吳神麗，劉 凌，梁小明，姚梓萌，張艷麗

（西安文理學(xué)院機(jī)械與材料工程學(xué)院，陜西 西安 710065）

0 引言

工程教育專業(yè)認(rèn)證是實(shí)現(xiàn)工程教育和工程師資格國際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)[1]。我國的工程專業(yè)認(rèn)證試點(diǎn)是教育部于2006年啟動(dòng)，于2013年時(shí)先成為《華盛頓協(xié)議》預(yù)備會(huì)員[2]，直到2016年正式加入《華盛頓協(xié)議》[3]。指出工程教育是通過培養(yǎng)本科生綜合能力強(qiáng)且能解決復(fù)雜工程問題，符合國際標(biāo)準(zhǔn)，使其具有高素質(zhì)的人才質(zhì)量和綜合的畢業(yè)能力[4-5]。同時(shí)，面向工程教育認(rèn)證和應(yīng)用型本科院校，教學(xué)改革需要從人才培養(yǎng)方案、教學(xué)大綱、命題計(jì)劃表等進(jìn)行相應(yīng)的改革。工程教育認(rèn)證已成為評(píng)估各大高校工程教育質(zhì)量的一個(gè)重要準(zhǔn)則[6-8]。

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化是本校進(jìn)行工程認(rèn)證專業(yè)的其中一個(gè)專業(yè)，《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》是本校機(jī)械類專業(yè)的重要專業(yè)課程之一。根據(jù)工程認(rèn)證相關(guān)文件，本課程與工程教育認(rèn)證的培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求存在一定的差距，因此要更注重培養(yǎng)學(xué)生較高的人才素養(yǎng)、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。基于此，本課程針對(duì)教學(xué)過程中存在的現(xiàn)狀與不足，進(jìn)行了一系列的教學(xué)改革。本課程將基于“專業(yè)認(rèn)證+新工科”理念，發(fā)揮學(xué)科優(yōu)勢(shì)，整合科研資源，以期達(dá)到學(xué)生學(xué)習(xí)變“被動(dòng)”為“主動(dòng)”，培養(yǎng)具有跨學(xué)科交叉融合、創(chuàng)新強(qiáng)、綜合度高、解決復(fù)雜工程問題的“新工科”人才。

1 課程現(xiàn)狀與不足

1.1 傳統(tǒng)教學(xué)時(shí)間緊、任務(wù)重，不能適應(yīng)新工科對(duì)人才的需求

機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程中抽象概念和公式較多，新技術(shù)和新工藝較少介紹，使前沿科學(xué)知識(shí)引入不足，無法較好調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，無法對(duì)標(biāo)工程教育認(rèn)證背景下畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)的指標(biāo)點(diǎn)。本課程涉及多學(xué)科交叉知識(shí)，不能直接機(jī)械疊加本課程的學(xué)科是指，而需要不斷有機(jī)結(jié)合課程知識(shí)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)技術(shù)。由于不斷深入和細(xì)化的工程科學(xué)，使得工程方法得到不斷發(fā)展，因此，從業(yè)者面臨不斷提高的知識(shí)和能力要求，導(dǎo)致課堂學(xué)時(shí)不夠。

1.2 現(xiàn)有實(shí)踐環(huán)節(jié)覆蓋面不全，學(xué)生工程應(yīng)用能力培養(yǎng)較弱

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)教師通過課本、多媒體、板書教授理論，以多媒體為載體，學(xué)生參與度較低。實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的需完成目標(biāo)較為單一，缺乏引導(dǎo)提升學(xué)生理解復(fù)雜工程網(wǎng)問題和解決復(fù)雜工程問題的能力。教學(xué)方法傳統(tǒng)單一使得學(xué)生分析并解決實(shí)際工程問題無法解決，不符合能力要去和工程要求。在后續(xù)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)和學(xué)生參與學(xué)科競(jìng)賽，學(xué)生針對(duì)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)控部分的能力存在明顯不足，不能滿足工程教育認(rèn)證的工程類畢業(yè)生能力的要求。

1.3 課程建設(shè)中存在一定“工具理性”與“價(jià)值理性”的脫節(jié)

機(jī)械專業(yè)學(xué)生的價(jià)值觀存在價(jià)值取向更趨多元化的表現(xiàn)，具有機(jī)械類學(xué)科自身的特點(diǎn)，學(xué)生接受的課程教育重點(diǎn)多集中在技術(shù)和知識(shí)層面，行動(dòng)借助理性達(dá)到自己需要的預(yù)期目的，對(duì)價(jià)值主導(dǎo)的認(rèn)同上增加了困難和復(fù)雜，需在滿足基于工程教育認(rèn)證背景下的課程目標(biāo)的前提下引入思政元素。

2 課程改革措施

基于“工程教育認(rèn)證+新工科”理念，針對(duì)本課程目前存在的現(xiàn)狀和不足進(jìn)行教學(xué)改革，改革思路如圖1（P188）所示。

