安雙利,何玉安

(上海第二工業(yè)大學(xué) 智能制造與控制工程學(xué)院,上海201209)

0 引言

工程教育專業(yè)認(rèn)證是國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度,也是實現(xiàn)工程教育國際互認(rèn)和工程師資格國際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)。工程教育專業(yè)認(rèn)證的核心就是要確認(rèn)工科專業(yè)畢業(yè)生達(dá)到行業(yè)認(rèn)可的既定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求,是一種以培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)出口要求為導(dǎo)向的合格性評價[1]。

國際本科工程學(xué)位互認(rèn)協(xié)議《華盛頓協(xié)議》的會員,中國臺灣地區(qū)的中華工程教育學(xué)會(Institute of Engineering Education Taiwan,IEET)認(rèn)證委員會主要由5個認(rèn)證執(zhí)行委員會構(gòu)成,分別是工程教育認(rèn)證執(zhí)行委員會(Engineering Accreditation Commission,EAC)、資訊教育認(rèn)證執(zhí)行委員會(Computing Accreditation Commission,CAC)、技術(shù)教育認(rèn)證執(zhí)行委員會(Technology Accreditation Commission,TAC)、建筑教育認(rèn)證執(zhí)行委員會(Architectural Accreditation Commission,AAC)和設(shè)計教育認(rèn)證執(zhí)行委員會(Design Accreditation Commission,DAC),對于不同的院系或?qū)I(yè),有不同的認(rèn)證內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)[2]。

我校計劃于2018年對機(jī)械電子工程專業(yè)提交認(rèn)證申請,通過考察和訪問中國臺灣龍華科技大學(xué),對EAC和TAC認(rèn)證體系下的課程教學(xué)要求和特點(diǎn)有了深入的理解?，F(xiàn)有的全部課程都需要根據(jù)認(rèn)證要求,進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整和改進(jìn)?！皵?shù)控機(jī)床與編程”是機(jī)械電子工程專業(yè)的一門主干專業(yè)課程,對于該門課程,本文針對工程認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了教學(xué)探索和改革。

1 工程競爭力的培養(yǎng)理念

我校機(jī)械電子工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是,培養(yǎng)具有機(jī)械、電子、控制等理論知識與實踐應(yīng)用能力、能從事機(jī)電系統(tǒng)、元件設(shè)計和開發(fā)的應(yīng)用型人才。對于這樣定位明確的培養(yǎng)計劃而言,培養(yǎng)學(xué)生的工程競爭力是一個核心目標(biāo)[3]。

中國臺灣龍華科技大學(xué)在評價學(xué)生方面,創(chuàng)新性地提出了一個公式:C=(K+S)A,C指的就是Competency,即競爭力;K指的是Knowledge,即知識;S指的是Skill,即技能;A指的是Attitude,即態(tài)度。這一公式貫穿于整個本科培養(yǎng)過程中,包括課程體系設(shè)置、教學(xué)實施與管理以及學(xué)生的考核評價等各個環(huán)節(jié),特別是強(qiáng)調(diào)A的重要性,要求學(xué)生積極主動學(xué)習(xí),并且要具備團(tuán)隊合作精神。

無論是在中國臺灣地區(qū)還是在中國內(nèi)地,大學(xué)畢業(yè)生數(shù)量逐年增多,就業(yè)形勢愈加嚴(yán)峻,競爭也愈加激烈,因此要想學(xué)生畢業(yè)后能在激烈的競爭中脫穎而出,學(xué)校就必須要注重培養(yǎng)大學(xué)生的工程競爭力,提高大學(xué)生的綜合素質(zhì)。而對于機(jī)械電子工程這一工科專業(yè)而言,綜合素質(zhì)不僅體現(xiàn)在知識和技能方面,也體現(xiàn)在他們的學(xué)習(xí)態(tài)度和合作精神等方面,這些內(nèi)容都應(yīng)該在考核體系中得到充分體現(xiàn)[4]。

2 工程認(rèn)證背景下課程存在的問題

2.1 課時設(shè)置與教學(xué)目標(biāo)的矛盾

“數(shù)控機(jī)床與編程”課程是我校機(jī)械電子工程專業(yè)的主干專業(yè)課程,總學(xué)時為32學(xué)時,其中實驗為6學(xué)時,對于這樣一門工程操作性較強(qiáng)的課程而言,實驗課時明顯偏少。而根據(jù)原有教學(xué)大綱要求,理論課程內(nèi)容主要分為數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)原理和數(shù)控編程兩大部分,其中,前者又包括數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動系統(tǒng)、進(jìn)給運(yùn)動系統(tǒng)、自動換刀系統(tǒng)、CNC控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)等,后者包括數(shù)控車床編程、數(shù)控銑床編程以及數(shù)控加工中心編程等,理論內(nèi)容偏多;其次“數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)原理”與“數(shù)控編程”這兩部分內(nèi)容有相對獨(dú)立的特點(diǎn),前者涉及機(jī)械知識偏多且雜,學(xué)習(xí)過程中容易產(chǎn)生枯燥的感覺,而數(shù)控編程需要記憶大量的系統(tǒng)指令和工藝方法,編程過程中還需要具備一定的數(shù)值運(yùn)算能力,這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中有相當(dāng)大的困難。

