面向工程教育認(rèn)證的機械制造技術(shù)模塊化教學(xué)改革的探討

徐強+姜海+朱愛華

摘要：為了促進機械設(shè)計制造及自動化專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)及畢業(yè)要求達成，以工程教育認(rèn)證及“模塊化”教學(xué)理念為指導(dǎo)，提出了從事機械制造領(lǐng)域工作所應(yīng)具備的能力，并對教學(xué)內(nèi)容進行模塊重組。圍繞某一工程能力，提出不同的學(xué)習(xí)目標(biāo)及其權(quán)重值。根據(jù)權(quán)重值不同，設(shè)計不同的教學(xué)活動，并對如何評價教學(xué)效果進行探討，并提出了持續(xù)改進的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：工程教育認(rèn)證；模塊；工程能力；權(quán)重

中圖分類號：G712 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）49-0123-03

一、引言

我國高等院校培養(yǎng)出的工科技術(shù)人才總量居世界前列，但我國工程教育還沒有使企業(yè)和學(xué)生滿意，主要表現(xiàn)是，學(xué)生工程意識較弱，實踐能力較差[1]。開展工程教育認(rèn)證，一方面給我們帶來新穎的育人理念，另一方面有助于我國未來工程專業(yè)畢業(yè)生獲得國際執(zhí)業(yè)資格。對于機械設(shè)計、制造及自動化專業(yè)來說，準(zhǔn)備和通過工程認(rèn)證，是學(xué)校培養(yǎng)合格機械工程師的有效保障，就是要以國家機械類工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)為指針，對該專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、評價機制等方面進行相應(yīng)的改革。

二、工程教育認(rèn)證與“模塊化”教學(xué)改革理念

工程教育專業(yè)認(rèn)證就是工程技術(shù)行業(yè)的相關(guān)協(xié)會連同工程教育者對工程技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)（如機械工程、土木工程）的高等教育質(zhì)量加以控制，以保證工程技術(shù)的從業(yè)人員達到相應(yīng)教育要求的過程[2]。工程教育認(rèn)證是對工程教育最低標(biāo)準(zhǔn)的檢查，保證未來工程師從業(yè)人員獲得質(zhì)量可靠的，與其職業(yè)發(fā)展密切聯(lián)系在一起的專業(yè)教育，促進了工程教育的職業(yè)化和專業(yè)化，保證了工程教育與工程師職業(yè)密切聯(lián)系，促進工程界與教育界密切聯(lián)系[3]。其核心理念是，工程教育要以學(xué)生學(xué)習(xí)成果為目標(biāo)導(dǎo)向，通過有力引導(dǎo)，確保工程專業(yè)畢業(yè)生達到專業(yè)認(rèn)可的既定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，這就需要將學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)出口導(dǎo)向要求放在極其重要的位置，以此做為合格性指標(biāo)，推進工程教育工作。具體到專業(yè)課體系設(shè)置乃至每門課程安排，其要求和內(nèi)容應(yīng)把學(xué)生放在教學(xué)主體地位，圍繞學(xué)生能力培養(yǎng)，以學(xué)生能力的全面提升為目標(biāo)導(dǎo)向來組織和持續(xù)改進[4]。

德國高等教學(xué)中“模塊Module”通常由幾個相關(guān)聯(lián)的教學(xué)課程組成，一個模塊構(gòu)成一個相對獨立的教學(xué)單元[5，6]。模塊以培養(yǎng)學(xué)生的能力為目標(biāo)，不過分強調(diào)學(xué)科的知識性和內(nèi)在邏輯性。德國應(yīng)用科技大學(xué)把能力分成三類，即專業(yè)能力（與專業(yè)相關(guān)的知識技能儲備）、方法能力（用恰當(dāng)方法解決實際問題的能力）、社會能力和自我能力（交際能力、團隊精神、自學(xué)能力）。為了實現(xiàn)不同的能力可采取不同的教學(xué)活動，要有講座課、研討課、練習(xí)課、實驗訓(xùn)練課、項目教學(xué)課、學(xué)生自學(xué)等。為了實現(xiàn)專業(yè)能力，多使用講座課，而實現(xiàn)方法能力、社會能力和自我能力多采用研討課、練習(xí)課、項目教學(xué)課等不同形式的教學(xué)活動。

國際工程認(rèn)證與德國高等教育“模塊化”共同的教育理念是，把學(xué)生放在教學(xué)的主體地位，以學(xué)生的能力培養(yǎng)為主要目標(biāo)，而專業(yè)認(rèn)證更加注重學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)與學(xué)生學(xué)習(xí)成果的達成度，更加強調(diào)持續(xù)改進性。

