工程教育認(rèn)證背景下輕工類本科生工廠設(shè)計教學(xué)模式探析

陳慧，吳重德，李波，張金偉

（四川大學(xué)輕工科學(xué)與工程學(xué)院，四川成都610065）

1 前言

2016年，我國成為國際上本科工程學(xué)歷資格互認(rèn)協(xié)議-《華盛頓協(xié)議》的正式會員。正式加入《華盛頓協(xié)議》對提高我國工程技術(shù)人才的培養(yǎng)質(zhì)量具有重要意義[1]。2018年教育部在成都召開新時代全國高等學(xué)校本科教育工作會議，會上陳寶生部長首次提出“高教大計，本科為本”；同年教育部吳巖司長提出課程是人才培養(yǎng)的核心要素，關(guān)系人才培養(yǎng)目標(biāo)的實現(xiàn)，人才培養(yǎng)要求必須達(dá)成[2]。輕工科學(xué)與工程學(xué)院是四川大學(xué)（下稱我校）傳統(tǒng)特色學(xué)院，下設(shè)三個本科工科專業(yè)（輕化工程、食品科學(xué)與工程、生物工程（輕工生物技術(shù)））。學(xué)院多年來對輕工食品類本科人才的培養(yǎng)為我校輕工學(xué)科和我國輕工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了持續(xù)的人才支持。然而，近年來我國輕工類人才培養(yǎng)面臨的問題日益凸顯。例如，工程化理念弱化、工程設(shè)計課程難以完全滿足行業(yè)發(fā)展的需要等，導(dǎo)致學(xué)生對口就業(yè)比例不高，這已成為傳統(tǒng)工科專業(yè)人才培養(yǎng)面臨的共性問題[3-4]。根據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合我校輕化工程專業(yè)建設(shè)的實際情況，必須從培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求入手，構(gòu)建合理的輕工類本科生工廠設(shè)計教學(xué)體系，使教學(xué)內(nèi)容規(guī)范、教學(xué)方法和教學(xué)手段多元化，進(jìn)行不斷的思考和持續(xù)改進(jìn)，提升本專業(yè)的工程教育質(zhì)量，滿足對輕化工程專業(yè)人才的多元化需求，達(dá)到本科教育的根本目的。

2 輕工類本科生工廠設(shè)計課程概述

設(shè)置工程設(shè)計課程是輕工類專業(yè)培養(yǎng)方案中培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計能力和創(chuàng)新能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)；該課程是綜合運用所學(xué)的專業(yè)知識，分析和設(shè)計輕工生產(chǎn)過程中各種單元操作過程和設(shè)備的實踐性課程，在培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識解決實際問題、綜合實踐能力、達(dá)成畢業(yè)生的能力要求方面發(fā)揮著重要作用。因此，加強(qiáng)對工程設(shè)計課程教學(xué)模式的探討和分析是加強(qiáng)學(xué)生工程能力培養(yǎng)的重要舉措。目前我院輕工類本科生工廠設(shè)計課程主要包括《輕化工程設(shè)計概論》、《食品工廠設(shè)計與環(huán)境保護(hù)》和《生物工程設(shè)計》。學(xué)生在完成專業(yè)基礎(chǔ)課和部分專業(yè)課程的學(xué)習(xí)后必須完成這類必修課程，起著拓寬和加深專業(yè)知識的作用，滿足認(rèn)證要求中的工程知識能力要求，能運用工程學(xué)基本原理及方法識別和表達(dá)復(fù)雜工程問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)。但是，通過對近幾年課程的教學(xué)情況以及企業(yè)對畢業(yè)生反饋的信息進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)該課程未能有效發(fā)揮對學(xué)生在工程能力培養(yǎng)方面的指引作用，包括專業(yè)基礎(chǔ)知識不牢，教學(xué)模式單一、實踐性缺乏、學(xué)生上課注意力不集中以及考試方式仍以理論為主等問題[5]。因此，如何以工程教育認(rèn)證的核心理念為導(dǎo)向，積極探索教學(xué)模式，進(jìn)一步提高教學(xué)水平，全面提升學(xué)生工程設(shè)計能力和素質(zhì)成為一個急需解決的課題。

3 以學(xué)生為中心的教學(xué)模式探析及結(jié)果

以工程教育認(rèn)證理念為指引，結(jié)合我校輕工類本科生工廠設(shè)計課程的教學(xué)現(xiàn)狀，通過引入混合式教學(xué)模式，對工廠設(shè)計課程進(jìn)行積極的改革與探索，充分發(fā)揮我院輕工類課程的總體優(yōu)勢，相長互補(bǔ)，交叉融合。同時以提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和工程素質(zhì)為導(dǎo)向，提高輕工類專業(yè)本科生在工程知識、問題分析等方面的能力，滿足工程認(rèn)證要求為目標(biāo)，探析該類課程的教學(xué)模式。

