楊勇強(qiáng) 楊立軍

本文為陜西高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（編號(hào)：17BZ29[]）

【摘 要】 文章梳理我國(guó)工程教育認(rèn)證的發(fā)展及OBE教育理念，分析了我國(guó)機(jī)械類專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃的現(xiàn)狀及問(wèn)題。提出基于OBE理念的機(jī)械類專業(yè)課程體系模塊化的構(gòu)建，在“以學(xué)生為本”理念的指導(dǎo)下，以學(xué)生能力、興趣和特長(zhǎng)為立足點(diǎn)，將機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的課程分為設(shè)計(jì)模塊、制造模塊以及自動(dòng)化模塊。通過(guò)模塊化課程體系的建立，使學(xué)生的學(xué)習(xí)目的性、導(dǎo)向性和主動(dòng)性得到了加強(qiáng)，師生在課堂教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)的聯(lián)系更加緊密，達(dá)到了較佳的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】 OBE理念;課程體系;模塊化

一、我國(guó)工程教育認(rèn)證的發(fā)展與OBE教學(xué)理念

我國(guó)從2006年起開(kāi)始全面構(gòu)建國(guó)際實(shí)質(zhì)等效的工程教育認(rèn)證體系并開(kāi)展專業(yè)認(rèn)證，經(jīng)過(guò)10年努力，2016年我國(guó)成為《華盛頓協(xié)議》第18個(gè)正式成員國(guó)，表明我國(guó)工程教育質(zhì)量及其保障能夠得到國(guó)際工程教育界的認(rèn)可，標(biāo)志著我國(guó)工程教育國(guó)際化的實(shí)現(xiàn)，通過(guò)認(rèn)證的專業(yè)學(xué)生工程師執(zhí)業(yè)資格在協(xié)議成員國(guó)可以互認(rèn)。工程專業(yè)教育標(biāo)準(zhǔn)和工程師職業(yè)能力標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)際工程界對(duì)工科畢業(yè)生和工程師職業(yè)能力公認(rèn)的權(quán)威要求。[1-3]工程教育專業(yè)認(rèn)證有力的增強(qiáng)了工程教育人才培養(yǎng)對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的適應(yīng)性，工程教育國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力顯著提高，在高等教育領(lǐng)域及社會(huì)上產(chǎn)生了越來(lái)越廣泛的影響。

OBE是成果導(dǎo)向教育（Outcome-based education），是一種“以學(xué)生為本”的教學(xué)理念。[4]該理念重視學(xué)生在培養(yǎng)體系中能獲得什么能力和能夠做什么。即教育者必須對(duì)學(xué)生畢業(yè)時(shí)應(yīng)達(dá)到的能力及其水平有清楚的構(gòu)想，然后尋求設(shè)計(jì)適宜的教育結(jié)構(gòu)來(lái)保證學(xué)生達(dá)到這些預(yù)期目標(biāo)。

二、機(jī)械類專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃的現(xiàn)狀分析

機(jī)械行業(yè)是國(guó)家的基礎(chǔ)行業(yè)，決定了一個(gè)國(guó)家工業(yè)的整體水平，它的發(fā)展直接影響到國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益的提高。中國(guó)的制造業(yè)正處于一個(gè)高速發(fā)展的階段，涉及到傳統(tǒng)機(jī)械行業(yè)、航空航天行業(yè)、農(nóng)業(yè)、化工業(yè)、印刷業(yè)、信息/通訊/電子行業(yè)、能源業(yè)、醫(yī)療、商業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、教育行業(yè)等方面，對(duì)機(jī)械專業(yè)的人才需求量巨大。

我國(guó)高?，F(xiàn)有機(jī)械類專業(yè)培養(yǎng)模式具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）專業(yè)知識(shí)體系龐大，涉及到機(jī)械設(shè)計(jì)、制造以及自動(dòng)化、鑄造、鍛壓、焊接、液壓氣動(dòng)等。（2）招生數(shù)量大，大部分高校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的招生人數(shù)為150-360名。（3）強(qiáng)調(diào)實(shí)踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。基于此，在長(zhǎng)期的教學(xué)管理工作過(guò)程中，筆者發(fā)現(xiàn)了一些培養(yǎng)過(guò)程中的若干問(wèn)題，主要體現(xiàn)在教學(xué)過(guò)程中以教師“教”為主，強(qiáng)調(diào)教師對(duì)學(xué)生知識(shí)的灌輸，學(xué)生成為被動(dòng)的接受者，在專業(yè)知識(shí)體系難度較大的情況下，在大班級(jí)大課堂教學(xué)體系下，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果不佳，實(shí)踐和創(chuàng)新能力難以得到培養(yǎng)。

