工程教育机械类专业课程实践研究

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长沙理工大学机械设计制造及其自动化专业学生培养及其现状符合《工程教育专业认证标准（试行）》的通用标准和专业补充标准，能满足基于工程教育专业认证标准的机械设计制造及其自动化专业的本科教育工作。但是通过工程教育认证工作发现，专业课程实践教学环节建设还存在一些不足：（1）仍采用“课内实验”“课程设计”或“实习教学”的传统模式，实践教学的内容大都是重复或罗列以往的教学内容和理论知识，没有系统地把工程、科研项目融入到实践教学中，工程背景不强、综合训练程度不够；（2）教学方法上基本上仍旧是教师指定，学生跟从的“被动参与学习”模式；（3）成绩考核主要采用平时成绩40%+实践报告成绩60%的单一计分方式。上述不足会导致学生对机械类专业知识理解不透彻，实践动手能力偏差，学习重结果轻过程。为弥补上述不足，学院专门制定了相关政策、办法鼓励教师积极进行教育教改研究。在此背景下，本文以“机电控制技术实习”教学实践为改革突破口，就如何激发学生学习兴趣，强化机械类专业实践课程的工程应用能力进行探索。

一《工程教育专业认证标准（试行）》对机械类专业的培养要求

机械工程本科专业认证在于从整体上评价学生的质量和毕业生的状况。学校成功地达到了专业的培养目标与否，应检验其毕业生能否具有以下知识和能力[2]：（1）知识要求：掌握机械工程、机械学科的基本理论、基本知识，掌握必要的工程基础知识。（2）能力要求：具有数学、自然科学和机械工程科学知识的应用能力；具有制订实验方案、进行实验、分析和解释数据的能力；具有制图、计算、测试、调研、查阅文献和基本工艺操作等基本技能和较强的计算机应用能力。（3）工程要求：具有设计机械系统、部件和过程的能力；具有对于机械工程问题进行系统表达、建立模型、分析求解和论证的能力；具有在机械工程实践中初步掌握并使用各种技术、技能和现代化工程工具的能力。（4）特别要求：知识面宽广，并具有应对现代社会问题的知识，进而足以认识机械工程对于世界和社会影响的能力。从上述要求可看出，在教学过程中，知识不能仅仅以定型的形式呈现给学生，更大程度上需要学生自己在解决问题中去有所“发现”，但其存在“短时间内难有所获”的局限性。要形成对知识的理解，使探究所得知识与其他相关知识的内在联系形成一定的知识结构，必须有内化的过程中，即接受学习的意义建构过程。可见，教师在课程教学过程中，尤其是实践环节教学过程中，要适度平衡探究式学习和接受式学习中接受和探究成分的相互渗透，针对不同的课程知识及技能要点，引导学生将探究的方式与其他方式结合起来，以收到最佳的学习效果。

二基于工程教育专业认证的实践教学实施方案

笔者在执教“机电控制技术实习”过程中，采用了如下图1所示的以“项目驱动”为导向的探究式-接受式复合教学法，将教学工作的三大核心教学内容、教学方式及考核方法设计成一个具有自适应能力的反馈闭环系统，取得了良好的教学效果。

1教学内容

本方案教学内容的核心是建立合适的“项目库”。其评价指标包括项目内容的丰富性、工程背景的浓厚性、理论与实践结合训练的综合性、以及《工程教育专业认证标准（试行）》的达标度。“项目库建设”的主体既可以是授课组老师，也可以是学生自己；项目的设计方法是先解析课程的知识及技能要求，再设计一系列包含要素尽可能多的系统性项目群，使学生在探究项目的过程中真正强化其机电控制技术的工程应用能力。项目区分常规性和创新性的目的在于建立能力分层和激励机制，引导学生进行良性竞争，创新性项目竞标主要比较学生申报书中的技术文献综述深度，以及技术方案的优劣。

