工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下的液壓與氣壓傳動課程實驗教學(xué)改革

摘 要：在全國各高校普遍開展工程教育專業(yè)認(rèn)證的大背景下，筆者結(jié)合本校液壓與氣壓傳動課程的具體教學(xué)實踐情況，針對存在的問題，通過分析工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，重新明確實驗教學(xué)目標(biāo)，以目標(biāo)達(dá)成為導(dǎo)向，反向設(shè)計，從實驗內(nèi)容安排，實驗課堂教學(xué)的方法，實驗成績的評定機(jī)制，實驗教學(xué)反饋機(jī)制等方面進(jìn)行了具體的改革。有效地提高了學(xué)生在實驗中的主動參與度，增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識，強(qiáng)化了工程實踐能力，也有利于教師對學(xué)生能力形成情況的更全面的監(jiān)控。文章所提出的具體的教學(xué)改革舉措，也可供同類院校實驗課程的教學(xué)改革參考使用。

關(guān)鍵詞：工程教育專業(yè)認(rèn)證 液壓與氣壓傳動 實驗教學(xué) 能力形成

液壓與氣壓傳動是一種以液體或氣體為工作介質(zhì)實現(xiàn)傳動控制的技術(shù)，以其傳動平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)緊湊，便于實現(xiàn)低速大扭矩傳動、無級調(diào)速和過載保護(hù)等特點而在制造設(shè)備和工程裝備中有重要作用[1]。因此，液壓與氣壓傳動也成了智能制造，材料成型、機(jī)械設(shè)計制造等制造類專業(yè)的一門共同的專業(yè)基礎(chǔ)課。為了讓學(xué)生真正具備在實際工作中設(shè)計、調(diào)試液壓與氣壓系統(tǒng)的能力，實驗教學(xué)在該課程的教學(xué)中具有不可或缺的作用。

我國正式加入華盛頓協(xié)議后工程教育專業(yè)認(rèn)證在全國各高校迅速鋪開。這既是實現(xiàn)我國工程教育和工程師資格認(rèn)定走向國際的必由之路，也是保障我國工程教育質(zhì)量的必要舉措[2]。工程教育專業(yè)認(rèn)證對畢業(yè)生提出了12條通用畢業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[3]，這要求我們對照這12條標(biāo)準(zhǔn)重新設(shè)計課程目標(biāo)，理清課程目標(biāo)對畢業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的支撐關(guān)系。同時，工程教育專業(yè)認(rèn)證完全接受成果導(dǎo)向教育（Outcome-based Education，OBE）的理念的指導(dǎo)，這要求我們在教學(xué)中應(yīng)以學(xué)生的目標(biāo)達(dá)成為導(dǎo)向，反向設(shè)計教學(xué)[4]。具體來說就是一方面要結(jié)合課程目標(biāo)為學(xué)生設(shè)計有階梯，有挑戰(zhàn)性的目標(biāo)，另一方面在教學(xué)中要以學(xué)生為中心，讓不同學(xué)生在不同時期都能找到合適的階梯性目標(biāo)，充分體驗學(xué)習(xí)與目標(biāo)達(dá)成的過程。

本文以液壓與氣壓傳動課程的實驗教學(xué)為例，結(jié)合本校的具體實驗教學(xué)現(xiàn)狀，在理解工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求的基礎(chǔ)上，對其內(nèi)容安排，教學(xué)方式更新以及實驗考核方式與反饋機(jī)制改革的具體舉措進(jìn)行了探討。

1 液壓與氣壓傳動課程實驗教學(xué)存在的問題

液壓與氣壓傳動這門專業(yè)基礎(chǔ)課很早就在本校的制造類專業(yè)里開設(shè)了，也正因為此，在實驗項目內(nèi)容方面過于老套。同時，由于實驗教學(xué)方法不夠新穎，對學(xué)生的吸引力也不夠，學(xué)生在實驗中的主動參與度不高?？己朔绞缴弦膊荒苋娣从硨W(xué)生的能力形成，也不利于教師對自身教學(xué)效果的觀察。因此，在工程教育專業(yè)認(rèn)證的大背景下越來越不能滿足越來越高的實驗教學(xué)質(zhì)量要求?；诮陮υ撜n程實驗教學(xué)的實踐經(jīng)驗總結(jié)，發(fā)現(xiàn)存在的具體問題有以下幾方面：