圖1 本課程教學(xué)改革思路

2.1 調(diào)整教學(xué)內(nèi)容體系，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)方式與培養(yǎng)方向協(xié)同

基于工程專業(yè)認(rèn)證背景下，首先以機(jī)械與電子結(jié)構(gòu)為本體，構(gòu)建本課程的新思維體系，以機(jī)電控制為核心，形成本課程的機(jī)電一體化理念。教學(xué)過程中尊重每個(gè)學(xué)生的個(gè)體差異，采用多樣性教學(xué)模式，倡導(dǎo)實(shí)踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)。課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)關(guān)系矩陣如表1所示，畢業(yè)要求與課程目標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2所示。

表1 課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)關(guān)系矩陣

表2 畢業(yè)要求與課程目標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系

圍繞本課程中工程專業(yè)認(rèn)證和新工科中知識(shí)鏈條的需求，教學(xué)內(nèi)容以機(jī)電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用和設(shè)計(jì)能力主線，分為機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)，動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)，檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的知識(shí)模塊完成教學(xué)。每個(gè)知識(shí)模塊包含理論知識(shí)、應(yīng)用技能和思政素養(yǎng)三個(gè)層次。以思維導(dǎo)圖方式重構(gòu)課程體系和教學(xué)內(nèi)容，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，采用“為什么學(xué)―學(xué)什么―怎么應(yīng)用”的原則進(jìn)行講授，每個(gè)章節(jié)圍繞“提出問題―分析問題―解決問題”模式，同時(shí)結(jié)合工程設(shè)計(jì)案例、教師科研項(xiàng)目和相關(guān)學(xué)科競(jìng)賽強(qiáng)化知識(shí)點(diǎn)的實(shí)踐應(yīng)用。

2.2 線上線下學(xué)習(xí)模塊建設(shè)，實(shí)現(xiàn)線上學(xué)習(xí)與線下學(xué)習(xí)協(xié)同

線上學(xué)習(xí)模塊在泛雅網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行建設(shè)。通過學(xué)習(xí)通發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)單和國家精品課程視頻，針對(duì)知識(shí)點(diǎn)構(gòu)建前測(cè)和后測(cè)題庫。在學(xué)習(xí)通平臺(tái)上建設(shè)課后作業(yè)、習(xí)題講解、討論區(qū)和問卷調(diào)查等環(huán)節(jié)與學(xué)生互動(dòng)。線下學(xué)習(xí)結(jié)合學(xué)習(xí)通進(jìn)行互動(dòng)式實(shí)體課堂，以研討、案例互動(dòng)、案例分析、脈絡(luò)梳理為主。

篩選翻轉(zhuǎn)課堂內(nèi)容，學(xué)生進(jìn)行課前準(zhǔn)備，進(jìn)行組內(nèi)分工合作和準(zhǔn)備翻轉(zhuǎn)課堂相關(guān)演示材料，對(duì)自學(xué)成果進(jìn)行展示。教師對(duì)學(xué)生講解過程中存在問題進(jìn)行分析、指導(dǎo)和總結(jié)，教師與其他同學(xué)進(jìn)行評(píng)價(jià)，培養(yǎng)學(xué)生表達(dá)和自我展示能力的目的。

2.3 重組實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)協(xié)同

采用“教、學(xué)、做”一體化的教學(xué)組織形式，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課環(huán)節(jié)的開展。同時(shí)，以學(xué)生為主題，引導(dǎo)學(xué)生積極參與教師的科研項(xiàng)目和相關(guān)學(xué)科競(jìng)賽，采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)方式，將理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、探索精神和問題求解能力。

2.4 建立課程多元化評(píng)價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)教學(xué)考評(píng)與教學(xué)過程協(xié)同

針對(duì)本課程學(xué)習(xí)任務(wù)和特色，研究了能夠與專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)緊密關(guān)聯(lián)的課程目標(biāo)。以產(chǎn)出為導(dǎo)向，設(shè)計(jì)了課后作業(yè)、討論課、項(xiàng)目課、實(shí)驗(yàn)、期末考試等考核環(huán)節(jié)，構(gòu)建了面向能力指標(biāo)的過程考核體系，如表3所示。

表3 面向能力指標(biāo)的多元化評(píng)價(jià)體系

2.5 課堂引入思政元素，形成專業(yè)教育和思政教育有機(jī)融合

修訂教學(xué)大綱，根據(jù)章節(jié)和知識(shí)點(diǎn)引入思政元素，如線上思政元素學(xué)習(xí)和討論，線下課堂同步引入和課后討論思政元素主題等。強(qiáng)化學(xué)生對(duì)當(dāng)前國家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展大趨勢(shì)的認(rèn)知，意識(shí)到團(tuán)隊(duì)協(xié)作和專業(yè)知識(shí)技能的重要性，引導(dǎo)綠色設(shè)計(jì)理念，形成專業(yè)教育和思政教育有機(jī)融合。

3 考核方式及評(píng)價(jià)方法

基于工程認(rèn)證和應(yīng)用型人才培養(yