袁明新　江亞峰　金琦淳　申?duì)D

摘要：為了使地方本科院校機(jī)械類應(yīng)用型人才更好地服務(wù)于區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，開展了“3+5”教學(xué)體系的構(gòu)建研究。以知識(shí)能力掌握為核心，構(gòu)建了理論教學(xué)中機(jī)械設(shè)計(jì)、電氣控制和電子控制的“3”能力課程群體系；以知識(shí)能力運(yùn)用為核心，構(gòu)建了工程圖學(xué)測(cè)繪、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)、機(jī)電液一體化課程設(shè)計(jì)、專業(yè)課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)的“5”能力實(shí)踐體系。實(shí)踐教學(xué)結(jié)果表明，該教學(xué)體系有效激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高了教學(xué)質(zhì)量，切實(shí)培養(yǎng)出了具有強(qiáng)工程意識(shí)和動(dòng)手能力的機(jī)械類應(yīng)用型人才。

關(guān)鍵詞：能力導(dǎo)向；地方本科院校；機(jī)械工程專業(yè)；應(yīng)用型人才；教學(xué)體系

doi：10.16083/j.cnki.1671-1580.2019.01.020

中圖分類號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-1580（2019）01-0088-04

工程能力導(dǎo)向下工程化教育起源于歐洲的工業(yè)革命時(shí)期，并隨即在美洲得到重視和盛行。德國(guó)在高等教育中推行了“雙元制”教育模式，法國(guó)高等工程教育則把辦學(xué)方式分為預(yù)科階段與工程師階段。美國(guó)伍斯特理工學(xué)院以學(xué)生為中心，開展了項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)和結(jié)果導(dǎo)向的工程教育模式。歐美等工業(yè)和教育界紛紛提出了“教育”回歸“工程”的倡議，工程教育已經(jīng)逐漸成為教育界達(dá)成的共識(shí)，但我國(guó)高等教育的工程能力培養(yǎng)還不夠突出，這對(duì)于應(yīng)用型地方本科院校而言是致命的，為此國(guó)內(nèi)很多學(xué)者開展了能力導(dǎo)向的教學(xué)體系研究和探索。

針對(duì)機(jī)械工程應(yīng)用型人才的能力培養(yǎng)需求，鹽城工學(xué)院優(yōu)集學(xué)院提出了基于知識(shí)、能力和素質(zhì)框架結(jié)構(gòu)的應(yīng)用型人才培養(yǎng)教學(xué)體系，但該體系中的能力培養(yǎng)更多基于UG的數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造，對(duì)機(jī)械工程專業(yè)學(xué)生的應(yīng)用能力培養(yǎng)顯得片面。燕山大學(xué)在現(xiàn)代工程教育理念指導(dǎo)下，面向機(jī)械制造專業(yè)方向構(gòu)建了CDIO項(xiàng)目課程體系，該體系仍只突出對(duì)機(jī)械制造工藝及夾具設(shè)計(jì)的能力培養(yǎng)，而能力導(dǎo)向的教學(xué)改革更多集中在單門課程上。比如黃秀琴等以突出學(xué)生能力培養(yǎng)而開展了“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革與實(shí)踐；董明曉等構(gòu)建了面向工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》課程教學(xué)方法，將工程案例引入到日常教學(xué)；張伶俐等基于能力本位開展了《機(jī)械制圖與測(cè)繪》的課程項(xiàng)目化教學(xué)。無論是專業(yè)教學(xué)體系構(gòu)建，還是單一課程的能力導(dǎo)向改革，已有的教學(xué)探索雖提高了學(xué)生課程知識(shí)點(diǎn)的掌握程度和應(yīng)用能力，但在學(xué)生專業(yè)業(yè)務(wù)能力培養(yǎng)上普遍不具備系統(tǒng)性，學(xué)生工程能力的培養(yǎng)還存在缺失，至少是不完整的。

