基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的機械類專業(yè)課程實踐教學(xué)

陳耿彪 杜榮華

長沙理工大學(xué)機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)及其現(xiàn)狀符合《工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)（試行）》的通用標(biāo)準(zhǔn)和專業(yè)補充標(biāo)準(zhǔn)，能滿足基于工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的本科教育工作。但是通過工程教育認(rèn)證工作發(fā)現(xiàn)，專業(yè)課程實踐教學(xué)環(huán)節(jié)建設(shè)還存在一些不足：（1）仍采用“課內(nèi)實驗”“課程設(shè)計”或“實習(xí)教學(xué)”的傳統(tǒng)模式，實踐教學(xué)的內(nèi)容大都是重復(fù)或羅列以往的教學(xué)內(nèi)容和理論知識，沒有系統(tǒng)地把工程、科研項目融入到實踐教學(xué)中，工程背景不強、綜合訓(xùn)練程度不夠；（2）教學(xué)方法上基本上仍舊是教師指定，學(xué)生跟從的“被動參與學(xué)習(xí)”模式；（3）成績考核主要采用平時成績40%+實踐報告成績60%的單一計分方式。上述不足會導(dǎo)致學(xué)生對機械類專業(yè)知識理解不透徹，實踐動手能力偏差，學(xué)習(xí)重結(jié)果輕過程。為彌補上述不足，學(xué)院專門制定了相關(guān)政策、辦法鼓勵教師積極進行教育教改研究。在此背景下，本文以“機電控制技術(shù)實習(xí)”教學(xué)實踐為改革突破口，就如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，強化機械類專業(yè)實踐課程的工程應(yīng)用能力進行探索。

一《工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)（試行）》對機械類專業(yè)的培養(yǎng)要求

機械工程本科專業(yè)認(rèn)證在于從整體上評價學(xué)生的質(zhì)量和畢業(yè)生的狀況。學(xué)校成功地達到了專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)與否，應(yīng)檢驗其畢業(yè)生能否具有以下知識和能力[2]：（1）知識要求：掌握機械工程、機械學(xué)科的基本理論、基本知識，掌握必要的工程基礎(chǔ)知識。（2）能力要求：具有數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和機械工程科學(xué)知識的應(yīng)用能力；具有制訂實驗方案、進行實驗、分析和解釋數(shù)據(jù)的能力；具有制圖、計算、測試、調(diào)研、查閱文獻和基本工藝操作等基本技能和較強的計算機應(yīng)用能力。（3）工程要求：具有設(shè)計機械系統(tǒng)、部件和過程的能力；具有對于機械工程問題進行系統(tǒng)表達、建立模型、分析求解和論證的能力；具有在機械工程實踐中初步掌握并使用各種技術(shù)、技能和現(xiàn)代化工程工具的能力。（4）特別要求：知識面寬廣，并具有應(yīng)對現(xiàn)代社會問題的知識，進而足以認(rèn)識機械工程對于世界和社會影響的能力。

從上述要求可看出，在教學(xué)過程中，知識不能僅僅以定型的形式呈現(xiàn)給學(xué)生，更大程度上需要學(xué)生自己在解決問題中去有所“發(fā)現(xiàn)”，但其存在“短時間內(nèi)難有所獲”的局限性。要形成對知識的理解，使探究所得知識與其他相關(guān)知識的內(nèi)在聯(lián)系形成一定的知識結(jié)構(gòu)，必須有內(nèi)化的過程中，即接受學(xué)習(xí)的意義建構(gòu)過程。可見，教師在課程教學(xué)過程中，尤其是實踐環(huán)節(jié)教學(xué)過程中，要適度平衡探究式學(xué)習(xí)和接受式學(xué)習(xí)中接受和探究成分的相互滲透，針對不同的課程知識及技能要點，引導(dǎo)學(xué)生將探究的方式與其他方式結(jié)合起來，以收到最佳的學(xué)習(xí)效果。

二基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的實踐教學(xué)實施方案

筆者在執(zhí)教“機電控制技術(shù)實習(xí)”過程中，采用了如下圖1所示的以“項目驅(qū)動”為導(dǎo)向的探究式-接受式復(fù)合教學(xué)法，將教學(xué)工作的三大核心教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式及考核方法設(shè)計成一個具有自適應(yīng)能力的反饋閉環(huán)系統(tǒng)，取得了良好的教學(xué)效果。

1教學(xué)內(nèi)容

本方案教學(xué)內(nèi)容的核心是建立合適的“項目庫”。其評價指標(biāo)包括項目內(nèi)容的豐富性、工程背景的濃厚性、理論與實踐結(jié)合訓(xùn)練的綜合性、以及《工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)（試行）》的達標(biāo)度。“項目庫建設(shè)”的主體既可以是授課組老師，也可以是學(xué)生自己；項目的設(shè)計方法是先解析課程的知識及技能要求，再設(shè)計一系列包含要素盡可能多的系統(tǒng)性項目群，使學(xué)生在探究項目的過程中真正強化其機電控制技術(shù)的工程應(yīng)用能力。項目區(qū)分常規(guī)性和創(chuàng)新性的目的在于建立能力分層和激勵機制，引導(dǎo)學(xué)生進行良性競爭，創(chuàng)新性項目競標(biāo)主要比較學(xué)生申報書中的技術(shù)文獻綜述深度，以及技術(shù)方案的優(yōu)劣。