2教学方式

教学方式上，建立“探究式学习与接受式学习的耦合教学机制”是其核心，重点要解决好探究式学习和接受式学习相互渗透过程中的“度”和“界”。可类比的例子是，现在众多高校试图通过要求理工科学生选修一些属于人文科学的课程来解决“专门化”的倾向问题。然而，正如一般系统论的创始人贝塔朗菲所指出的，增加或者“并列”各种不同方面的课程，既培养不出“素养”，也带不来“通才”教育。可行的办法是一方面夯实工科通识基础，为学生提供与工程专业关联的人文社科类课程，把工程活动所涉及的知识融会贯通地传授给学生；另一方面将项目式教学方法应用于传统的课堂教学中，共享产学合作课题，创新课程内容，调整课程结构，以集成方式综合培养学生的工程能力。教学方式选择的首要原则应是为学生创造自主协作的学习环境和多元互动的交流机制，具体实施时要“因人而异”、“因地制宜”。善于借鉴同行们的教学实践成果为己所用：CDIO工程教育模式强调以主动的、实践的及课程之间有机联系的方式学习工程，反映了系统论中整体性、结构性、层次性的特征[3]；学生的科学思维发展才是科学探究活动的核心，采用模型/模型化为基础的科学教学法，不仅可以使学生的科学思考显性化，便于教师进一步理解学生的心智变化，而且为师生之间的相互作用提供了互动载体[4]；运用“新三论”（耗散结构理论、协同学、超循环理论）设计教学方式，通过其“整体性”、“非线性”、“协同性”、“涨落性”和“开放性”等五个系统方法特征去满足认知、情感和动作技能等方面的教学要求[5]；基于直觉性、连结性和发射性三项基本特性设计本科教学知识传播和创新机制，以“问题”为核心，理清学生、教师和多媒体在人机交流和人际交互三角关系中的角色扮演与实施策略，引导学生实现全脑思维[6]；“翻转学习”可充分利用学生的业余时间实现知识接受，而课堂时间则用于知识内化，使多种学习方式的并存成为可能[7]。

3考核方法

“实践环节考核”要实现评价体系与培养目标的协同，这也是本方案中“教学效果分析”的重要工作之一。评价目的不仅在于激活教学活动，而且要促进学生独特的学习方法与思维方式的形成，促进学生工程能力的提升；评价指标的设置应紧密结合《工程教育专业认证标准（试行）》的培养目标，实现个性化和多元化；评价内容要指向学生学习态度、学习成果质量及成果分享能力等方面，可分别占40%、30%、30%的分值比重。学习态度的考核旨在引导学生发挥自身的主动意识和创新精神，建立既重过程又重结果的良好学风。学习成果质量可从学生实践过程中的知识和技能积累、项目进度和深度等多方面评定。成果分享能力考核可采用全体学生参加的“项目成果答辩”形式，实现短时内不同项目间的技术交流与知识传播。总之，本文所用方法紧紧围绕学生主体、理论与实践相结合、充分发挥学生主观能动性和创新意识等四条主线，基于“项目驱动”探究式-接受式复合教学理念组织实践教学，将机电传动控制类课程理论知识与实践技能有机地结合起来，使学生充分参与到从项目方案制定到项目实施、项目攻关、项目成果分享的全过程，较好地达到了优化机电传动控制课程教学体系、知识结构和技能培养要素，全面培养学生的实践动手能力、解决问题的能力和团队协作能力的目的。期望本教学成果对讲授其他机械类专业实践课程的同行有一定的借鉴意义和移植价值。

参考文献

[1]周伟，严兴春，鞠萍华，等.基于工程教育专业认证的机械类专业师资队伍建设[J].教学研究,2013,36(4)：20-24.

[2]教育部办公厅.工程教育专业认证标准（试行）[EB/OL].(2010-08-17)[2014-07-21].www.moe.gov.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s3861/201110/125419.html.

[3]潘柏松，胡珏，秦宝荣.基于协同理论的CDIO工程教育模式探索[J].中国大学教学,2012(5)：35-38.

[4]孙可平.科学教学中模型/模型化方法的认知功能探究[J].全球教育展望,2010，39(6)：79-81.

[5]何可抗.运用“新三论”的系统方法促进教学设计理论与应用的深入发展[J].中国电化教育,2010(1)：7-18.

[6]陈耿彪，吴文兵.培养大学生“右脑思维”的教学策略研究[J].教书育人•高教论坛，2013(6):17-19.

[7]秦炜炜.翻转学习:课堂教学改革的新范式[J].电化教育研究,2013(8)：84-90.

作者：陈耿彪 杜荣华 单位：长沙理工大学汽车与机械工程学院