面向專業認證的機械類專業實踐教學體系改革

陳紅兵，何輝波，馬永昌，羅書強，李 麗＊

（西南大學 工程技術學院，重慶 400716)

0 引言

培養學生的實踐能力是工程教育的重要任務，這是工程教育界形成的一種普遍共識。我國于2016 年加入《華盛頓協議》[1，2]。該協議是一種國際互認協議，它是一種全球工程教育界認可的工程教育質量保障制度，是實現國際互認的前提條件[3]。“以學生為中心”“成果導向”和“持續改進”是工程教育專業認證的基本理念。工程教育專業認證要求專業開設的課程、專業的師資隊伍、專業的辦學條件等都必須圍繞培養學生的能力能夠實現培養目標達成這一核心任務進行配置，而且還要建立持續改進機制，以確保教育質量的持續改進和提升。《工程教育認證標準》要求課程設置能夠有力地支持畢業要求的實現，并且要求實踐環節至少占總學分的20%以上[4]。2020 年，機械設計制造及其自動化專業成為我校第一個通過認證的專業，分析總結改革舉措，期望對兄弟院校有一定借鑒意義。

1 面向工程專業認證的機械類專業實踐教學的主要問題

培養學生的實踐動手能力、工程綜合素質和創新創業意識等只有通過大量的實踐教學才能夠實現。目前，工程教育實踐教學存在以下幾方面的問題[2，5-7]：

（1）實踐教學沒有得到足夠重視。在制定培養方案的過程中，很多高校實行“大類招生，重基礎、寬口徑”，實踐學時數被大幅壓縮，導致學生親自動手操作的機會減少，實踐課以參觀和講解的形式居多。

（2）實踐教學內容更新滯后，沒有緊跟學科發展和產業發展。一方面，基礎性的和驗證性的教學內容過多，這些教學內容沒有緊密結合實際工程背景，無法有效地把解決復雜工程問題融入到實踐教學中，嚴重缺乏融合交叉學科知識的實踐項目。另一方面，實踐教學方法沒有與時俱進，“微課”“翻轉課堂”“項目驅動學習”“慕課（MOOC）”“虛擬實驗”等沒有得到推廣應用。

（3）部分實踐項目的教學目標對畢業要求指標的支撐作用較弱。有的實踐教學項目對畢業要求指標點沒有什么貢獻，而有的畢業要求指標點又缺乏足夠的實踐項目來支撐。另外，一些實踐項目的考核評價不科學、合理，難以對學生的學習進行有效評價。

（4）教師的實踐經歷不足。隨著高校人事制度的深度改革，大量實驗教學崗位要求碩士或博士，往往這些應聘者是從高校畢業就到高校就業了，缺乏工程實踐經驗。

2 工程專業認證標準對實踐教學的要求

工程教育專業認證標準在課程體系設置中對工程實踐與畢業設計（論文）提出了具體要求[4]：首先，工程實踐和畢業設計（論文）的學分合計占本專業培養方案總學分的20%及以上。其次，實踐教學課程的設置和教學內容要符合培養要求，要充分利用企業的工程背景，廣泛開展校企合作、開展實習、實訓，從而提高培養學生的實踐能力和創新能力。再次，需要設置大量的、具有工程實際背景的畢業設計（論文）課題，通過解決實際問題，從而培養學生的工程意識和解決實際工程問題的能力。最后，要積極邀請生產企業的高級工程師或技術專家參與畢業設計（論文）的指導和答辯工作。由此可以看出，實踐教學在工程教育專業認證標準中占有十分重要的地位。因此，需要結合培養目標和畢業要求，對以往開設的實踐課程進行刪減或增加，更新實踐課程內容，刪除落后的、過時的教學內容，增加先進的、最新的、符合學科發展和產業發展要求的實踐教學內容。對畢業要求指標點進行合理的實踐課程安排，明確實現方式，合理分配每門實踐課程的權重。確保實踐課程和畢業要求指標具有嚴密的量化關系，才便于畢業要求的量化評價，這樣才能使實踐教學課程設置具有根本性的依據。