三、面向工程認(rèn)證的模塊化教學(xué)改革探討

（一）專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求及課程模塊化整合

通過走訪用人單位，分析了機械行業(yè)對機械設(shè)計、制造及自動化專業(yè)人才的需求，及本地區(qū)的特殊需求，提出了本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)及畢業(yè)要求。其中，專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)是學(xué)生經(jīng)過五年的學(xué)習(xí)之后所達到的要求。該專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)是，培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展，具有較高的思想道德、文化修養(yǎng)和較強的工程實踐能力及創(chuàng)新精神，具備機械設(shè)計、制造、自動化基礎(chǔ)知識及其應(yīng)用能力，能在復(fù)雜的機械工程及相關(guān)領(lǐng)域從事機械設(shè)計、制造、技術(shù)開發(fā)、設(shè)備維護、生產(chǎn)管理等方面工作的工程應(yīng)用型人才。針對培養(yǎng)目標(biāo)，我們提出了學(xué)生畢業(yè)時達到的要求，即畢業(yè)要求。畢業(yè)要求共有7條，關(guān)于機械設(shè)計制造我們提出這樣的畢業(yè)要求：能運用機械設(shè)計制造原理，正確理解和繪制復(fù)雜的機械加工零件圖、產(chǎn)品裝配圖及加工工藝過程流程圖，并綜合分析經(jīng)濟、社會及相關(guān)工程因素，使用計算機進行復(fù)雜機械產(chǎn)品的輔助設(shè)計和制造。鑒于上述畢業(yè)要求，分析了從事機械制造領(lǐng)域工作的畢業(yè)生應(yīng)具有如下幾方面的能力。

1.從事機械制造工藝規(guī)程編制與實施的工作能力。

2.從事工藝工裝的設(shè)計制造工作能力。

3.對機械制造裝備進行設(shè)計、維護、改造的能力。

4.運用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱有關(guān)技術(shù)資料的能力；運用計算機進行輔助設(shè)計、制造的能力。

圍繞上述能力，我們對教學(xué)內(nèi)容進行了模塊化重組，把切削原理與刀具的內(nèi)容與數(shù)控技術(shù)中數(shù)控編程并入機械制造技術(shù)I模塊，而把數(shù)控機床的電控內(nèi)容并入機械制造裝備及其控制模塊內(nèi)容。這樣處理的好處是機械制造I、機械制造II模塊以編制機械制造工藝規(guī)程為主線，系統(tǒng)介紹了編制工藝規(guī)程所需要的知識，包括數(shù)控加工知識，從而大大提高編制工藝規(guī)程能力[7]。

（二）細(xì)化可評測的學(xué)習(xí)目標(biāo)

機械制造技術(shù)模塊的學(xué)習(xí)，有助于學(xué)生具備從事機械制造方面工作的能力，對專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)及畢業(yè)要求達成，做出自己應(yīng)有的貢獻。為了實現(xiàn)上述能力，比如能從事機械制造工藝規(guī)程的編制與實施的工作能力，提出了如下學(xué)習(xí)目標(biāo)及其權(quán)重值，如表1所示。

從表1可以看出，目標(biāo)要求2、3對于學(xué)生提高從事機械制造工藝規(guī)程的編制與實施的工作能力含權(quán)值較高。另外，編制工藝規(guī)程所需的基本概念，主要指工藝過程及其組成，生產(chǎn)綱領(lǐng)、生產(chǎn)類型、零件結(jié)構(gòu)工藝性等問題，目標(biāo)的實現(xiàn)，不是死記硬背，主要體現(xiàn)在能在實踐中靈活運用，因而學(xué)生的實踐能力，分析問題和解決問題能力也是也是很重要的。

（三）圍繞學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)計學(xué)習(xí)任務(wù)和學(xué)習(xí)活動

根據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)的權(quán)重值，設(shè)計不同的學(xué)習(xí)任務(wù)及學(xué)習(xí)活動。對于權(quán)重值較高的學(xué)習(xí)目標(biāo)，可以通過講課、作業(yè)、實驗、實習(xí)、項目驅(qū)動來達到目標(biāo)要求。endprint

對于表1中含權(quán)值較高的學(xué)習(xí)目標(biāo)，牽涉的概念較多，比如工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、限位基準(zhǔn)、粗精基準(zhǔn)選用原則及工藝路線安排原則等。這些概念，大多都是在實踐中進行的總結(jié)及理論提升。學(xué)生大部分來自學(xué)校，實踐經(jīng)驗不足，對上述概念原則無法理解，因此會感到枯燥乏味，只能死記硬背通過考試，達不到學(xué)習(xí)目標(biāo)要求。為了達到學(xué)習(xí)目標(biāo)，除了講課、作業(yè)等正常教學(xué)活動以外還可以通過以下教學(xué)活動來解決。

1.夾具拆裝實驗。夾具拆裝實驗就是把學(xué)生分組對某個夾具及其工件進行測繪、組裝，并畫成相應(yīng)的裝配圖。通過該實驗，學(xué)生對夾具的功能、組成有所了解。尤其對定位元件及其作用有了較強的感性認(rèn)識，加深對工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、限位基準(zhǔn)概念的理解，同時對精基準(zhǔn)選擇原則中基準(zhǔn)重合原則有了直觀的了解，鍛煉學(xué)生的實踐能力，促進了學(xué)習(xí)目標(biāo)2達成。