江蘇科技大學(xué)蘇州理工學(xué)院是一所地方民辦本科高校，學(xué)校緊密結(jié)合地方經(jīng)濟(jì)需要，培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才。機(jī)械工程是學(xué)校最早建立的學(xué)科，近年來，學(xué)院通過企業(yè)調(diào)研以及畢業(yè)生反饋，明顯感受到企業(yè)對(duì)學(xué)生工程能力的迫切需求。鑒于此，課題組針對(duì)我院機(jī)械工程專業(yè)（含機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、機(jī)械電子工程），開展了能力導(dǎo)向下“3+5”教學(xué)體系的構(gòu)建研究和實(shí)踐，從而提高了我院機(jī)械工程專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量。

一、理論教學(xué)中“3”能力課程群體系構(gòu)建及教學(xué)改革

目前各高校都面臨著深化教育領(lǐng)域綜合改革的新形勢(shì)、新要求，新一輪本科人才培養(yǎng)方案修訂成為本科教學(xué)工作的基本工作，江蘇科技大學(xué)蘇州理工學(xué)院也開展了人才培養(yǎng)方案修訂，學(xué)分學(xué)時(shí)壓縮沖擊著每一門課。因此，學(xué)院根據(jù)機(jī)械工程專業(yè)人才培養(yǎng)的質(zhì)量提升需要，圍繞機(jī)械類專業(yè)的核心專業(yè)業(yè)務(wù)能力培養(yǎng)，一方面對(duì)人才培養(yǎng)方案中核心課程進(jìn)行了課程群凝練，另一方面開展了課程群的教學(xué)改革。

（一）“3”能力課程群體系構(gòu)建

目前，國(guó)內(nèi)教學(xué)改革更多體現(xiàn)在各課程的內(nèi)部改革，自成體系、改革力度不大、成效不明顯。為此，課題組在課時(shí)壓縮情況下，以“機(jī)”和“電”的能力培養(yǎng)為核心，首先進(jìn)行了“3”能力課程群體系的構(gòu)建，如圖l所示。“機(jī)”主要以機(jī)械設(shè)計(jì)和制造的能力培養(yǎng)為主，以工程圖學(xué)和機(jī)械原理與設(shè)計(jì)課程為核心，還包括工程力學(xué)、互換性和機(jī)械制造等構(gòu)成課程群，目的是培養(yǎng)學(xué)生識(shí)圖、產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)、零件尺寸與公差標(biāo)注、加工等能力；“電”包括電氣和電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)，前者以機(jī)械設(shè)備電氣控制、機(jī)電傳動(dòng)與控制等課程為核心構(gòu)成能力課程群，目的是培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械產(chǎn)品的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，尤其是PLC的控制能力，后者以單片機(jī)原理與應(yīng)用、電工電子技術(shù)、測(cè)試技術(shù)等課程為核心構(gòu)成能力課程群，目的是培養(yǎng)學(xué)生電子產(chǎn)品及自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力。

（二）課程群教學(xué)改革

在教學(xué)內(nèi)容方面，在滿足掌握基本知識(shí)點(diǎn)的前提下，對(duì)陳舊、起點(diǎn)低、無創(chuàng)新性、與工程結(jié)合不緊密的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行刪減和更新，比如在機(jī)械控制工程課程中，刪減偏理論的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和校正內(nèi)容，強(qiáng)化PID控制器的環(huán)節(jié)作用、整定及設(shè)計(jì)內(nèi)容。其次，圍繞能力培養(yǎng)需求，進(jìn)行各課程群體系內(nèi)教學(xué)內(nèi)容協(xié)調(diào)、銜接和整合，避免出現(xiàn)內(nèi)容重復(fù)、銜接不到位的現(xiàn)象，比如對(duì)測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)課程中測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)特性內(nèi)容，與機(jī)械控制工程課程中頻域分析內(nèi)容進(jìn)行了責(zé)任明確。

在教學(xué)方法方面，針對(duì)機(jī)械類課程具有與工程實(shí)際聯(lián)系緊密、應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，但學(xué)生又缺乏工程背景的不足，各課程負(fù)責(zé)人強(qiáng)化教學(xué)以學(xué)生為中心，相繼開展了MOOC教學(xué)、SPOC教學(xué)。比如在機(jī)械原理課程教學(xué)中，嘗試將翻轉(zhuǎn)課堂的SPOC教學(xué)融入到MOOC教學(xué)中，通過開展O2O（線上線下）的混合教學(xué)模式來變學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，增加學(xué)生自主學(xué)習(xí)學(xué)時(shí)，不僅緩解了課改帶來的學(xué)時(shí)減少壓力，同時(shí)也提高了課程教學(xué)效果。