1.1 實驗內(nèi)容單一

目前該課程共開設(shè)有四次實驗，共計8個實驗學(xué)時。每次實驗對應(yīng)一種液壓或氣壓回路，多為驗證性實驗，學(xué)生通過按照回路搭建，調(diào)試系統(tǒng)并測試參數(shù)以驗證該回路及相關(guān)元件的理論性能。這些實驗相對簡單，也便于學(xué)生掌握相關(guān)理論。但實驗內(nèi)容沒有階梯度，涉及的知識點窄，也不利于學(xué)生綜合能力的形成。

1.2 實驗教學(xué)方式單一

實驗課的傳統(tǒng)教學(xué)方式主要是教師介紹實驗設(shè)備、實驗原理，演示實驗方法，學(xué)生按步驟要求根據(jù)回路自己完成實驗內(nèi)容。這種形式相對較死板，學(xué)生成了簡單的操作員和記錄員，不利于調(diào)動學(xué)生的積極性和激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，也不利于對學(xué)生綜合能力的全面培養(yǎng)。

1.3 考核評價體系不全面

傳統(tǒng)的考核方式僅從學(xué)生實驗完成情況和實驗報告兩方面進(jìn)行評價，缺乏細(xì)化的考核標(biāo)準(zhǔn)，也無法全面地反映學(xué)生的能力形成情況。所得出的實驗成績與學(xué)生的目標(biāo)達(dá)成度的關(guān)系也不夠明確。

1.4 缺乏反饋機(jī)制

隨著學(xué)校對教學(xué)質(zhì)量越來越重視，評教評學(xué)機(jī)制逐步建立。但這些評價表都屬于通用性評價，對于實驗教學(xué)的評價的針對性不足。此外，由于理論部分和實驗部分通常由不同教師擔(dān)任，彼此缺乏反饋交流，容易造成理論教學(xué)與實驗教學(xué)的割裂，難以真正實現(xiàn)互補作用。

2 液壓與氣動實驗教學(xué)設(shè)計改革

針對以上存在的問題，筆者通過結(jié)合OBE教育理念，將改革的重心落在學(xué)生的能力形成上，在實驗內(nèi)容、教學(xué)方式、考核方式、反饋機(jī)制等方面進(jìn)行改革。

2.1 實驗內(nèi)容設(shè)計改革

工程教育專業(yè)認(rèn)證所接受的OBE理念要求我們先確定好目標(biāo)，然后反向設(shè)計相應(yīng)的實驗內(nèi)容去支撐這些目標(biāo)。因此，需要先依據(jù)該課程適用專業(yè)的畢業(yè)要求確定該課程的課程目標(biāo)，再由課程目標(biāo)確定實驗教學(xué)目標(biāo)[5]。結(jié)合本校的相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)要求，重新制定的課程目標(biāo)與實驗教學(xué)目標(biāo)如表1所示：

根據(jù)實驗教學(xué)目標(biāo)，針對實驗內(nèi)容單一的問題，筆者改革的思路在于將驗證性實驗變?yōu)榫C合設(shè)計性實驗，從給定回路變?yōu)閮H給定控制需求，從單一回路變?yōu)槎嗷芈愤x做。改革后的實驗內(nèi)容設(shè)計如表2所示。

從表中可以看出，改革后每次實驗可以選擇的回路明顯變多，可以涉及的知識點相較于原來給定回路的實驗要廣。實驗前，教師僅僅給出要實現(xiàn)的控制要求，并引導(dǎo)學(xué)生使用不同的液壓或氣壓元件設(shè)計回路實現(xiàn)相同/相近的控制要求，再讓學(xué)生在實驗課堂上自己搭建調(diào)試所設(shè)計的回路。這樣，能讓學(xué)生參與從理論設(shè)計到工程實現(xiàn)的全過程，對學(xué)生的液壓/氣壓回路設(shè)計能力提出了更高要求，也更利于學(xué)生形成創(chuàng)新性想法。同時，學(xué)生可以根據(jù)能力自由選擇完成一種或多種回路的搭建調(diào)試與參數(shù)測試工作，把選擇權(quán)交給學(xué)生，有利于激發(fā)學(xué)生的積極主動性。同時，實驗內(nèi)容的階梯度和區(qū)分度有利于每位學(xué)生都能選擇到合適的階梯性目標(biāo)去參與實現(xiàn)，也便于體現(xiàn)學(xué)生能力水平的不同。