3 構建面向工程專業認證的實踐教學體系

3.1 制定面向工程專業認證的實踐教學培養目標

工程專業認證制度明確要求專業培養目標應該符合學校的定位、適應經濟社會發展的需要；培養目標應該體現學生畢業時能夠達到的基本能力要求[4]。而且，具體的畢業要求指標點能夠支撐培養目標的實現，專業的課程設置必須能夠充分支撐畢業要求指標點的達成和培養目標的實現。因此，通過深入理解培養目標、畢業要求、課程體系三者之間的相互關系，根據培養目標制定恰當的畢業要求，根據畢業要求構建恰當的課程配置。本專業以工程教育專業認證制度的要求為指導，結合學校的定位和本地區的制造業發展現狀及趨勢，制定了實踐教學培養目標，見表1。

表1 機械類專業的實踐教學培養目標

3.2 構建全周期、多層次、多模塊化的實踐教學體系

在以往的實踐教學體系設置過程中，實踐環節的開設通常沒有全盤考慮。根據制造業發展趨勢以及學科發展現狀，打破原有的實踐教學內容，重新編制符合機械學科發展和產業發展需求的實踐教學內容；結合新工科、智能制造等行業發展背景設置一系列全新的實踐教學內容[6]。比如智能制造生產線、機器人（工業機器人、服務機器人、機器人維修）專題實踐、虛擬仿真實驗項目、數字化工廠項目、高端數控機床維修項目、工業互聯網（機器視覺、智能傳感器、工業以太網）、工業軟件及數據處理系統（ERP/MES/DCS 等）、增材制造（3D 打印）、激光加工等實踐教學內容。眾所周知，學習知識應遵循循序漸進的原則，從基礎到高級，從單一到綜合，從簡單到復雜，使學生逐步掌握適應崗位要求的工程能力[2]。以校內實驗和實踐為主，以校外實習為輔，構建全周期、多層次、多模塊化的實踐平臺，如圖1 所示。

圖1 全周期、多層次、多模塊化的實踐教學體系

3.3 建立科學、合理的實踐教學考核方式

目前，實踐環節的考核通常缺乏科學的、合理的方式方法。現有的考核方式比較單一，缺乏系統性、科學性、多樣性、不能精確地評價學生的學習效果。而且，以往的考核方式及成績記錄方式存在不合理之處，與畢業要求分解指標沒有形成一一對應的關系。綜上，實踐教學考核方式應從以下幾方面進行改革[7-9]。

（1）加強對學習過程的考察。需要加強對學生實踐過程的全程評價，包括實驗預習、考勤、實驗操作、課堂提問等。

（2）增加考核方式的多樣性。除了實驗報告，還應當增加實驗操作能力、分析問題的能力、解決問題的能力、溝通能力、團隊協作能力等方面的評價。

（3）側重考核解決實際問題的能力。讓學生參與科研項目以及一些復雜的、綜合性的實踐項目、各種科技創新比賽等等，重點考核學生解決實際問題的能力，從而不斷提高實踐動手能力。

（4）加強團隊能力和溝通能力的培養。團隊能力和溝通能力是工程教育專業認證中一個重要的評價指標。比如，通過項目制的方式讓學生組隊參加完成一些科技創新項目或者課程設計實踐，在項目實施過程中，使學生學會與其他團隊成員以及老師之間的溝通和交流，從而加強溝通能力培養和團隊能力建設。

3.4 加大實踐教學投入及學生獲獎情況

隨著智能制造、機器人、大數據、物聯網、人工智能等先進技術的發展，“機器換人”是制造業發展的趨勢，為了緊跟時代的發展和產業發展趨勢，我們必須及時更新實驗儀器設備，增加相關實踐教學內容，才能夠培養真正符合產業發展需求的人才。近年來，我校對機械專業的實踐教學條件進行了大量投入，2021年建成的新工科實驗大樓有25000m2，采購的實驗儀器設備約2000 萬元，并且相繼開設了相關實踐教學項目。近3 年，學生參加各類科技競賽活動，獲得國家級一等獎7 項，省部級一等獎22 項，省部級二等獎48項。在2021 年，第七屆中國國際“互聯網+”大學生創新創業大賽全國總決賽中榮獲金獎。第十四屆“高教杯”全國大學生先進成圖技術產品信息建模創新設計大賽，榮獲個人全能一等獎2 項，二等獎1 項等。

4 結語

基于工程教育專業認證標準，分析總結了工程教育實踐教學的不足之處，結合本校機械設計制造及自動化專業的現狀，構建了符合工程教育專業認證要求的實踐教學體系。對機械專業的實踐教學培養目標、實踐教學內容、實踐教學考評方式等進行改革，打造全周期、多層次、多模塊化的實踐教學體系。