基于此，在“以學(xué)生為中心”工程教育理念的基礎(chǔ)上，有必要建立機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)模塊化的課程體系，對(duì)機(jī)械類專業(yè)課程體系進(jìn)行全方面的教學(xué)改革，對(duì)知識(shí)體系進(jìn)行細(xì)化，建立基于學(xué)生特長(zhǎng)和興趣的模塊化培養(yǎng)模式，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

三、基于OBE理念的機(jī)械類專業(yè)課程體系分析

本文以專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程為例，進(jìn)行模塊化課程體系的設(shè)計(jì)與分析。

1、課程體系分析

以陜西科技大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)（以下簡(jiǎn)稱機(jī)械專業(yè)）為例，機(jī)械專業(yè)本著“厚基礎(chǔ)、寬口徑、重實(shí)踐”的辦學(xué)思想，以工程教育為導(dǎo)向，進(jìn)行了專業(yè)課程體系的設(shè)計(jì)與規(guī)劃，課程體系及課程設(shè)置注重對(duì)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力的培養(yǎng)，有力地支撐了本專業(yè)的畢業(yè)要求?，F(xiàn)行課程體系由六個(gè)部分構(gòu)成，分別是通識(shí)教育課程、學(xué)科基礎(chǔ)課程、專業(yè)基礎(chǔ)課程、專業(yè)課程、課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)和第二課堂。

學(xué)生在大一和大二階段主修人文通識(shí)類課程、數(shù)學(xué)、自然科學(xué)類課程和學(xué)科基礎(chǔ)課程，可以確保學(xué)生的綜合素質(zhì)得到提升。大三和大四主修專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)課程，確保專業(yè)能力得到充分的發(fā)展。通識(shí)類課程主要培養(yǎng)學(xué)生具備良好的職業(yè)素養(yǎng)和社會(huì)責(zé)任感，并且能夠處理好個(gè)人與團(tuán)隊(duì)關(guān)系，具備良好的溝通和項(xiàng)目管理能力;學(xué)科基礎(chǔ)課程主要培養(yǎng)學(xué)生掌握數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程基礎(chǔ)知識(shí)，具備利用文獻(xiàn)檢索、所學(xué)知識(shí)及現(xiàn)代工具分析復(fù)雜機(jī)械工程問(wèn)題的能力;專業(yè)基礎(chǔ)課程用于培養(yǎng)學(xué)生掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，并具備利用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行問(wèn)題分析，產(chǎn)品或工藝的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，以及對(duì)復(fù)雜機(jī)械工程問(wèn)題研究的能力;專業(yè)課程和課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)主要通過(guò)綜合實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)等方式培養(yǎng)學(xué)生綜合利用所學(xué)知識(shí)分析、研究及解決復(fù)雜機(jī)械工程問(wèn)題的能力，以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作、溝通及終生學(xué)習(xí)的能力，并在該過(guò)程中能夠考慮社會(huì)和環(huán)境發(fā)展問(wèn)題;第二課堂主要通過(guò)競(jìng)賽、科技活動(dòng)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、社會(huì)實(shí)踐等方式培養(yǎng)學(xué)生在機(jī)械工程活動(dòng)中綜合利用工程管理原理和經(jīng)濟(jì)決策方法知識(shí)的能力，以及不斷適應(yīng)發(fā)展的能力。

2、專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的分析

機(jī)械專業(yè)開(kāi)設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課均分為必修課和選修課。專業(yè)基礎(chǔ)課包括機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造工藝學(xué)、控制工程基礎(chǔ)等必修課，還涉及到材料成型基礎(chǔ)、現(xiàn)代制造技術(shù)（雙語(yǔ)）、企業(yè)運(yùn)作與管理等選修課。專業(yè)課包括數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)、自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)等與本校及本專業(yè)輕工特色相關(guān)的課程，還涉及到工業(yè)機(jī)器人和計(jì)算機(jī)數(shù)控編程等課程。

從現(xiàn)有的課程體系來(lái)看，專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的問(wèn)題主要在于課程體系不夠細(xì)化，缺乏基于學(xué)生特長(zhǎng)和興趣的課程體系支撐。例如，對(duì)于有志于機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的學(xué)生應(yīng)該學(xué)習(xí)哪些課程？對(duì)于有志于從事機(jī)電控制研究的學(xué)生，需要哪些課程來(lái)完善知識(shí)體系？這些問(wèn)題是機(jī)械專業(yè)培養(yǎng)的現(xiàn)存問(wèn)題，影響到學(xué)生專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)。

