基于工程教育認證下的機電專業課程教學改革與實踐

王麗 王沁

摘要：國際工程教育的核心理念強調專業教學設計和實施以學生接收教育后所取得的學習效果為導向，本文內容以培養目標和畢業要求為出發點，以《工程測試技術》課程為例，提出“兩主式”教學理念，強化“以工程案例為主線”的研究性教學方法，構建了 “以測試系統設計為核心”的創新性設計能力培養方法，并建立了自主多樣化的考評體系，最終確保實現學生綜合能力的達成。

關鍵詞：工程教育；OBE；兩主式；工程案例教學；創新性系統設計

一、引言

工程教育認證是對未來工程師所受專業教育按照一定標準開展的質量評價，其核心理念是學生中心（SC）是宗旨，體現在能否用“成果導向”的要求來引領，用“持續改進”的機制來保證；成果導向（OBE）是要求，服務于學生中心的宗旨，外化為對學生是否達成培養目標和畢業要求的評價，評價結果促進專業提升教育質量，使得學生中心的宗旨得已真正實現。

《工程測試技術》是機械設計制造及其自動化、機械電子工程等專業的必修專業基礎課，旨在使學生能夠掌握解決復雜機械工程問題所需的現代測試技術的基本理論、方法和工程工具，初步具備運用測試技術進行機械工程中測試問題分析與解決的能力。由于涉及到的知識內容較為廣泛，其綜合性、抽象性較強，學生自主學習、主動探究以及學習自律性表現較差；且實踐環節較少，阻礙學生進一步感性地接觸實際測試環境，從而參加課外科技制作與競賽的熱情和水平不高，考評方式也不夠多樣化。鑒于上述多種在學生能力培養與達成上的問題存在，我們在教學內容與方法上進行了積極的改革探索與實踐。

二、教學內容改革

1）提出并完善“兩主式”的教學理念

在本課程教學中，提出了“以學生為主”、“學生自主式學習”的“兩主”教學理念。教育的目的在于充分挖掘每個被教育者的潛能，教學不僅僅是因材施教，而是應該以被教育者自己為主，全身心的投入其中。本課程以聚焦志、趣、激發潛能為導向，激發學生的內在驅動力，實現從志到趣到能力獲得的目標，通過：①引奇激趣—打開創新的大門，遵從“問題引導”、“問題思考”、“需要的理論知識”、“可行的工程應用”、“創新點”的創造過程，實現了將理論知識的理解創新性地應用于實際工程；②誘導質疑—催生創新的萌芽，注意培養學生的求異思維，允許學生發表不同見解，思維的批判性養成創新思維，開展基于問題的研究性學習方式；③馳騁想象—揮動創新的翅膀，引入探究性教學方法，學生可以自由選擇大作業或設計題目，組成項目團隊，在開放實驗室中自己動手，完成系統研究、開發、設計、制作、調試的全過程，增強工程實踐能力、創新能力和個人素質，激發學生創新熱情。

工程教育體現在畢業要求中除了專業素質的培養還包括非專業素質的培養，因此在教學過程中，不僅通過兵器工業和日常生活中大量測試實例應用的分析要求學生了解工程與社會的關系；通過適當分析畢業后工作需求、市場需求促進學生形成良好的職業規范；還通過在教學環節中引入了省級精品資源共享網站、自制傳感器錄像、獲國家級三等獎的微課視頻、翻轉課堂等不同教學手段，開闊本科生的學術眼界，激發他們的學習興趣，使他們自覺自主的學習，學習秩序從他律到自律，最后形成良好自主學習和終身學習的意識，有不斷學習和適應發展的能力。

2）強化“以工程案例為主線“的研究性教學方法

工程教育強調學生實踐能力的培養，我們提出了“以工程案例為主線“的研究性教學模式。課程講授時主要采用主講重點和難點，提出工程案例，學生帶著問題預習、查閱資料和書籍，帶著提出的問題課堂研究和討論，最后寫出小論文或報告，這也可以說是“小論文、大課堂”的教學模式。很多工程案例采用教師主持或參與的橫、縱向課題或自主研發產品，內容緊密結合機電工程測試技術，讓學生能親身體會實際工程背景，了解測試的機械結構如何與電子測量系統有機的結合。在課堂研討時，通常采用一個學生講解、其它學生補充、老師最后點評的方式，課堂氣氛活躍。在個別情況下，還采用學生分組搶答競爭的形式，學生更有激情。

3）構建了“以測試系統設計為核心”的創新性設計能力培養方法

課程的研究對象是機械，手段是傳感器和測試方法，因此圍繞“以測試系統設計為核心”，從課堂教學、課堂討論、大作業、開放性實驗等環節突出和實施這一理念。在課堂教學中，讓學生針對工程案例，設計自己認為合適的方法；在大作業中，通過自選題目，完成整體測試系統設計或搭建實物等。學生在上述環節中學會了合理地選用傳感器，能夠對機電結合的測試系統機械結構展開設計，能夠針對工業與生活常見測試系統完成總體設計和詳細設計。并將測試理論的學習和運用延伸到科技制作活動、畢業設計及科研項目等課外實踐活動中，鼓勵參加如挑戰杯電子設計大賽、飛斯卡爾智能汽車大賽、機器人大賽、互聯網+、機械創新大賽等，把具體問題交給學生，使學生在理論和實踐的結合中不斷思考、探索，把握測試理論的核心和體系，培養靈活運用所學知識分析解決復雜工程問題的創新實踐能力。

4）建立并實施自主多樣化的考評體系

工程教育體系下本專業畢業要求中要求學生能夠承擔多學科團隊中負責人、團隊成員及個體各自的角色和責任，并能與其他團隊成員共享信息，合作共事。因此本課程根據自主式學習的特點，建立了對應的綜合考評體系，總評成績由基于設計的課堂研討成績、平時作業、大作業成績和考試卷面成績綜合評定，綜合地、全面地反映學生的學習和設計能力。尤其是其中的大作業成績，遵循畢業要求中對學生個人能力與團隊協作能力的要求，采用4-5人自愿組成小組并推薦組長，自選題目并通過教師審核，分工協作（包括查資料、方案選擇、傳感器和電路設計、編輯流程圖、搭建實物、撰寫報告、ppt制作、答辯等），學生自己給自己評分，最后進行小組答辯，教師根據答辯與報告（或實物）給出一個小組綜合得分，最終再按照小組綜合得分和參照個人在團隊中的表現差異（自己給分）得出每位同學個人總評成績。

三、實施效果

近幾年本系教師指導的同學在全國三維數字化創新設計大賽、全國大學生機械創新設計大賽、“互聯網+”大賽、機械行業卓工聯盟畢業設計大賽、“臺達杯”高校自動化設計大賽等科技競賽中獲得多項國家級和省級獎項。在工程教育理念下，本專業在幾年的探索和不斷實踐中，逐漸形成了以學生實踐與創新能力培養的產出效應為導向（OBE）的人才培養體系。

參考文獻

[1]顧佩華等，基于“學習產出”（OBE）的工程教育模式——汕頭大學的實踐與探索，高等工程教育研究，2014年01期

[2]王紅軍，面向工程教育專業認證的機械類專業創新型應用型人才培養模式改革與實踐 教育教學論壇，2018年25期

作者簡介：王麗，西安工業大學機電工程學院機電系主任，副教授；王沁，西安工業大學機電工程學院機電系創新實驗室教師，講師。

論文支持：校級教改項目17JGY05

（作者單位：西安工業大學）