工程教育環境下機械類專業課程體系優化

趙時璐，吳精誠，張 震，孫翠萍

（1.沈陽大學機械工程學院，遼寧 沈陽 110044；2.華晨寶馬汽車有限公司涂裝車間，遼寧 沈陽 110143）

1 引言

近年來，教育部提出了新工科建設，至2030年高校要形成世界一流的具有中國特色的教育新體系；至2050年高校要形成能引領全世界工程教育的中國模式，要成為全球的工程創新中心，要實現高質量人才的培養高地[1-4]。目前，國內各大高校均以通過工程教育認證的專業數量作為衡量高素質人才培養的一項重要評價指標。該工程教育認證是以培養目標及畢業出口作為專業性導向的評價，其核心任務是保證工科專業的畢業生能達到本行業認可的能力標準要求[5-6]，通過面向產出導向、多主體為中心以及持續性改進三大渠道，保證工程專業教育質量[7-9]。因此，基于OBE理念，遵循目標性、效率性及漸進性原則，針對機械設計與制造系列專業課程進行了體系優化，詳細分析了面向產出的畢業要求達成的課程體系，多主體評價的教學模式，持續改進的考核反饋機制，其可為相關專業課程體系的修訂提供重要參考。

2 構建面向產出的機械類專業課程評價體系

2.1 制定面向產出的機械類專業培養目標

工程教育環境下的機械類專業培養目標應該體現學生畢業五年左右能夠達到的技術能力與操作水平，同時必須符合機械類專業體系的定位、順應國內外科技發展的步伐、滿足內外部多主體的需求。

自從2017年，機械設計與制造系列專業課程開始采用了OBE評價體系，并于（2018～2019）學年，對照工程教育認證通用標準和材料學科分委會補充標準的要求，進行了課程體系調整，形成了2019版的最新培養方案，構建了滿足內外需求的培養目標，要求系統掌握機械設計與制造相關技術理論，熟練應用相關設備實踐技能，并能分析解決復雜工程問題的能力，以適應社會經濟發展需求的創新應用型人才。學生在畢業五年后，將在裝備業、冶金業、新能源業、航空航天業等領域，從事先進機械制造工藝與設備設計、金屬材料表面改性設計、金屬材料的質量控制與檢驗等方面工作，并具有創新意識與實踐能力。

2.2 機械類專業的畢業要求

在《工程教育專業認證通用標準》中，專業培養方案中的畢業要求清楚明確地反映了學生畢業五年左右甚至畢業時，能夠具有廣泛的理論知識、達到熟練的應用技能以及展現優良的社會協調素質[10]。

針對沈陽大學機械設計與制造系列專業課程體系的設置，可操作可衡量的畢業要求是能夠利用基礎專業知識分析并解決機械制造領域等復雜工程問題；能夠設計滿足特定需求的機械設計與制造工藝流程等系統方案問題；能夠實踐研究機械制造工藝及設備等創新項目問題；能夠利用現代信息技術開發、模擬、預測機械設計與制造等前沿技術問題；能夠合理評價機械設計與制造技術等對社會可持續發展的影響問題；能夠撰寫機械類及相關領域文稿報告的能力；能夠自主學習、自主創新、自主應用的能力。

畢業要求達成情況可以通過調查問卷等形式間接評價，2016級機械專業畢業生畢業要求達成情況，如表1所示，評價結果為達成。

表1 畢業要求達成情況表Tab.1 Graduation Requirements Completion

2.3 優化支撐畢業要求的課程體系

根據“反向設計，正向實施”的原則，沈陽大學機械設計與制造系列專業根據培養方案中畢業要求指標點的要求，科學設置了面向“產出”的創新應用型專業課程體系。

機械類專業課程具有內容豐富、知識點眾多等特點，在有限的課堂教學中，機械設計與制造系列專業課程體系的優化建設遵循了以下模式：（1）注重教學內容的前沿性。為適應社會發展對人才培養的要求，根據學科發展的最新動態，緊跟機械設計與制造技術發展的前沿，結合教師的科研項目，培養并激發學生們的實踐應用能力。（2）注重教學形式的合理性。課堂教學的時間是有限的，教師應該采用有效的教學形式，在教學中合理分配重點與難點，快速地提高學生的學習效率與效果。（3）注重教學資源的共享性。培養方案中大量開設了機械設計與制造技術領域的網絡精品課程，并實現了課程資源的開放共享。通過網絡學習，能夠加強學生對課堂內容的深刻理解，拓寬學生的專業視角與廣度。（4）注重實驗教學的模擬性。機械類專業實驗教學采用了實地操作與模擬仿真的并行混合方式，其明顯降低了購置與維護實驗設備的費用，也減少了教師的教學工作量，同時更利于提高學生全面認識和操作儀器設備的能力，大幅度改善了實驗教學質量。

2.4 評價機械類專業的教學體系

該課程體系采用了多主體評價模式，形成了高效高能、面向產出、持續改進的機械設計與制造專業課程優化體系。基于“產出”的能力培養和評價的合理性，確定了課程教學大綱及指標點能力的課程目標，設計了有效高能的教學任務，大幅度增加了實踐教學與項目設計環節的比重，確定了考核方式和考核內容的覆蓋面，這為機械類專業教學體系的合理化評價奠定了堅實的理論基礎。以其中的考試環節為例，各個階段考核內容及方式的數據合理性審查過程，如表2所示。