以下從教材建設(shè)、教學(xué)模式及手段以及學(xué)業(yè)評價方式等對工程教育認(rèn)證背景下輕工類本科生工廠設(shè)計課程教學(xué)模式進(jìn)行探索和分析（圖1），對課程內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化整合，同時改革教學(xué)方式和課程評價指標(biāo)，將畢業(yè)要求達(dá)成度應(yīng)用于課程體系改進(jìn)中，提升學(xué)生工程設(shè)計能力與素質(zhì)，以期為新工科背景下輕工類本科生工廠設(shè)計課程建設(shè)提供借鑒和參考。

圖1 研究方法與措施Fig.1 Research methods and measures

（1）加強(qiáng)教材建設(shè)，完善教學(xué)大綱

目前我院輕工類本科生工廠設(shè)計課程教學(xué)使用的教材分別為中國輕工業(yè)出版社出版的《輕化工工廠設(shè)計概論》、《生物工程設(shè)計概論》和《食品工廠設(shè)計與環(huán)境保護(hù)》，教材具體信息見表1。教材都是針對輕工行業(yè)相關(guān)專業(yè)，其中《食品工廠設(shè)計與環(huán)境保護(hù)》使用了2021年出版的新教材，但是《輕化工工廠設(shè)計概論》出版時間久遠(yuǎn)（1994年出版），缺乏對現(xiàn)代輕工行業(yè)制革工廠的介紹和設(shè)計要求，工程設(shè)計課程的教材建設(shè)迫在眉睫?；诖?，四川大學(xué)與陜西科技大學(xué)合作編寫了針對輕化工程專業(yè)工程設(shè)計的教材—《現(xiàn)代皮革工廠設(shè)計基礎(chǔ)》。該教材從制革工廠的總平面設(shè)計、工藝設(shè)計、流程設(shè)計到車間布置、管道設(shè)計以及安全生產(chǎn)和投資等方面，有針對性地提出了方法、進(jìn)行了舉例，完全契合該課程對我院輕工類相關(guān)專業(yè)畢業(yè)的要求。該教材預(yù)計2023年初出版（西安交通大學(xué)出版社），項目期間可以使用新教材滿足本專業(yè)教學(xué)大綱要求。同時，在教材建設(shè)和選用上，借鑒和參考國內(nèi)外相關(guān)專業(yè)，逐步提升和完善教材建設(shè)水平。課程組根據(jù)教材和工程認(rèn)證要求，尤其增加了綜合考慮安全、環(huán)境、法律等現(xiàn)實約束條件下，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價分析設(shè)計方案可行性等內(nèi)容，滿足行業(yè)的發(fā)展對學(xué)生的需求，也契合工程教育認(rèn)證對學(xué)生在該方面的能力要求。

表1 輕工類本科生工廠設(shè)計教材信息Tab.1 Textbook information of light industry undergraduate engineering design

（2）采用多種教學(xué)手段，提高教學(xué)效果

由于計算機(jī)和信息技術(shù)的快速發(fā)展，教師需要采用多種教學(xué)手段和方式，改變以往工程設(shè)計課程傳統(tǒng)單一的教學(xué)方式，建立探究式的學(xué)習(xí)機(jī)制，提高教學(xué)水平和教學(xué)效果。第一方面：提高學(xué)習(xí)目的性，通過在線布置課前預(yù)習(xí)，課堂討論讓學(xué)生有目的地學(xué)習(xí)；第二方面：提高課堂參與度，通過四川大學(xué)愛課堂等軟件讓學(xué)生隨時回答問題并進(jìn)行評價。結(jié)合生產(chǎn)實習(xí)，分組討論工廠布局，生產(chǎn)特點和各種布置的優(yōu)缺點，分組采用PPT展示供大家相互學(xué)習(xí)，全班評分，人人參與；第三方面：多手段體現(xiàn)學(xué)習(xí)效果，學(xué)習(xí)理論知識的同時學(xué)會使用計算機(jī)輔助設(shè)計工具完成廠區(qū)和（或）車間的布局圖。由于該課程為實踐類課程，課程考查代替理論考試，通過工廠整體布局或者局部設(shè)計獲得期末成績。同時，在課程學(xué)習(xí)期間，可以指導(dǎo)學(xué)生通過就近工廠參觀，結(jié)合學(xué)習(xí)課程，反饋信息獲得更好的學(xué)習(xí)效果（具體措施見圖1）。以2018級輕化工程專業(yè)學(xué)生的《輕化工程設(shè)計概論》課程為例，表2為該課程課程目標(biāo)與考核方式對應(yīng)關(guān)系。圖2為學(xué)生參與課堂討論情況，圖3為學(xué)生期末作品展示（鞣制車間示意圖）。

