基于互聯網+OBE理念下面向機械電子工程專業實踐與理論課程改革探索

摘"要：本文以OBE理念為核心，以機械電子工程專業的工程教育認證為導向，結合互聯網技術，對機械電子工程專業實踐課程的教學體系進行構建，同時對相關理論教學體系進行修訂，實現對相關實踐類課程的支撐。實踐課程以“機電液系統課程設計”為例，嚴格對標機械電子工程專業畢業要求的指標體系，從課設題目、反饋機制等方面構建該實踐課程教學體系；相關理論課程以“機電控制工程基礎”為例，修訂課程大綱，將授課向綜合應用方面側重，采用線上線下混合的課堂教學模式。改革探索不僅使機械電子工程專業的畢業生具備了扎實理論知識，還具有一定的工程實踐能力，從而達到工程教育認證下的畢業要求。

關鍵詞：互聯網；OBE；機械電子工程專業；實踐課程；理論課程

中圖分類號：G642""文獻標識碼：A

Abstract：With"OBE"concept"as"the"core，guided"by"the"engineering"education"certification"of"MachineElectronic"Engineering"Speciality，combined"with"Internet"technology，this"paper"constructs"the"teaching"system"of"practical"courses"of"MachineElectronic"Speciality，and"revises"the"relevant"theoretical"teaching"system"to"support"relevant"practical"courses；The"practical"course"takes"\"Course"Design"of"Mechanical"and"Electrical"Hydraulic"Systems\""as"an"example，strictly"benchmarking"the"indicator"system"required"for"graduation"in"the"MachineElectronic"Engineering"Speciality，and"constructing"the"teaching"system"of"this"practical"course"from"the"aspects"of"course"design"topics，feedback"mechanisms，etc；Taking"\"Fundamentals"of"Mechanical"and"Electrical"Control"Engineering\""as"an"example，the"course"outline"has"been"revised"to"focus"on"comprehensive"application"and"adopt"a"blended"online"and"offline"classroom"teaching"mode；Through"reform"and"exploration，graduates"of"MachineElectronic"Engineering"Speciality"not"only"have"solid"theoretical"knowledge，but"also"possess"certain"engineering"practical"abilities，thus"meeting"the"graduation"requirements"under"engineering"education"certification.

Keywords：Internet；OBE；MachineElectronic"Engineering"Speciality；Practical"courses；Theoretical"courses

《中國制造2025》十大重點領域中，有五項與機械電子高度相關，包括高檔數控機床和機器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術船舶、先進軌道交通裝備、農業機械裝備。機械電子工程專業以力學、機械工程、電子科學與技術、控制科學與工程為主干學科，重點學習機電系統設計、控制系統設計等學科方向所需要的基礎理論和專業知識，是機械、電子、控制專業深度交叉的學科。其學科具有知識點豐富，涵蓋內容廣與適應范圍寬等特點，近年來隨著電子信息和自動控制技術的快速發展，機電系統正逐步向智能方向轉化，目前沒有涉及電控的純機械領域幾乎絕跡。這就使社會對具有機、電、控制能力的復合人才需求很大，然而，從就業市場了解到，畢業生一直是理論知識豐富，但綜合能力不足，極大地制約了相關產業的發展。造成這一現象的原因之一是高校理論與實踐教學相脫節。

具備機電一體化系統設計能力是國內外高校機械電子工程專業培養目標的重點內容，機械電子工程專業核心課程（包括機電液系統課程設計、機電工程綜合實驗、機電控制工程基礎、電液伺服與比例控制系統等）是支撐該能力的核心。已有學者對機械電子工程專業畢設指導制度、實驗教學、人才培養模式等進行了研究。馮嵩［1］依據OBE教育理念，制定了機電類畢業設計聯合指導制度，并闡述了聯合指導制度的具體實施方案；朱學軍等［2］在機電實驗室引入了CDIO教育理念，并在實驗內容、教學方法和教學考核等方面進行了探索和實踐，并證明了基于CDIO專業實驗教學不僅加深了學生對專業基礎理論的理解，還培養了學生的自學能力、團隊溝通能力及創新能力；李麗麗等［3］將現有的實驗和課程設計改為課堂或課外的仿真實驗、實體實驗室實驗、實體實驗室的工程應用實踐和綜合創新實踐；郭文靜等［4］針對應用型本科機械電子工程專業創新創業人才培養中出現的問題，通過引入OBE理念與項目式教育相結合，從教育模式、平臺建設等方面進行探索；楊旗［5］將部分專業基礎課和專業課的理論與實踐教學內容以大項目教學為主線進行整合，主線以“計算機程序設計”為基礎，為后續課程提供軟件平臺支撐。

雖然已有上述學者對機械電子工程專業課程的教學內容和教學模式進行了研究，但都是基于傳統技術條件下的教學改革。當今互聯網已經滲透到各個行業，包括實驗設備領域，具有高效率的網絡化的實驗設備必將成為未來實驗設備的主流形式，隨著OBE教育理念及工程教育認證在高校的普及，迫切需要對原有傳統的教學模式進行持續改進，特別是對學生工程能力的培養與提升提出更高的要求。本文是以學生為中心，充分調動學生的學習興趣及自主學習意識，通過以機械電子工程專業的工程教育認證為導向，以OBE理念為核心，結合互聯網技術，對機械電子工程專業實踐與理論課程教學體系進行構建。

1"課程教學體系構建路線圖

基于互聯網+OBE教育理念下面向機械電子工程專業實踐與理論課程教學體系構建路線圖如右圖所示，畢業生的專業實踐能力的培養是畢業要求的核心，以學生為中心，采用閉環策略構建課程體系。首先，明確學校定位和專業定位，根據工程教育認證等要求明確機械電子工程專業的畢業要求，結合畢業要求，通過企業調研、往屆及在校學生問卷、督導反饋等方式統籌制定實踐課程的課程目標所對應的能力需求。根據實踐課程的課程目標所體現的能力需求，通過網絡化實驗平臺，開發實驗項目或優化原有實驗項目，做到實踐課程的階梯化開展，并對原有的教學方法進行系統性改進，基于此對實踐教學體系進行重構。然而實踐教學體系并非孤立存在，它既依賴于理論教學體系，又對理論教學體系起到了反哺的作用，以實踐教學體系作為基礎，從教學大綱、教學模式等方面修訂現有理論教學體系。為了獲得實踐課程的教學效果和理論課程對實踐課程支撐情況的精確反饋，通過行業專家、督導反饋、學生問卷、企業調研等方式形成反饋機制，最終形成不斷改進的閉環式的實踐與理論課程教學體系。

2"實踐教學體系探索

機械電子工程專業的機電液一體化設計能力在畢業要求中占有重要的地位，以主要支撐課程“機電液系統課程設計”為例，根據學校定位、專業定位、工程教育認證等要求明確機械電子工程專業的畢業要求。該門課畢業要求主要體現四個方面，分別是典型系統設計能力、評價機電液產品對環境及社會可持續發展的能力、團隊協作能力、工程語言及文本等的表達能力?；谶@四點畢業要求，制定出合理且具體的課程目標，如下表所示。

根據課程目標，將從以下三個方面對該門課教學體系進行改革。

（1）重構課設題目：依托互聯網實驗平臺，制定能在該平臺驗證設計效果的課設題目，向學生提供實驗臺的控制電路圖，引導學生將自己設計的機電液控制系統軟件部分在網絡化實驗平臺進行測試，實行一人一題制，難度適中，主要滿足課程目標3中學生能夠在團隊中擔任負責人的要求。為訓練學生的團隊協作能力，要求學生在操作網絡化實驗平臺時分工協作，完成驗證性測試實驗，同時將課設題目內容模塊化，及將課設題目分解為一個一個的技術專題或模塊，打通課程設計題目到畢業設計題目的有效銜接，為了滿足課程目標1—4，將課程設計作為畢業設計的技術積累，做到從課程設計到畢業設計的階梯化開展。

（2）構建反饋機制：為了獲得實踐課程的教學效果的精確反饋，通過督導反饋、學生問卷、企業調研等方式構建綜合性反饋機制。

（3）教學方法創新：為了落實課程目標的達成，結合OBE教育理念，需要對實踐教學方法進行改革，采用以學生為中心的“教學+督學”的實踐課程教學法，充分發揮學生的主觀能動性，在用中學，在學中用，解決實踐教學的效率及質量問題。

