工程教育專業認證背景下液壓傳動課程教學模式探討

尹凝霞 麥青群 張世亮 李偉洪 梁景松

[摘要]工程教育專業認證是國際通行的工程教育質量保障制度，同時也是工程教育國際互認及工程師資格國際互認的基礎，已成為工科專業在新工科背景下非常重要的質量評價體系。目前，工程教育專業認證背景下液壓傳動教學存在內容枯燥、實踐課程少，教學效果差，教師工程實踐經驗欠缺等問題。針對這些問題，提出教學目標設定以畢業要求為導向，教學過程以學生為主體，教學內容設置重視學生工程實踐能力的培養等具體措施，以促進工程教育專業一機制專業的建設和學科的發展。

[關鍵詞]工程教育專業認證;液壓傳動;教學改革

[中圖分類號]G642 [文獻標識碼]A [文章編號]2095-3437（2020）07-0042-03

一、引言

1989年，由美國工程與技術認證委員會發起的，由英國、加拿大、愛爾蘭、澳大利亞及新西蘭等6個國家的工程專業團共同倡導制定的《華盛頓協議》是加人工程教育本科專業認證的綱領性文件。其突出：1.以學生為中心，改變現在的以“教”為中心至以“學”為中心，并且綜合所有學生的表現與評價;2.以成果為導向，以培養學生的能力為中心，改變以往只是單純傳授知識點的模式，并強調工業界與教育界的銜接，回歸工程本身，培養學生的工程觀已成為當今工科教育的核心內容之一;3.以促進學生全面發展為宗旨，持續改進。通過評價反饋教學過程，修正并改進教學環節，只有通過反復修正改進才能提高教學質量，進而提升畢業生的素質。

通過工程教育專業認證，可規范學校的專業建設和管理;同時使教師改變教學觀念，以學生為中心，并且關注所有學生而非優秀學生;以成果為導向，以學生的能力培養為中心，進而增強畢業生的競爭力。

教育部2016年開始實施工程教育專業認證，2017年開啟了新工科建設，在大力發展新興工科專業的同時，對傳統工科專業進行改造升級，以使我們的工科教育能對“中國制造2025”起到有力支撐，現在制造業的生產模式和思維都已發生巨大的變化。

機制專業作為廣東海洋大學（以下簡稱“我?！保┦着こ探逃龑I認證專業之一，液壓傳動課程是機械制造類、機電類及電氣自動化等相關專業的一門重要專業基礎課。本課程在修完高等數學、力學、機械設計及電工學等課程的基礎上開設，本課程在講述液壓傳動中的流體力學基礎理論的基礎上，闡述液壓泵、液壓馬達、液壓缸、液壓閥及輔助元件結構與工作原理，重點分析液壓基本回路和典型液壓系統，并進行相應的系統設計與計算?？梢?，液壓傳動課程是一門與實際連接比較緊密的課程。

二、工程教育專業認證背景下液壓傳動教學中存在的問題

工程教育需要依據社會發展不斷調整課程設置模塊，突出工科特色，但人文社科通識課程也應加以重視，培養學生的文化底蘊，課程設置及課堂設置需關注學生通用能力的培養，相應實踐環節尤其是畢業設計應體現工程性，反映專業性與實踐能力的畢業設計要貫穿整個教學過程，尤其是一些專業基礎課的課堂教學。如何提高教學質量是高校教育的永恒主題。在工程教育認證背景下，傳統課堂教學與工程教育專業認證的培養目標及教學需求還有一定的差距，具體表現在如下方面。

（一）內容枯燥，實踐課程少

液壓傳動課程具有知識點多且雜、難點多、跨度大、與實際結合緊密、工程實踐性強等特點?，F在液壓傳動課程學時相對較少，筆者所在的學校液壓傳動課時已縮減為48學時（其中6學時實驗），每學時45分鐘課時壓縮后內容并沒有減少，要求也沒有降低，教師若講得細則不能按時完成教學任務，講得粗則擔心學生聽不懂。開始上課時教師會先講一些流體力學的基礎理論，也就是推導液體動力學運動規律的三大基本方程，這會使得學生在剛剛開始學習本課程時覺得課程抽象、枯燥、不好學。實驗課程少，我?，F在6個實驗學時，開設三個驗證型的實驗，這種通過傳統實驗方法來提高學生對理論知識理解的做法，無法培養學生的實際設計液壓系統分析液壓回路的能力，這與《華盛頓協議》中對人才的培養要求還有一定的差距。并且由于學時的原因，原本該有的液壓傳動課程設計也于2012年取消。因而與液壓傳動系統設計相關的內容，只是用少量課時在課堂上進行簡單講解，根本沒法與實際工程問題相結合，缺少必要的應用訓練環節。