在教學(xué)方式方面，各課程負(fù)責(zé)人積極推進(jìn)工程化教學(xué)，開展工程背景啟發(fā)教學(xué)、工程案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)，通過工程背景引入課程知識(shí)點(diǎn)來引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過工程案例詮釋課程知識(shí)點(diǎn)來幫助學(xué)生理解、掌握和運(yùn)用課程知識(shí)點(diǎn)。比如機(jī)械設(shè)備電氣控制課程開展了工程導(dǎo)向下案例教學(xué)，從課堂教學(xué)到實(shí)踐教學(xué)，將課程知識(shí)與工程技術(shù)充分結(jié)合，在調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性同時(shí)，加深對(duì)課堂知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握，提高PLC控制技術(shù)的應(yīng)用能力。

在課程考核方面，各課程負(fù)責(zé)人能結(jié)合各課程的特點(diǎn)積極開展多元化綜合考核，改變傳統(tǒng)以“知識(shí)量化記憶考察”為主進(jìn)行的考核方式，將知識(shí)點(diǎn)掌握和應(yīng)用作為學(xué)習(xí)動(dòng)力，有效地避免傳統(tǒng)課程考核中形式單一化、內(nèi)容統(tǒng)一化和成績(jī)功利化的不利因素。比如機(jī)械設(shè)計(jì)課程開展了MOOC平臺(tái)下的多元化教學(xué)考核，在常規(guī)的知識(shí)點(diǎn)考核（期末考試）基礎(chǔ)上，納入了課堂參與度、線上測(cè)試及課外大作業(yè)，打破了“一卷定終身”，明顯提高了學(xué)生平常學(xué)習(xí)過程中的參與度和積極性。

二、實(shí)踐教學(xué)中的“5”能力實(shí)踐體系構(gòu)建及教學(xué)改革

（一）“5”能力實(shí)踐體系構(gòu)建

圍繞學(xué)生專業(yè)業(yè)務(wù)知識(shí)培養(yǎng)凝練課程群，并推行工程化教學(xué)改革，可以有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，但是應(yīng)用能力的培養(yǎng)更需要通過實(shí)踐來強(qiáng)化。因此，課題組以提高學(xué)生專業(yè)技能為目的，構(gòu)建了如圖2所示的“5”能力實(shí)踐體系，結(jié)合工程案例來實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化訓(xùn)練。

在該體系中，工程圖學(xué)測(cè)繪是重點(diǎn)培養(yǎng)如何提高學(xué)生的測(cè)繪，尤其是二維圖紙繪制能力；機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是重點(diǎn)培養(yǎng)如何提高學(xué)生的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，以及三維造型能力；機(jī)電液一體化課程設(shè)計(jì)是重點(diǎn)培養(yǎng)如何提高學(xué)生電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力，以及繼電器控制和PLC控制的能力，尤其在PLC控制方面，能利用組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)基于觸摸屏的控制；專業(yè)課程設(shè)計(jì)是重點(diǎn)培養(yǎng)如何提高學(xué)生的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，尤其是基于單片機(jī)的系統(tǒng)控制能力；畢業(yè)設(shè)計(jì)是重點(diǎn)培養(yǎng)如何利用機(jī)電人才培養(yǎng)方案中相關(guān)課程實(shí)現(xiàn)專業(yè)業(yè)務(wù)能力的實(shí)訓(xùn)，提高專業(yè)的培養(yǎng)效果，其將是在另外4個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合性的實(shí)訓(xùn)。