工程認(rèn)證要求課程設(shè)置要服務(wù)于專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、滿足預(yù)期的畢業(yè)生能力要求[5]。以“數(shù)控機(jī)床與編程”課程為例,課程大綱與機(jī)械電子工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)一致,而對于其支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)為:①具有數(shù)控技術(shù)相關(guān)的機(jī)電系統(tǒng)分析與設(shè)計能力;②具有一定的數(shù)控編程能力,能夠獨(dú)立操作數(shù)控機(jī)床完成簡單零件的加工;③具有一定數(shù)控機(jī)床機(jī)械系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)裝調(diào)能力。

2.2 傳統(tǒng)教學(xué)與工程能力培養(yǎng)的矛盾

工程認(rèn)證的核心理念是以學(xué)生為中心和目標(biāo)[6]。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式是以教師的知識灌輸為主,學(xué)生為被動方式學(xué)習(xí),本質(zhì)上是以教師為中心的;對于數(shù)控機(jī)床中很多機(jī)械結(jié)構(gòu)部分的內(nèi)容,只能根據(jù)文字描述來記憶,無法在腦海中建立起“動”的畫面,從而很難真正培養(yǎng)學(xué)生的工程能力,而企業(yè)需要的恰恰是這種工程能力。例如在數(shù)控行業(yè)中,企業(yè)要求一線操作人員對相關(guān)機(jī)床能夠熟練拆裝和精度調(diào)整,能夠?qū)C(jī)床發(fā)生的故障進(jìn)行快速診斷與維修,能夠根據(jù)工業(yè)要求完成編程與加工。工程認(rèn)證的“數(shù)控機(jī)床與編程”教學(xué)必須和工程實踐相結(jié)合,讓學(xué)生主動走進(jìn)實驗室、車間甚至是校外工廠,目的就是加強(qiáng)學(xué)生的工程意識和思維,培養(yǎng)學(xué)生理論結(jié)合工程實際的能力。同時,使學(xué)生能夠接觸數(shù)控行業(yè)的生產(chǎn)實際并了解其前沿發(fā)展趨勢。我校的工程訓(xùn)練中心中有多種多樣的數(shù)控設(shè)備,其中的德國進(jìn)口五軸加工中心在數(shù)控行業(yè)中目前仍處于非常先進(jìn)的技術(shù)水平,但是學(xué)生很少有機(jī)會能操作這樣的高端數(shù)控設(shè)備。

3 教學(xué)改革的措施與方法

3.1 精細(xì)修訂課程大綱

依照《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》,全面修訂“數(shù)控機(jī)床與編程”課程大綱,堅持以學(xué)生為本,貫徹不斷持續(xù)改進(jìn)的原則[7]。工程認(rèn)證所要求的能力導(dǎo)向教育(outcome-based education,OBE)模式,一是要求教師在教育活動之前對學(xué)生達(dá)到的發(fā)展水平有清晰的認(rèn)識,要用精細(xì)的“教學(xué)大綱”控制教學(xué)開展;二是要選擇與教學(xué)目標(biāo)類型一致的教學(xué)方法[8]。

基于這種教育模式,我們重新修訂了課程教學(xué)大綱,在大綱中“精細(xì)”地明確了以每一知識點(diǎn)為核心的教學(xué)過程;教學(xué)方法方面則注重結(jié)合動畫和視頻方式講解數(shù)控機(jī)床的各種結(jié)構(gòu),數(shù)控編程采用先手工編程后仿真驗證方式學(xué)習(xí),最后倡導(dǎo)教學(xué)場所多從教室轉(zhuǎn)移到工程訓(xùn)練中心進(jìn)行。在總課時不變的基礎(chǔ)上,理論課時為20學(xué)時,增加實驗學(xué)時到12學(xué)時,對機(jī)械結(jié)構(gòu)的認(rèn)識過程主要遷移到在實驗中完成。而TAC認(rèn)證規(guī)范中要求“培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)專精的專業(yè)與實務(wù)課程須占最低畢業(yè)學(xué)分3/8以上,其中實驗或?qū)嵶髡n程至少432學(xué)時”,大綱課時調(diào)整后更有利于符合TAC的認(rèn)證要求[9]。

針對“數(shù)控技術(shù)相關(guān)的機(jī)電系統(tǒng)分析與設(shè)計能力”這一指示點(diǎn),在教學(xué)過程中,我們要求以各種典型數(shù)控機(jī)床的機(jī)械、電氣結(jié)構(gòu)為例,深入剖析,然后讓學(xué)生動手實踐,繪畫相關(guān)的示意圖、原理圖和裝配簡圖,逐漸形成一種機(jī)電系統(tǒng)分析和設(shè)計能力。針對“數(shù)控編程”能力,在教學(xué)過程中,通過典型實例,讓學(xué)生理解數(shù)控編程指令的使用方法,靈活掌握,然后學(xué)會對簡單零件的數(shù)控編程,及時通過仿真軟件來檢驗程序的正確性,初步具備獨(dú)立編程加工的工程能力。