表2 考試環節的數據合理性審查Tab.2 Examination Data Rationality Review

3 構建多主體評價的教學模式

由于傳統的畢業要求達成度評價是基于課程考核成績而進行的分析，其單一形式固然存在很大的弊端。沈陽大學機械設計與制造系列專業將學生主體、教師主體、畢業生主體以及用人單位主體等均作為了評價對象，從而構建出全面客觀評價的機械設計與制造系列專業課程優化體系。

3.1 學生主體自評

在教學新模式下，使用了基于慕課網絡與課堂面授相結合的新型混合式教學模式，徹底擺脫了以教師為主體的填鴨式教學模式，體現了“學生主體自評”的特點，大大地激發了學生自主學習的熱情。

同時，教學網絡平臺依托“超星學習通”、“學堂在線”、“中國大學慕課”等精品課程，并自建了大量的網絡精品課程。教師們通過網絡可以進行高效高質的線上教學，并能快捷便利地提供24h課程難點答疑。同時教師能夠根據系統后臺的數據分析，即時了解學生們對重點內容的掌握情況。學生可以進行網上作業、測驗、討論，充分利用教學資源進行課后自學。網絡教學內容具有可重播的優勢，因此學生可以對重難點內容進行反復學習鉆研。另外，學生也可以利用網絡對課堂未展開的復雜工程問題領域知識進行拓展學習，了解學科發展趨勢，提升知識的應用能力。

面授課堂教學是以教師講授為主體環節，其良好的教學氛圍體現為教師的有效激勵、課堂的激烈討論以及學生的自主探索。機械類專業課程除了要求學生掌握較強的理論知識外，更重要的是要求學生們熟練應用相關工程技術。因此，教師應該合理調整面授課堂的教學形式，將理論知識適時有效地融入實際工程應用中。教師也可以結合自己相關的科研工作，向學生們介紹科研前沿成果，并鼓勵和引導學生們加入科研項目的研究中，以提高其創新應用能力。

因此，互動式線上教學與啟發式線下教學的有效結合，使學生真正成為了教學與評價的主體，有效地培養了學生們自主學習的習慣與熱情。

3.2 教師主體他評

在傳統教學體系下，從教師的角度分析，教師主要關注“教”，而較少關注“學”；從學生的角度分析，在以“教”為核心的導向下，機械類專業的學生按照“教”的模式完成“學”，難以獲得滿足目前畢業要求的創新應用能力。但在優化的教學體系中，“教”與“學”不是獨立存在的，而應是相輔相成、互相促進的關系，教學目的就是要培養出高素質高水平的創新應用型人才。

因此，沈陽大學機械設計與制造系列專業課程構建了以學生為主體，同時兼顧以教師為主體的高人性化教學體系。教師處于主導地位，圍繞教學效果的提升，提出了一系列改革措施，如工程案例[11]、項目制[12]、行動導向[13]、翻轉課堂[14]、工學結合[15]、成果導向[16]等。在教學方式上，課程體系體現了探索性和開放性，使學生通過與教師的探討，主動掌握理論知識，主動應用實踐技能，主動了解最新發展動態，主動提高分析解決問題能力。

3.3 畢業生與用人單位廣評

在教學模式上，首先分析機械設計與制造系列專業課程所需的職業崗位必備知識、職業素質能力要求，以此構建機械類系列專業課程內容體系框架；其次分析確定崗位核心能力，設計課程的理論教學與實踐教學方案；最后根據實踐教學需求，采用多形式的實踐教學方式，使教學體系模塊化融入課程教學過程中，與理論模塊相對應。

認證標準要求學生要有較高的工程技術能力、社會能力及個人素質，因此新的教學體系設計要加強各種專業證書教育、專項培訓、綜合競賽、科技與文化活動教育，以提高學生綜合能力的訓練和專業外延知識的拓展，全面陶冶與提升學生的精神氣質和身心品質。圍繞崗位核心能力設計的教學模式，在內容上體現基礎、專業、職業、綜合、創新等依次遞進；在能力上體現基本技能、專業技能、職業技能、創新技能等逐步提高。

4 構建以持續改進為目的的考核反饋機制

在機械設計與制造系列專業課程教學活動中，衡量教學目標的實現情況不僅要利用過程化考核與評價的方式，更應該利用課程質量的持續性評價機制，其優化過程應該是一個不斷分析、評價、反饋、修正、改善的動態過程。通過定期開展調查問卷形式，尤其是向用人單位索要畢業五年左右甚至剛畢業學生的應用能力調查、創新能力檢測及綜合素養分析。其形式可以充分分析教學目標的準確性、具體性與合理性、教學內容的難易性、容量性與興趣性，教學過程的主動性、生動性與多元性，從而進行課程體系的修正與改進。課程體系還應該根據過程化考核和評價結果進行反饋，及時改進教學過程中的不足方面，并提出持續性改進意見，確保相應課程指標點的達成。通過建立合理的反饋機制，可以及時發現教學質量問題，從而提高學生的綜合應用與創新能力。因此，“分析—評價—反饋—修正—改善”成為閉環的教學體系反饋系統，而持續改進已成為一項必須堅持的教學任務。

5 結語

在工程教育認證的“面向產出”、“以多主體為中心”和“持續改進”的理念指導下，按照能夠解決復雜工程問題能力的培養目標，構建了開放式、多元化、多維度、任務驅動、自主實踐的機械類專業工程教育課程體系，這從根本上解決了傳統教學體系與培養學生創新應用能力相脫節的問題。理論基礎實、專業技能精、綜合能力強、發展后勁足的創新型應用人才培養模式，能有助于高素質人才的培養，服務于地方產業轉型與升級。