2.實習(xí)，項目驅(qū)動教學(xué)。機械制造技術(shù)模塊中的工藝規(guī)程編制這一章的內(nèi)容，大部分是如何編制的規(guī)則，如果在教學(xué)中照本宣科，學(xué)生無法理解，只能死記硬背通過考試，無助于提高學(xué)生的工程能力。因此，我們以項目驅(qū)動方法來完成教學(xué)。所謂項目驅(qū)動教學(xué)法，是指在教學(xué)過程中，以項目的展開為主線，將相關(guān)知識點融入到各個項目環(huán)節(jié)中去，進行層層推進，安排學(xué)生分小組圍繞工程項目進行討論，協(xié)作學(xué)習(xí)，最后通過共同完成項目的情況來評價學(xué)生是否達到教學(xué)目的的一種教和學(xué)的模式。為了達到使學(xué)生具有編制工藝規(guī)程的能力這一教學(xué)目的，使學(xué)生置身于工作現(xiàn)場中，以一個典型零件的工藝規(guī)程編制為項目，通過學(xué)生自主、互動學(xué)習(xí)編制工藝規(guī)程有關(guān)的理論知識，例如，加工零件粗、精基準(zhǔn)的選擇，加工工藝路線制定等理論，在老師的指導(dǎo)下，以學(xué)生為主，來完成該項目。通過教學(xué)實踐，發(fā)現(xiàn)該種教學(xué)方法的特點是，由以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生中心，由以教材為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐皂椖繛橹行模瑢W(xué)生能真正理解編制規(guī)則，提高編制工藝規(guī)程能力。

（四）評估實際學(xué)習(xí)效果

通過不同的學(xué)習(xí)任務(wù)和學(xué)習(xí)活動，來促進學(xué)習(xí)目標(biāo)達成。要想合理評估學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，必須有一個正確的學(xué)習(xí)效果評價標(biāo)準(zhǔn)。過去只是以考試或者項目報告書作為評價標(biāo)準(zhǔn)，而不考核全過程，導(dǎo)致學(xué)生項目報告互相抄襲，考前重視背誦講義內(nèi)容，沒有達到提高學(xué)生工程能力的目的。我們以考核學(xué)生的全過程作為學(xué)習(xí)效果評價標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)推出一種n+2考核方法，n里面包括項目、論文、測驗等多種考核方式，占總成績的50%，平時筆記占10%，考試成績占40%，考試成績不超過50分或過程考試不及格，最終成績均不及格。這樣，不是以考試成績作為最終成績，使學(xué)生對過程更加重視，有助于提高學(xué)生的工程能力，考試中圍繞學(xué)習(xí)目標(biāo)及含權(quán)值出題目，題目源于各個教學(xué)環(huán)節(jié)，很多試題答案并不唯一，重點考查學(xué)生的工程能力及遷移能力。

（五）反思與持續(xù)改進

通過一學(xué)期的教學(xué)實踐，學(xué)生對機械加工路線擬定掌握并不十分理想，平均得分較低，未達到預(yù)期的教學(xué)效果。究其原因，該部分內(nèi)容是教學(xué)難點，學(xué)生在對口工廠實習(xí)機會較少，對加工手段認(rèn)知較少，另外，學(xué)生的識圖能力較差。下學(xué)期準(zhǔn)備增加加工手段視頻播放，以彌補學(xué)生的現(xiàn)場經(jīng)驗不足；和機械制圖老師溝通，多進行識圖方面的訓(xùn)練。

四、結(jié)語

通過上述面向國際工程認(rèn)證和模塊化教學(xué)改革的研究，我們得到如下結(jié)論。

1.以工程教育認(rèn)證及“模塊化”教學(xué)理念，分析了機械設(shè)計制造及自動化專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)及畢業(yè)要求，提出了從事機械制造領(lǐng)域工作所應(yīng)具備的能力，并對教學(xué)內(nèi)容進行模塊重組，打破了學(xué)科的界限，突出學(xué)生工程應(yīng)用能力培養(yǎng)，從而更容易促進培養(yǎng)目標(biāo)及畢業(yè)要求達成。

2.圍繞某一工程能力的提高，提出了不同的學(xué)習(xí)目標(biāo)及權(quán)重值，根據(jù)權(quán)重值不同，設(shè)計不同的教學(xué)活動，以加強學(xué)習(xí)目標(biāo)達成；圍繞不同的學(xué)習(xí)活動，提出了過程考核的考核標(biāo)準(zhǔn)，考試題目源于各個教學(xué)活動，以考查學(xué)生是否達到相應(yīng)的畢業(yè)要求。

3.圍繞著工程認(rèn)證所進行的教學(xué)改革，雖取得一定成績，但也存在一些問題，學(xué)生的實踐認(rèn)知能力有待進一步提高，學(xué)生的識圖能力較差，學(xué)習(xí)主動性有待進一步加強。在以后的教學(xué)中，我應(yīng)繼續(xù)深入研究，持續(xù)改進。

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