2教學(xué)方式

教學(xué)方式上，建立“探究式學(xué)習(xí)與接受式學(xué)習(xí)的耦合教學(xué)機制”是其核心，重點要解決好探究式學(xué)習(xí)和接受式學(xué)習(xí)相互滲透過程中的“度”和“界”。可類比的例子是，現(xiàn)在眾多高校試圖通過要求理工科學(xué)生選修一些屬于人文科學(xué)的課程來解決“專門化”的傾向問題。然而，正如一般系統(tǒng)論的創(chuàng)始人貝塔朗菲所指出的，增加或者“并列”各種不同方面的課程，既培養(yǎng)不出“素養(yǎng)”，也帶不來“通才”教育。可行的辦法是一方面夯實工科通識基礎(chǔ)，為學(xué)生提供與工程專業(yè)關(guān)聯(lián)的人文社科類課程，把工程活動所涉及的知識融會貫通地傳授給學(xué)生；另一方面將項目式教學(xué)方法應(yīng)用于傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中，共享產(chǎn)學(xué)合作課題，創(chuàng)新課程內(nèi)容，調(diào)整課程結(jié)構(gòu)，以集成方式綜合培養(yǎng)學(xué)生的工程能力。

教學(xué)方式選擇的首要原則應(yīng)是為學(xué)生創(chuàng)造自主協(xié)作的學(xué)習(xí)環(huán)境和多元互動的交流機制，具體實施時要“因人而異”、“因地制宜”。善于借鑒同行們的教學(xué)實踐成果為己所用：CDIO工程教育模式強調(diào)以主動的、實踐的及課程之間有機聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程，反映了系統(tǒng)論中整體性、結(jié)構(gòu)性、層次性的特征[3]；學(xué)生的科學(xué)思維發(fā)展才是科學(xué)探究活動的核心，采用模型/模型化為基礎(chǔ)的科學(xué)教學(xué)法，不僅可以使學(xué)生的科學(xué)思考顯性化，便于教師進一步理解學(xué)生的心智變化，而且為師生之間的相互作用提供了互動載體[4]；運用“新三論”（耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同學(xué)、超循環(huán)理論）設(shè)計教學(xué)方式，通過其“整體性”、“非線性”、“協(xié)同性”、“漲落性”和“開放性”等五個系統(tǒng)方法特征去滿足認(rèn)知、情感和動作技能等方面的教學(xué)要求[5]；基于直覺性、連結(jié)性和發(fā)射性三項基本特性設(shè)計本科教學(xué)知識傳播和創(chuàng)新機制，以“問題”為核心，理清學(xué)生、教師和多媒體在人機交流和人際交互三角關(guān)系中的角色扮演與實施策略，引導(dǎo)學(xué)生實現(xiàn)全腦思維[6]；“翻轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)”可充分利用學(xué)生的業(yè)余時間實現(xiàn)知識接受，而課堂時間則用于知識內(nèi)化，使多種學(xué)習(xí)方式的并存成為可能[7]。

3考核方法

“實踐環(huán)節(jié)考核”要實現(xiàn)評價體系與培養(yǎng)目標(biāo)的協(xié)同，這也是本方案中“教學(xué)效果分析”的重要工作之一。評價目的不僅在于激活教學(xué)活動，而且要促進學(xué)生獨特的學(xué)習(xí)方法與思維方式的形成，促進學(xué)生工程能力的提升；評價指標(biāo)的設(shè)置應(yīng)緊密結(jié)合《工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)（試行）》的培養(yǎng)目標(biāo)，實現(xiàn)個性化和多元化；評價內(nèi)容要指向?qū)W生學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)成果質(zhì)量及成果分享能力等方面，可分別占40%、30%、30%的分值比重。學(xué)習(xí)態(tài)度的考核旨在引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮自身的主動意識和創(chuàng)新精神，建立既重過程又重結(jié)果的良好學(xué)風(fēng)。學(xué)習(xí)成果質(zhì)量可從學(xué)生實踐過程中的知識和技能積累、項目進度和深度等多方面評定。成果分享能力考核可采用全體學(xué)生參加的“項目成果答辯”形式，實現(xiàn)短時內(nèi)不同項目間的技術(shù)交流與知識傳播。

總之，本文所用方法緊緊圍繞學(xué)生主體、理論與實踐相結(jié)合、充分發(fā)揮學(xué)生主觀能動性和創(chuàng)新意識等四條主線，基于“項目驅(qū)動”探究式-接受式復(fù)合教學(xué)理念組織實踐教學(xué)，將機電傳動控制類課程理論知識與實踐技能有機地結(jié)合起來，使學(xué)生充分參與到從項目方案制定到項目實施、項目攻關(guān)、項目成果分享的全過程，較好地達到了優(yōu)化機電傳動控制課程教學(xué)體系、知識結(jié)構(gòu)和技能培養(yǎng)要素，全面培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力、解決問題的能力和團隊協(xié)作能力的目的。期望本教學(xué)成果對講授其他機械類專業(yè)實踐課程的同行有一定的借鑒意義和移植價值。

參考文獻

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