2.2 實驗教學(xué)方式改革

工程教育專業(yè)認(rèn)證要求我們在教學(xué)中應(yīng)發(fā)揮學(xué)生的主體地位，而教師在其中更多的是引導(dǎo)和督促的主導(dǎo)作用[6]。應(yīng)從傳統(tǒng)的教師講授，學(xué)生跟著做的實驗教學(xué)方式向?qū)W生自己主動參與實驗，教師負(fù)責(zé)監(jiān)管和指導(dǎo)的方式轉(zhuǎn)變。

具體來說，就是實驗課前預(yù)習(xí)時，教師僅僅給出實驗指導(dǎo)書和需要實現(xiàn)的控制任務(wù)要求，提示、鼓勵學(xué)生自己查閱相關(guān)資料，選用元件完成液壓或氣壓回路原理圖的設(shè)計。在實驗課堂中，教師不要急著公布設(shè)計任務(wù)的答案，而僅僅只簡單介紹安全操作規(guī)程，讓學(xué)生自己按照自己設(shè)計的回路在實驗臺上選擇合適的元件搭建液壓/氣壓系統(tǒng)，并進(jìn)行調(diào)試。在這段時間里，教師僅在旁邊進(jìn)行巡視，避免學(xué)生違反安全規(guī)程進(jìn)行操作。當(dāng)學(xué)生無法調(diào)試達(dá)到預(yù)期控制要求時，教師不要急著回答問題，而是通過提問，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實驗現(xiàn)象反推可能的原因，進(jìn)而重新檢查/修正回路的接法乃至自己所設(shè)計的回路，再重新進(jìn)行調(diào)試直至實現(xiàn)控制目標(biāo)。通過建立從實踐到理論設(shè)計的反饋機(jī)制，能培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)實驗現(xiàn)象分析問題的能力，能讓學(xué)生自己更好地強(qiáng)化對相關(guān)知識點的掌握，也能強(qiáng)化學(xué)生的工程問題分析能力。

2.3 實驗考核方式改革

實驗考核是評定學(xué)生目標(biāo)達(dá)成情況的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對于這一環(huán)節(jié)，需要從實驗教學(xué)目標(biāo)出發(fā)，對學(xué)生從課前預(yù)習(xí)，到現(xiàn)場實驗操作再到實驗報告形成的全過程進(jìn)行考核，設(shè)置多種考核項目，并明確這些考核項目對實驗教學(xué)目標(biāo)的支撐關(guān)系。筆者結(jié)合教學(xué)實踐探索，建立的實驗課考核項目與實驗教學(xué)目標(biāo)關(guān)系矩陣如表3所示。

進(jìn)一步地，筆者對各考核項目的具體考察點的設(shè)計如表4所示。

根據(jù)表4，教師在實驗中可以依據(jù)各主要考察點對相應(yīng)的考核項目進(jìn)行評分，每項考核項目的成績按百分制給出。其中，前三項考核項目應(yīng)在實驗課堂中完成，每次實驗完成后可隨堂給出成績并及時反饋給學(xué)生，讓學(xué)生清楚自己每次實驗?zāi)男┓矫娴谋憩F(xiàn)存在問題，便于改進(jìn)。實驗報告學(xué)生應(yīng)在完成實驗后一周內(nèi)提交，教師應(yīng)及時批閱并及時公布該項目的成績。各實驗項目考核完成后，可依據(jù)表3計算該次實驗學(xué)生的綜合成績以及目標(biāo)達(dá)成度。四次實驗完成后，用各次實驗的綜合成績?nèi)∑骄底鳛閷嶒炚n的總成績，按30%計入整門課程的平時成績?？己朔绞礁母锖螅瑢W(xué)生的考核更加全面，也更加細(xì)化。教師也可以依據(jù)各次實驗的學(xué)生目標(biāo)達(dá)成度，更好地觀察學(xué)生的能力形成情況，從而反向改進(jìn)自身的教學(xué)方式。這樣經(jīng)過多次的反饋循環(huán)，更好地促進(jìn)學(xué)生達(dá)成預(yù)期目標(biāo)。