（二）教學效果差

班容量大，現在專業課的課容量在70人左右，部分課程班容量更大，班容量直接影響到教學效果和課堂教學的組織。“羅森塔爾效應（Rosenthal Effect）”告誡我們，班容量的增大會使教師很難關注到所有學生，這在一定程度上會影響教學效果。并且班容量的擴大，會使得教學反饋不夠及時，在有些時候可能會影響到部分學生后續內容的學習。現在影響學生上課聽課效率的因素很多，教師授課形式單一、學生低頭玩手機便是其中一個很重要的因素。而且現在學生的生活豐富多彩，社團活動名目繁多，相當一部分學生的自律性不夠強，請假甚至直接曠課去參加社團活動，課下卻很少花時間來學習。另一個原因是很多學生習慣了中小學強迫式的學習，不適應大學半自主的學習方式。

（三）教師工程實踐經驗欠缺

現在的高校教師大都畢業于國內外名校，理論基礎扎實，科研能力較強，但工程實踐經驗相對不足。工程實踐能力的欠缺在一定程度上限制了工科教師的理論教學厚度。與此同時，工程實踐能力的欠缺，在一定程度上也會影響其在生產實踐中發現問題、分析問題和解決問題的能力，制約其在課堂教學中引入鮮活的工程案例、先進的工程技術以培養學生工程意識與工程實踐的能力。

綜上所述，目前的課堂教學與工程教育認證要求還有差距，在進行反思的同時，需要進行必要的改革，以期學生在掌握基礎知識的同時可有效運用相關知識解決實際工程問題。

三、教學改革措施與方法

為配合工程教育專業認證工作的開展，我校液壓傳動課程組針對工程教育專業認證需求，堅持以學生為核心，以成果為導向，以提高解決復雜工程問題能力為目標，重視學生工程實踐能力的培養，具體改革措施如下。

（一）教學目標設定以畢業要求為導向

“能力導向”是工程教育專業認證的核心之一，通過工程教育專業認證確保其工科畢業生全部達到行業認可的質量標準要求，液壓傳動課程教學目標的設定要圍繞其能對畢業要求的貢獻來進行。依據工程教育認證標準（2015版）中對畢業要求的12項，包括工程知識、問題分析、設計/開發解決方案、復雜工程問題研究、使用現代工具、工程與社會影響評價、工程實踐與環境和可持續發展理解評估、職業規范、個人和團隊角色承擔、溝通、項目管理、終身學習能力要求。

基于工程教育專業認證的上述畢業能力要求和液壓傳動課程規劃，首先確認液壓傳動課程對畢業要求的貢獻率主要體現在以下幾個方面。

1.分析問題能力方面。需要利用前期學習的力學、高等數學、物理及控制方面的知識去理解液壓傳動系統的特點、工作原理，分析液壓元器件結構、組成及原理。在掌握這些液壓傳動基礎知識的基礎上，在面對復雜工程問題時，能運用液壓傳動基本原理與方法進行合理分析判斷。

2.設計/開發解決方案能力方面。在需要設計實際液壓傳動系統問題時，可依據液壓傳動的基本原理，應用液壓元器件和液壓基本回路，設計/開發出可滿足需求的液壓傳動系統，并進行相應的實驗驗證，對實驗數據能夠進行合理處理，對實驗結果能夠進行合理的觀察與分析。

3.復雜問題研究能力方面。面對液壓傳動領域中非常復雜棘手的工程問題時，可依據液壓傳動的基本原理，對復雜的液壓系統進行模塊化分析，對出現的問題進行合理判斷并驗證，通過詳盡分析得到行之有效的結論，并制定出相對合理的解決方案。

基于工程教育專業認證上述能力需求，在設定教學目標時先對傳統教學模式下的教學大綱進行修訂，適當刪減部分純推導內容，增加知識點的綜合運用，同時在課程的設置方面，結合虛擬實驗，拓展教學內容，提高學生的學習興趣和動手能力。

（二）教學過程以學生為主體

隨著工程教育專業認證的逐步推進，需徹底改變以往的教學模式，堅持以學生為本，課程的所有教學活動必須圍繞學生進行，讓學生參與進來，并且成為主體。筆者在英國訪學的這幾個月，深切感受到了作為工程教育專業認證發起國的大學課堂與國內課堂的不同。其依據課程和教學內容的不同，課堂形式可以分為Lec-ture、Seminar、Tutorial、Essay/Report等。Lecture的人數非常多，內容也非常多，如果課下不好好準備，那上課就會很吃力，但教師會提前把PPT發給大家。Seminar的人數就少很多，其借助Lecture中的話題，或者某一問題進行，形式非常隨意，小組討論過后得出結論，由選出的代表進行陳述，然后由教師依此給出成績，Seminar相比Lecture學生的參與度高很多。Tutorial的人數就更少了，一般是一對一或者一對三/四，但范圍非常寬，可以是論文進度，可以是課堂內容等，機會非常難得。Essay/Report需要重視，英國普遍對Essay的抄襲和考試中的作弊處罰嚴重，一旦證實，輕則掛科，重則直接開除，且會記錄到檔案中。整體來看，可能由于生源沒有國內高校那么多，所以，多種上課形式容易開展，學生的整體參與度比較高。