表2 課程目標(biāo)與考核方式對應(yīng)關(guān)系Tab.2 Corresponding relationship between course objects and assessment ratio

圖2 積極參與課堂討論Fig.2 Photo showing the active class discussion

圖3 期末作品展示（鞣制車間）Fig.3 Final work show(tanning workship)

目前學(xué)生們已經(jīng)分別參觀了四川千禾食品有限公司、四川崇州制革有限公司、福建漳州香洲皮革有限公司、福建泰慶皮革有限公司、漳浦致遠(yuǎn)皮革有限公司等制革廠，參觀期間對工廠的著落地址、布局、工藝以及組織構(gòu)架等進(jìn)行了詳細(xì)了解，并結(jié)合所學(xué)課程進(jìn)行了分析，學(xué)生們將理論聯(lián)系實際，在工程與社會、項目與管理方面擁有了更好的學(xué)習(xí)途徑。

（3）完善學(xué)業(yè)評價機(jī)制，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情

制定詳細(xì)具體的課程考核標(biāo)準(zhǔn)、平時成績考核標(biāo)準(zhǔn)和期末成績考核標(biāo)準(zhǔn)，改變傳統(tǒng)的以學(xué)生最終提交的設(shè)計說明書和圖紙評定成績的方式，強(qiáng)化學(xué)業(yè)成績“全過程綜合考核”，滿足四川大學(xué)以及專業(yè)認(rèn)證培養(yǎng)目標(biāo)考核要求?？己诵问缴显黾舆^程考核和設(shè)計答辯環(huán)節(jié)，使最終的設(shè)計成績能反映學(xué)生真實的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)能力和設(shè)計水平；通過過程考核和答辯，引導(dǎo)學(xué)生深入理解所用到的理論知識，并能用理論知識來解決實際問題，提高學(xué)生綜合解決實際問題的能力和用簡明的語言表述設(shè)計內(nèi)容的能力。

該課程在考勤、課后作業(yè)、課程論文、課程PPT以及課堂討論等方面，都根據(jù)具體課程設(shè)置了不同比例，從學(xué)習(xí)方法到學(xué)習(xí)效果進(jìn)行了全過程的考核，提高了學(xué)生的能動性，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

（4）課程目標(biāo)達(dá)成度分析

我院輕工類專業(yè)（輕化工程、食品科學(xué)與工程、生物工程（輕工生物技術(shù)））工程設(shè)計課程主要包括《輕化工程設(shè)計概論》、《食品工廠設(shè)計與環(huán)境保護(hù)》和《生物工程設(shè)計》。此處僅以2018級輕化工程專業(yè)學(xué)生的《輕化工程設(shè)計概論》課程達(dá)成目標(biāo)舉例，探析在新的教學(xué)模式下該課程教學(xué)結(jié)果對工程教育認(rèn)證課程目標(biāo)達(dá)成度的影響，達(dá)成度分析結(jié)果見表3。

表3 2018級輕化工程專業(yè)《輕化工程設(shè)計概論》課程目標(biāo)達(dá)成結(jié)果Tab.3 The course goal of"Introduction to Light Industry Engineering Design"for grade 2018

該課程主要支撐輕化工程工程認(rèn)證4個畢業(yè)要求（包括設(shè)計/開發(fā)解決方案，使用現(xiàn)代工具，工程與社會和項目管理）中的5個指標(biāo)點，分析結(jié)果表明其總體達(dá)成度在77.8%，說明目前的教學(xué)模式總體目標(biāo)合格（四川大學(xué)對達(dá)成度合格確定閾值為0.7）。但達(dá)成度理想（＞90%）的學(xué)生比例較低僅為6.6%，說明理想達(dá)成度比例不高，后續(xù)需要進(jìn)一步改進(jìn)教學(xué)模式，獲得更為理想的達(dá)成度。

4 結(jié)語

四川大學(xué)輕工科學(xué)與工程學(xué)院所開設(shè)的輕工類本科生工廠設(shè)計課程是下設(shè)三個工科專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生工程能力的重要課程。工程認(rèn)證的目標(biāo)是針對全體學(xué)生的考核，必須全體畢業(yè)生達(dá)到要求，必須從整體考慮，調(diào)動所有學(xué)生學(xué)習(xí)能動性。課程組通過對工程認(rèn)證要求的仔細(xì)學(xué)習(xí)和解讀，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式以及實踐換屆反復(fù)討論探析，以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生的工程能力。采用全過程的考核方式，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計/開發(fā)解決方案、使用現(xiàn)代工具、能識別和評價復(fù)雜輕化工程問題解決方案對社會、健康、安全、法律以及文化的影響等能力。使學(xué)生初步具備設(shè)計食品工廠、制革工廠等的能力，達(dá)到工程師所具備的綜合素質(zhì)要求，為培養(yǎng)合格的輕工類工程人才提供有效途徑。