（二）實(shí)踐教學(xué)改革

傳統(tǒng)機(jī)械類專業(yè)課程實(shí)踐更多是基于指導(dǎo)書進(jìn)行按圖索驥式設(shè)計(jì)，題目起點(diǎn)低，缺乏創(chuàng)新性，無法調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，而且限制了學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。為此，課題組在構(gòu)建了“5”能力實(shí)踐體系基礎(chǔ)上，一方面明確了各環(huán)節(jié)在專業(yè)業(yè)務(wù)能力培養(yǎng)中的責(zé)任，另一方面對(duì)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容進(jìn)行改革。比如：在機(jī)電液一體化課程設(shè)計(jì)中，利用生活垃圾壓縮機(jī)、臥式螺旋離心機(jī)等工程項(xiàng)目逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)的銑床、鉆鏜組合機(jī)床等設(shè)計(jì)；在專業(yè)課程設(shè)計(jì)中，課題組開發(fā)了如圖3所示智能巡檢小車的系列作品，學(xué)生在進(jìn)行實(shí)訓(xùn)時(shí)需要完成其電路和PCB板設(shè)計(jì)、電子元件焊接、程序調(diào)試等，進(jìn)而達(dá)到對(duì)各種收發(fā)模塊、傳感器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制等知識(shí)的靈活運(yùn)用；在畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題上立足培養(yǎng)目標(biāo)，要求結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際、科研需求，內(nèi)容力求新穎，突出學(xué)生主體，注重業(yè)務(wù)能力和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。

三、“3+5”教學(xué)體系實(shí)踐取得的成效

“3+5”教學(xué)體系是針對(duì)學(xué)院機(jī)械類專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)而構(gòu)建，自教學(xué)體系構(gòu)建并實(shí)施以來，我院機(jī)械類學(xué)生的專業(yè)業(yè)務(wù)能力及創(chuàng)新意識(shí)有了明顯的提高。學(xué)生每年參加包括全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、全國(guó)三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、中國(guó)工程機(jī)器人大賽暨國(guó)際公開賽等在內(nèi)的近10項(xiàng)比賽，參賽人次每年超過200，近3年來獲得國(guó)家級(jí)比賽一等獎(jiǎng)15項(xiàng)，二等獎(jiǎng)34項(xiàng)，省級(jí)特等獎(jiǎng)2項(xiàng)，一等獎(jiǎng)30項(xiàng)，參加江蘇省大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃7項(xiàng)；學(xué)生以第一作者發(fā)表科研論文23篇，其中北大中文核心論文5篇；學(xué)生參與申請(qǐng)發(fā)明專利20余項(xiàng)，獲得省級(jí)優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)3項(xiàng)。實(shí)踐教學(xué)成果表明，面向機(jī)械應(yīng)用型人才培養(yǎng)的“3+5”教學(xué)體系很好地適應(yīng)了我院機(jī)械類專業(yè)的人才培養(yǎng)，在提高教學(xué)效果、強(qiáng)化學(xué)生專業(yè)業(yè)務(wù)和實(shí)踐能力、激發(fā)學(xué)生工程和創(chuàng)新意識(shí)等方面發(fā)揮了積極的作用。

四、結(jié)語

鑒于我國(guó)現(xiàn)行應(yīng)用型高等教育人才存在工程能力培養(yǎng)缺失的不足，同時(shí)為了使得我院機(jī)械類應(yīng)用型人才培養(yǎng)更好地服務(wù)于區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，學(xué)院開展了“3+5”教學(xué)體系的構(gòu)建及實(shí)踐。理論教學(xué)中的“3”能力課程群整合優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了各課程間的有機(jī)聯(lián)系，使得各課程在專業(yè)知識(shí)點(diǎn)培養(yǎng)上既分工明確，又能系統(tǒng)地有機(jī)補(bǔ)充。課程群的教學(xué)內(nèi)容、方法、方式及考核改革有效地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握程度；實(shí)踐教學(xué)中“5”能力實(shí)踐體系構(gòu)建，使得學(xué)生在掌握專業(yè)知識(shí)點(diǎn)基礎(chǔ)上對(duì)專業(yè)業(yè)務(wù)技能進(jìn)行了針對(duì)性的強(qiáng)化訓(xùn)練，有效提高了學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力。近年來學(xué)生在第二課堂方面陸續(xù)取得的優(yōu)異成績(jī)也進(jìn)一步驗(yàn)證了課題組所構(gòu)建教學(xué)體系的有效性。

[責(zé)任編輯：尚欣]