3.2 加強(qiáng)實驗室建設(shè),培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力

為了讓學(xué)生更好地掌握數(shù)控知識和技能,我校機(jī)械電子工程實驗室購置了30套的數(shù)控裝調(diào)設(shè)備,再結(jié)合原工程訓(xùn)練中心的原有設(shè)備,目前實驗室具有充足的實驗設(shè)備為學(xué)生提供實踐操作的機(jī)會,以前平均8～10人一組的實驗現(xiàn)在減少到每組2至3人,而且實驗室在課外時間也對學(xué)生實行預(yù)約開放,這樣就可以保證每個學(xué)生有機(jī)會進(jìn)行動手操作,從而學(xué)生提高了實際動手能力。在具體的教學(xué)過程中,增設(shè)了數(shù)控裝調(diào)實驗和故障診斷維修實驗,對于機(jī)械系統(tǒng),學(xué)生以小組為單位獨(dú)立完成對數(shù)控機(jī)床主運(yùn)動系統(tǒng)、進(jìn)給運(yùn)動系統(tǒng)以及輔助系統(tǒng)等按照技術(shù)規(guī)范進(jìn)行拆裝,并完成精度檢驗;對于電氣系統(tǒng),學(xué)生要根據(jù)原理圖完成系統(tǒng)的接線和通電調(diào)試。在實驗過程中,學(xué)生更有效地完成了對數(shù)控機(jī)床的機(jī)械和電氣結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí),同時也提高了自身的工程實踐能力。

3.3 資源共享,拓展校外實習(xí)基地

盡管我們的實驗室條件目前已經(jīng)十分優(yōu)越,但實驗室和真正的一線生產(chǎn)之間還是存在明顯差別的。為了讓學(xué)生在畢業(yè)后更快更好地進(jìn)入工作狀態(tài),我們聯(lián)系校友和相關(guān)行業(yè)的企業(yè),資源共享,廣泛合作。一方面定期帶領(lǐng)學(xué)生到合作企業(yè)實訓(xùn)實習(xí),企業(yè)會按照工人的標(biāo)準(zhǔn)來要求學(xué)生完成指定的工作任務(wù);另一方面,企業(yè)工程師也會定期來學(xué)校指導(dǎo)學(xué)生上課或?qū)嵱?xùn)。經(jīng)過學(xué)校和企業(yè)之間的深入合作,學(xué)生會得到更真實的工程實踐機(jī)會,多方面地提高他們的工程實踐能力。這種模式也更符合工程認(rèn)證中提出的“持續(xù)改善”要求[10]。

3.4 充分利用互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)方法

對于“數(shù)控機(jī)床與編程”課程,我們收集整理了大量的工程圖片和工程錄像,包括各種典型的和先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu),參數(shù),裝調(diào)視頻,加工視頻等,將這些資料和課本上的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行鏈接,提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)質(zhì)量。此外,我們積極開展“微課”和“慕課”活動,學(xué)生可以通過手機(jī)或電腦在網(wǎng)絡(luò)上上課學(xué)習(xí),方便而又靈活,從而有效地增強(qiáng)對重要知識點(diǎn)的掌握。

3.5 構(gòu)造全新的課程考核標(biāo)準(zhǔn)

傳統(tǒng)的課程考核方法難以真實準(zhǔn)確地反映學(xué)生的綜合能力。借鑒中國臺灣龍華科大的培養(yǎng)理念,根據(jù)C=(K+S)A,設(shè)置K為課程理論成績,占60%,S為課程實踐成績,占40%,A為學(xué)習(xí)態(tài)度,這一指數(shù)范圍是從0.1～1之間。理論成績K通過平時作業(yè)和期末測試等完成評價,實踐能力S通過實驗結(jié)果、實驗報告和企業(yè)意見等完成評價,學(xué)習(xí)態(tài)度A通過出勤、課堂表現(xiàn)、資料收集和實踐表現(xiàn)等完成評價。當(dāng)然,這一考核標(biāo)準(zhǔn)目前還考慮試行階段中。

4 結(jié) 論

目前我校機(jī)械電子工程專業(yè)正積極籌備國際工程認(rèn)證工作,本文根據(jù)EAC和TAC認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)分析了我?！皵?shù)控機(jī)床與編程”課程存在的主要問題,針對性地提出了一些教學(xué)改革的探索性措施,并希望對認(rèn)證體系中的其他相關(guān)課程有一定的借鑒意義。工程認(rèn)證不僅是使我校的工程教育得到國際互認(rèn)的重要基礎(chǔ),也是對我們提高現(xiàn)有課程科學(xué)性和規(guī)范性的一次有效推動。