2.4 反饋與聯(lián)動機(jī)制改革

反饋是實現(xiàn)工程教育認(rèn)證中的“持續(xù)改進(jìn)”的前提，在完成了評價后，必須及時反饋才可能實現(xiàn)后續(xù)的改進(jìn)。對于學(xué)生，可以通過將各次實驗的各項成績及時公布給學(xué)生實現(xiàn)；對于老師，從定量的方面可以根據(jù)上述表3計算目標(biāo)達(dá)成度，形成目標(biāo)達(dá)成度報告實現(xiàn)反饋，從定性的方面，可以在實驗后面向?qū)W生及聽課教師設(shè)置調(diào)查問卷，問卷內(nèi)容可包括實驗環(huán)境，實驗設(shè)備維護(hù)情況，教師講授情況，教學(xué)效果等。每次實驗的問卷可根據(jù)實驗內(nèi)容的不同細(xì)化具體的調(diào)查問題。通過問卷，便于教師收集到來自受教育方與教學(xué)監(jiān)管方的建議和意見，便于后續(xù)改進(jìn)。

另外，針對理論教學(xué)與實驗教學(xué)缺乏聯(lián)動的問題，首先，在安排實驗時間時，根據(jù)理論教師的授課進(jìn)度表，在相關(guān)內(nèi)容的理論教學(xué)完成后及時安排相應(yīng)實驗內(nèi)容，便于學(xué)生鞏固所學(xué)知識。同時，在每次實驗后，實驗教師可將在實驗原理圖設(shè)計、隨堂答辯中發(fā)現(xiàn)的學(xué)生具體知識點掌握不牢的問題進(jìn)行總結(jié)，及時與理論課老師進(jìn)行溝通，便于理論課教師在后續(xù)教學(xué)中安排相應(yīng)的知識點強(qiáng)化環(huán)節(jié)。

3 結(jié)語

隨著工程教育專業(yè)認(rèn)證的普及，對于工程類專業(yè)的培養(yǎng)要求越來越高，對實驗教學(xué)的質(zhì)量監(jiān)控也必然越來越嚴(yán)格。筆者以對長期的液壓與氣壓傳動實驗課程的教學(xué)的觀察總結(jié)為基礎(chǔ)，從液壓與氣壓傳動實驗內(nèi)容、教學(xué)方式方法，考核與反饋機(jī)制等方面進(jìn)行了具體的改革。實踐表明，通過積極開發(fā)可自選，有梯度的實驗項目，注重啟發(fā)式教學(xué)，細(xì)化實驗成績評定，注重師生相互反饋以及實驗教學(xué)與理論教學(xué)的聯(lián)動，一方面能讓學(xué)生的液壓與氣壓回路設(shè)計及工程現(xiàn)場調(diào)試能力都有較大的提升。并能有效提高學(xué)生參與度，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識。另一方面也能讓教師更好地監(jiān)控學(xué)生的能力形成，反思自己的教學(xué)效果。在對學(xué)生和教師兩方面的共同作用下，更好地達(dá)到了工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)所需要的實踐教學(xué)效果。

基金項目：廣西高等教育本科教學(xué)改革工程項目：“標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)·雙課融通·能力驅(qū)動”智能制造專業(yè)人才培養(yǎng)體系的構(gòu)建與探索，項目編號：2024JGZ162。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘靜.液壓與氣壓傳動課程實驗教學(xué)的改革與實施[J].遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2017，19（04）：130-132.

[2]王久鑫，趙武云，張煒，等.基于工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的“液壓與氣壓傳動”課程教學(xué)改革研究[J].林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，2021，49（12）：69-75，78.

[3]虞啟輝，譚心，蒙建國，等.工程教育與新工科建設(shè)背景下液壓與氣壓傳動課程教學(xué)改革研究——項目驅(qū)動教學(xué)方法探索[J].山東化工，2020，49（18）：180-182.

[4]胡萬強(qiáng)，葛瑜，王松濤，等.基于OBE理念的液壓與氣壓傳動課程目標(biāo)達(dá)成度評價與持續(xù)改進(jìn)[J].許昌學(xué)院學(xué)報，2023，42（05）：153-156.

[5]胡瑞強(qiáng)，葉東，申立群，等.基于OBE理念的單片機(jī)原理及應(yīng)用實驗教學(xué)設(shè)計和實踐[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2023（21）：75-77.

[6]姜春玲，陳君.工程教育專業(yè)認(rèn)證下實踐教學(xué)體系與模式探索[J].高教學(xué)刊，2024，10（08）：63-67.