因此，在大三進(jìn)入專業(yè)課程學(xué)習(xí)的初始，對(duì)學(xué)生進(jìn)行模塊化分流，模塊分別為機(jī)械設(shè)計(jì)類、制造類和自動(dòng)化類，按照模塊化類別的形式進(jìn)行培養(yǎng)。

四、基于OBE理念的機(jī)械類專業(yè)模塊化課程體系構(gòu)建

通過(guò)以上分析，機(jī)械專業(yè)對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課進(jìn)行了模塊化的分類，將機(jī)械專業(yè)分為三大模塊：機(jī)械設(shè)計(jì)模塊、制造模塊和自動(dòng)化模塊。

1、必修課課程

三個(gè)模塊的專業(yè)基礎(chǔ)必修課和專業(yè)必修課包括機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的主干課程，包括機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)、控制工程基礎(chǔ)與互換性與技術(shù)測(cè)量等課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)原理與方法、機(jī)械制造工程學(xué)、機(jī)械系統(tǒng)中的傳動(dòng)與控制、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)等領(lǐng)域知識(shí)的技能和能力。在具體培養(yǎng)方案的制訂過(guò)程中，充分考慮到學(xué)校定位、社會(huì)需求、學(xué)生發(fā)展等多因素，對(duì)主干課程進(jìn)行教學(xué)改革。

以《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課程為例，該課程為本專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)核心課程，為了強(qiáng)化機(jī)械工藝學(xué)方面的知識(shí)，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐環(huán)節(jié)及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，將《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》拆分為《機(jī)械制造工程學(xué)Ⅰ》和《機(jī)械制造工程學(xué)Ⅱ》兩門(mén)課程，擴(kuò)展了課程內(nèi)容的廣度和深度，深化了機(jī)械制造工藝學(xué)方面的知識(shí);在原有《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》和《數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》的基礎(chǔ)上，將其整合為《綜合課程設(shè)計(jì)》，強(qiáng)化專業(yè)特色，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力;在原有《現(xiàn)代制造技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)》和《數(shù)控加工實(shí)驗(yàn)》和《企業(yè)運(yùn)作模擬實(shí)驗(yàn)》的基礎(chǔ)上，增設(shè)“增材制造”等先進(jìn)制造技術(shù)實(shí)驗(yàn)，整合為《專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)》，并開(kāi)展了“小組課題討論、分工合作探索”等創(chuàng)新教學(xué)模式的實(shí)施，以提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，開(kāi)拓了一種理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)新思路。

2、選修課課程

機(jī)械設(shè)計(jì)模塊主要培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)的基本技能和功能，并具備計(jì)算機(jī)輔助工程、輕工自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)及理論研究的基本能力，能夠?qū)⒂?jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)等應(yīng)用于機(jī)械及其輔助產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程中，掌握?qǐng)?jiān)實(shí)的基礎(chǔ)理論和系統(tǒng)的專業(yè)知識(shí)。該模塊是在前修課程—《機(jī)械設(shè)計(jì)》和《機(jī)械制造工藝學(xué)》等課程的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充《流體傳動(dòng)與控制》、《材料成型基礎(chǔ)》和《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》等課程，使學(xué)生在流體傳動(dòng)控制、熱加工以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面的技能有所提高。另外，還涉及到雙語(yǔ)課程和管理類課程，使學(xué)生具備一定的外語(yǔ)能力和管理技能。

制造模塊以數(shù)控加工為本專業(yè)特色，主要培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械制造加工工藝技能能力與加工分析能力。該模塊以“數(shù)控加工技術(shù)”和“材料成型加工”為主干線，將學(xué)生細(xì)化為數(shù)控加工方向和材料加工方向，數(shù)控加工方向的主要培養(yǎng)目標(biāo)是使學(xué)生具備一定的數(shù)控工藝分析能力，并具有一定的計(jì)算機(jī)數(shù)控編程能力，能夠完成復(fù)雜零部件的加工。材料加工方向主要培養(yǎng)的重點(diǎn)在于新材料的實(shí)驗(yàn)制備方法，以及新材料的機(jī)械力學(xué)性能的分析能力。該方向的學(xué)生在《材料成型基礎(chǔ)》和《實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理》兩門(mén)課的引導(dǎo)下，通過(guò)相關(guān)教師的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，可完成新材料的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

自動(dòng)化模塊主要培養(yǎng)有志于從事機(jī)械系統(tǒng)控制領(lǐng)域的學(xué)生，使學(xué)生通過(guò)《計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)》和《電氣控制與PLC》等課程的學(xué)習(xí)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作技能的培養(yǎng)，掌握基本的電氣控制知識(shí)和技能，為以后從事機(jī)電控制工程領(lǐng)域的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

