”等沒有得到推廣應用。

（3）部分實踐項目的教學目標對畢業(yè)要求指標的支撐作用較弱。有的實踐教學項目對畢業(yè)要求指標點沒有什么貢獻，而有的畢業(yè)要求指標點又缺乏足夠的實踐項目來支撐。另外，一些實踐項目的考核評價不科學、合理，難以對學生的學習進行有效評價。

（4）教師的實踐經(jīng)歷不足。隨著高校人事制度的深度改革，大量實驗教學崗位要求碩士或博士，往往這些應聘者是從高校畢業(yè)就到高校就業(yè)了，缺乏工程實踐經(jīng)驗。

2 工程專業(yè)認證標準對實踐教學的要求

工程教育專業(yè)認證標準在課程體系設置中對工程實踐與畢業(yè)設計（論文）提出了具體要求[4]：首先，工程實踐和畢業(yè)設計（論文）的學分合計占本專業(yè)培養(yǎng)方案總學分的20%及以上。其次，實踐教學課程的設置和教學內(nèi)容要符合培養(yǎng)要求，要充分利用企業(yè)的工程背景，廣泛開展校企合作、開展實習、實訓，從而提高培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。再次，需要設置大量的、具有工程實際背景的畢業(yè)設計（論文）課題，通過解決實際問題，從而培養(yǎng)學生的工程意識和解決實際工程問題的能力。最后，要積極邀請生產(chǎn)企業(yè)的高級工程師或技術專家參與畢業(yè)設計（論文）的指導和答辯工作。由此可以看出，實踐教學在工程教育專業(yè)認證標準中占有十分重要的地位。因此，需要結合培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求，對以往開設的實踐課程進行刪減或增加，更新實踐課程內(nèi)容，刪除落后的、過時的教學內(nèi)容，增加先進的、最新的、符合學科發(fā)展和產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求的實踐教學內(nèi)容。對畢業(yè)要求指標點進行合理的實踐課程安排，明確實現(xiàn)方式，合理分配每門實踐課程的權重。確保實踐課程和畢業(yè)要求指標具有嚴密的量化關系，才便于畢業(yè)要求的量化評價，這樣才能使實踐教學課程設置具有根本性的依據(jù)。

3 構建面向工程專業(yè)認證的實踐教學體系

3.1 制定面向工程專業(yè)認證的實踐教學培養(yǎng)目標

工程專業(yè)認證制度明確要求專業(yè)培養(yǎng)目標應該符合學校的定位、適應經(jīng)濟社會發(fā)展的需要；培養(yǎng)目標應該體現(xiàn)學生畢業(yè)時能夠達到的基本能力要求[4]。而且，具體的畢業(yè)要求指標點能夠支撐培養(yǎng)目標的實現(xiàn)，專業(yè)的課程設置必須能夠充分支撐畢業(yè)要求指標點的達成和培養(yǎng)目標的實現(xiàn)。因此，通過深入理解培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求、課程體系三者之間的相互關系，根據(jù)培養(yǎng)目標制定恰當?shù)漠厴I(yè)要求，根據(jù)畢業(yè)要求構建恰當?shù)恼n程配置。本專業(yè)以工程教育專業(yè)認證制度的要求為指導，結合學校的定位和本地區(qū)的制造業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢，制定了實踐教學培養(yǎng)目標，見表1。

表1 機械類專業(yè)的實踐教學培養(yǎng)目標

3.2 構建全周期、多層次、多模塊化的實踐教學體系

在以往的實踐教學體系設置過程中，實踐環(huán)節(jié)的開設通常沒有全盤考慮。根據(jù)制造業(yè)發(fā)展趨勢以及學科發(fā)展現(xiàn)狀，打破原有的實踐教學內(nèi)容，重新編制符合機械學科發(fā)展和產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的實踐教學內(nèi)容；結合新工科、智能制造等行業(yè)發(fā)展背景設置一系列全新的實踐教學內(nèi)容[6]。比如智能制造生產(chǎn)線、機器人（工業(yè)機器人、服務機器人、機器人維修）專題實踐、虛擬仿真實驗項目、數(shù)字化工廠項目、高端數(shù)控機床維修項目、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（機器視覺、智能傳感器、工業(yè)以太網(wǎng)）、工業(yè)軟件及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（ERP/MES/DCS 等）、增材制造（3D 打?。?、激光加工等實踐教學內(nèi)容。眾所周知，學習知識應遵循循序漸進的原則，從基礎到高級，從單一到綜合，從簡單到復雜，使學生逐步掌握適應崗位要求的工程能力[2]。以校內(nèi)實驗和實踐為主，以校外實習為輔，構建全周期、多層次、多模塊化的實踐平臺，如圖1 所示。

圖1 全周期、多層次、多模塊化的實踐教學體系

3.3 建立科學、合理的實踐教學考核方式

目前，實踐環(huán)節(jié)的考核通常缺乏科學的、合理的方式方法?，F(xiàn)有的考核方式比較單一，缺乏系統(tǒng)性、科學性、多樣性、不能精確地評價學生的學習效果。而且，以往的考核方式及成績記錄方式存在不合理之處，與畢業(yè)要求分解指標沒有形成一一對應的關系。綜上，實踐教學考核方式應從以下幾方面進行改革[7-9]。

（1）加強對學習過程的考察。需要加強對學生實踐過程的全程評價，包括實驗預習、考勤、實驗操作、課堂提問等。

（2）增加考核方式的多樣性。除了實驗報告，還應當增加實驗操作能力、分析問題的能力、解決問題的能力、溝通能力、團隊協(xié)作能力等方面的評價。

（3）側重考核解決實際問題的能力。讓學生參與科研項目以及一些復雜的、綜合性的實踐項目、各種科技創(chuàng)新比賽等等，重點考核學生解決實際問題的能力，從而不斷提高實踐動手能力。

（4）加強團隊能力和溝通能力的培養(yǎng)。團隊能力和溝通能力是工程教育專業(yè)認證中一個重要的評價指標。比如，通過項目制的方式讓學生組隊參加完成一些科技創(chuàng)新項目或者課程設計實踐，在項目實施過程中，使學生學會與其他團隊成員以及老師之間的溝通和交流，從而加強溝通能力培養(yǎng)和團隊能力建設。

3.4 加大實踐教學投入及學生獲獎情況

隨著智能制造、機器人、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等先進技術的發(fā)展，“機器換人”是制造業(yè)發(fā)展的趨勢，為了緊跟時代的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢，我們必須及時更新實驗儀器設備，增加相關實踐教學內(nèi)容，才能夠培養(yǎng)真正符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的人才。近年來，我校對機械專業(yè)的實踐教學條件進行了大量投入，2021年建成的新工科實驗大樓有25000m2，采購的實驗儀器設備約2000 萬元，并且相繼開設了相關實踐教學項目。近3 年，學生參加各類科技競賽活動，獲得國家級一等獎7 項，省部級一等獎22 項，省部級二等獎48項。在2021 年，第七屆中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽全國總決賽中榮獲金獎。第十四屆“高教杯”全國大學生先進成圖技術產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新設計大賽，榮獲個人全能一等獎2 項，二等獎1 項等。

4 結語

基于工程教育專業(yè)認證標準，分析總結了工程教育實踐教學的不足之處，結合本校機械設計制造及自動化專業(yè)的現(xiàn)狀，構建了符合工程教育專業(yè)認證要求的實踐教學體系。對機械專業(yè)的實踐教學培養(yǎng)目標、實踐教學內(nèi)容、實踐教學考評方式等進行改革，打造全周期、多層次、多模塊化的實踐教學體系。