3"理論教學體系探索

在實踐教學過程中發現，學生對綜合性理解知識掌握不足依然是制約學生實踐能力達成的關鍵因素。理論是實踐的基礎，單一的研究實踐教學是無法達到工程教育認證背景下的畢業要求的，理論教學體系的構建需結合OBE教育理念的逆向思維方式，明確后續實踐課程的實際能力需求，并結合實際的教學場景、教學設施、知識特點等要素進行綜合考慮。理論教學場景主要以線下課堂教學為主要教學形式，教學設施主要是多媒體，知識特點主要包括基礎性原理與綜合性理解等知識，為了滿足實踐教學對綜合性能力的需求，以理論課程“機電控制工程基礎”為例，對其教學體系進行以下四個方面的修訂。

（1）突出綜合性知識：以OBE教育理念的能力導向教育為指導，修改大綱的課時分配，在課時不能改變的前提下，壓縮基礎性知識的授課學時，制作對應的知識點小視頻，發布在雨課堂等互聯網教學平臺上，供學生課下學習。增加綜合性知識的學習時長，因為后續課程設計及畢業設計中的綜合設計能力主要以理論課程中的綜合性知識作為支撐，避免基礎理論占用過多課時，導致綜合知識的教學草草收場。

（2）項目式教學法：將課程知識點凝練并細化，教學中引入Matlab系統仿真軟件，結合OBE教育理念“以成果為目標導向”，制定項目式作業，以成果展示的方式進行考核打分，并計入平時成績。

（3）構建反饋機制：為了獲得理論課程對實踐課程的支撐程度的精確反饋，通過督導反饋、學生問卷、企業調研等方式構建綜合性反饋機制。

（4）重構教學模式：以OBE理念為核心，以學生為本，結合互聯網技術，采用線上線下混合的課堂教學模式，理論課教學結合互聯網技術，利用網絡課程資源，幫助學生課前預習及課后復習較難的知識點;課堂上當教師講到了抽象知識時，需要結合相應的實踐環節幫助學生理解所學知識，也可利用互聯網實驗教學平臺構建立體化教學及實驗場景，通過校內網連接網絡化實驗設備，進行隨堂在線實驗，幫助學生理解抽象知識點；學生在課下自主學習中遇到必須通過做實驗理解的知識時，學生可通過網絡化實驗教學平臺，實現遠程實驗幫助學生方便理解所學知識。

結語

為了培養機械電子工程專業學生的機電液一體化綜合設計能力，團隊負責與組織能力、溝通能力、機電液產品的評價能力，以OBE理念為核心，以成果為目標導向，結合互聯網技術，對機械電子工程專業實踐課程“機電液系統課程設計”教學體系進行構建，同時對支撐該實踐課程的理論課“機電控制工程基礎”教學體系進行修訂，確保理論教學體系對實踐教學體系的支撐，達到工程教育認證下的畢業要求。通過對實踐與理論教學體系的構建，機械電子工程專業的學生不但具備了扎實的理論知識，還具有了一定的工程實踐能力。

參考文獻：

［1］馮嵩.基于OBE的機電類畢業設計聯合指導制度研究［J］.科技風，2022（07）：3234.

［2］朱學軍，張慶玲，李富娟，等.基于CDIO的機械電子工程專業實驗教學探索與實踐［J］.教學研究，2014，37（03）：104106.

［3］李麗麗，楊旗.基于OBE理念的機械電子工程專業應用轉型研究［J］.林區教學，2021（07）：4851.

［4］郭文靜，羅文翠，吳曉紅，等.基于OBE理念下機械電子工程專業創新創業人才培養模式的研究［J］.教育現代化，2020，7（33）：1316.

［5］楊旗.項目貫穿式的“計算機程序設計”一流課程建設：以機器人工程專業和機械電子工程專業教考分離及校際合作為例［J］.牡丹江教育學院學報，2021（11）：2830.

基金支持：1.陜西省“十四五”教育科學規劃2022年度課題：基于互聯網+OBE理念下面向機械電子工程專業實踐課程改革研究（項目編號：SGH22Y1497）；2.西安航空學院校級新工科研究與實踐項目：基于互聯網+成果驅動的《機電控制工程基礎》課程教學改革與實踐（項目編號：23XGK2002）

作者簡介：王博（1984—"），男，漢族，陜西渭南人，碩士，講師，研究方向：液壓傳動與伺服控制、機電類專業課程教學改革與研究。