作為國內普通高校，師生比沒有那么高，要達到同樣的效果，需要采取一定的措施。就液壓傳動課程而言，可以把液壓傳動課程建設成基于OBE（Outcomes-based Education）理念的在線開放課程資源，在方便學生學習、突破學時限制和班容量限制的前提下，為專業的后續發展和新工科建設提供保障。學生在學習相關內容遇到疑難問題時，教師可與學生在線交流和答疑，這能縮小師生間的心理距離，教師也容易關注到更多學生。同時，鼓勵學生在遇到問題時自己去圖書館或者網上查找答案，遇到有價值的問題，可以引入到課堂去討論，這能增強學生學習液壓知識的積極性與主動性。

教師要轉變觀念，明確OBE理念是國際工程教育認證體系接受的教育模式，OBE理念主要包括如下四個問題：學生的預期學習成果是什么？為什么設定這樣的預期學習成果？如何讓學生取得這樣的學習成果，如何確定學生是否實現預期目標？這個預期學習成果是階段性的，因此需要把OBE理念貫穿于整個液壓傳動教學過程。

（三）教學內容的設置重視學生工程實踐能力的培養

要更新教育觀念，就要強化主講教師尤其是青年主講教師的工程實踐意識，只有教師自己意識到工程實踐能力對教學過程中學生實踐能力培養的重要性，他們才會主動提升自己的能力;依據產學研平臺，學校主動與企業聯合起來，搭建長期且穩定的教師工程實踐基地，為教師持續提升工程實踐能力提供必要的支持。教師也要充分發揮自己的主動性和創造性，積極參與工程實踐活動，努力豐富自己的工程實踐經驗。同時，學校還可以定期聘請一些國內外企業界的專家及時傳遞業界的最新成果，以彌補本校師資工程實踐能力的不足。

在主講教師具有一定工程實踐能力的基礎上，在課堂教學過程中引入工程案例，可幫助學生理解相關的理論知識，因工程案例源于工程實踐，這樣還可提高學生的學習興趣。比如在講到伯努力利方程時，讓學生分析為什么學校的高層宿舍經常停水。

工程教育要求注重學生工程實踐能力和創新能力的培養，如通過設置實踐教學平臺，增設課外興趣實驗、組織引導學生開展科研活動、布置課程論文、開展討論課程、閱讀文獻，教師則在課堂教學中將課本知識與實際生活現象聯系起來，讓理論知識與課程知識相關聯，最大限度地強化學生對課程內容的理解和運用。這些強化實踐的教學手段將培養學生的自主學習能力，提高學生綜合分析的能力、解決問題的能力和創新能力，引導優秀學生深入鉆研思考，并真正做到因材施教。

隨著高校的不斷擴招，傳統的實驗模式難以滿足對培養學生創新能力的需求，在此情形下，液壓傳動虛擬實驗平臺的搭建就顯得尤為重要了。虛擬實驗不僅可節約實驗成本，還能讓學生依據自己的實際情況進行搭建，同時提升學生的學習興趣，迎合學生喜歡玩電腦的心理，并且更注重個性化的培養，激發學生學習的自主性，提升學生的創新思維及科研素養。

廣東海洋大學于2019年制定了《廣東海洋大學青年教師赴企業掛職鍛煉提升專業實踐能力管理辦法》（以下簡稱《辦法》），并正式開始實施。《辦法》要求青年教師，即學校新人職未滿兩年，未曾在廠礦、企業、社區和鄉村工作、年齡在35歲以下的專業課教師均須參加為期半年以上的脫產赴企業掛職鍛煉，通過帶薪掛職鍛煉，促使青年教師在了解行業法規與企業規章制度的前提下，熟悉生產環境、生產設備、工藝流程與生產技術，在幫助企業解決生產管理與技術服務問題的同時，提升自己的實踐能力，為游刃有余地進行課堂教學打下堅實基礎。

四、總結

本文在工程教育專業認證大背景下探討了機制專業基礎課液壓傳動課程傳統教學過程中存在的問題，積極對照工程教育專業認證標準，秉承以學生為中心，以成果為導向，并依照持續改進、關注未來進行了一系列的教學改革與實踐，促進了工程教育專業一機制專業的建設和學科的發展。乘著工程教育專業認證的東風，緊盯《中國制造2025》戰略發展人才需求，緊緊把握第四次工業革命的發展機遇，讓我們培養的學生能夠順應時代發展的需要。