三個(gè)模塊的教學(xué)必須要有完備的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)來(lái)支撐，為此，機(jī)械專業(yè)以《專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)》和《專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)》為主干，設(shè)計(jì)模塊主要通過(guò)自動(dòng)機(jī)械的設(shè)計(jì)和傳動(dòng)系統(tǒng)的分析等環(huán)節(jié)，進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生的機(jī)械設(shè)計(jì)與分析能力;制造模塊主要通過(guò)自動(dòng)機(jī)械設(shè)備的加工制造、裝拆與裝配等環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的加工與制造工藝技能;自動(dòng)化模塊主要通過(guò)對(duì)自動(dòng)機(jī)械控制部分的設(shè)計(jì)與程序編制，使學(xué)生掌握機(jī)械設(shè)備自動(dòng)控制的基本設(shè)計(jì)方法和技能。

科技競(jìng)賽活動(dòng)是重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，通過(guò)“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外科技作品競(jìng)賽、創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競(jìng)賽、機(jī)械創(chuàng)新大賽和工業(yè)工程改善創(chuàng)意競(jìng)賽等科技創(chuàng)新活動(dòng)促進(jìn)了學(xué)生提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的綜合能力，以科技競(jìng)賽活動(dòng)促進(jìn)課堂知識(shí)的掌握。

4、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是本科教學(xué)的最終環(huán)節(jié)，在學(xué)生綜合能力和綜合素質(zhì)培養(yǎng)上起著重要的作用，是考察學(xué)生學(xué)習(xí)效果和工程能力的一種重要形式，是促成專業(yè)畢業(yè)要求達(dá)成的最后環(huán)節(jié)。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）密切結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，進(jìn)行工程設(shè)計(jì)和項(xiàng)目研究，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，使學(xué)生初步具備從事本專業(yè)相關(guān)行業(yè)工作的能力。

機(jī)械專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)同樣以三個(gè)模塊的方式來(lái)進(jìn)行，在前期理論課程和實(shí)踐教學(xué)的基礎(chǔ)上，學(xué)生已經(jīng)具備某一模塊基本的知識(shí)和技能。設(shè)計(jì)模塊的學(xué)生可完成自動(dòng)機(jī)械裝備、機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析以及專用機(jī)床的設(shè)計(jì)等課題;制造模塊的學(xué)生可完成摩擦磨損試驗(yàn)、五軸數(shù)控加工、工模具制造以及機(jī)床加工誤差分析等課題;自動(dòng)化模塊的學(xué)生可完成機(jī)器人、立體車庫(kù)以及AGV小車等裝備的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過(guò)模塊化課程體系的實(shí)施，使得學(xué)生的設(shè)計(jì)、制造以及分析能力得到全面的訓(xùn)練，為學(xué)生進(jìn)入社會(huì)向職場(chǎng)轉(zhuǎn)化打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

五、結(jié)論

在工程教育理念的基礎(chǔ)上，以學(xué)生為本，建立了機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的模塊化課程體系，將專業(yè)課程分為機(jī)械設(shè)計(jì)、材料及制造和自動(dòng)化三個(gè)模塊，并在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)、競(jìng)賽科技活動(dòng)以及畢業(yè)設(shè)計(jì)中進(jìn)行延伸式的教學(xué)。機(jī)械專業(yè)在工程認(rèn)證工作的指引下，通過(guò)模塊化課程體系的改革，提高了學(xué)生的知識(shí)、能力和素質(zhì)，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立解決復(fù)雜機(jī)械工程問(wèn)題的能力。同時(shí)，專業(yè)建設(shè)水平顯著提高，為機(jī)械行業(yè)提供了大量實(shí)用型人才。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 王紅軍. 面向工程教育專業(yè)認(rèn)證的機(jī)械類專業(yè)創(chuàng)新型應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式改革與實(shí)踐[J].教育教學(xué)論壇，2018，25（6）76-78.

[2] 劉志軍，朱泓，曲景平等.正確認(rèn)識(shí)和把握高等工程教育專業(yè)認(rèn)證中的五個(gè)關(guān)系[J].中國(guó)高等教育研究，2008（18）21-22.

[3] 余壽文.對(duì)工程教育質(zhì)量保證中幾個(gè)問(wèn)題的思考[J].高等工程教育研究，2016（3）5-8.

[4] 劉瑩，鄧蓮麗，唐安江等. 基于OBE人才培養(yǎng)模式下的新建本科院?；I(yè)校外實(shí)習(xí)基地建設(shè)的研究.教育教學(xué)論壇，2018，26（6）36-38.

【作者簡(jiǎn)介】

楊勇強(qiáng)（1976—），陜西科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院副教授.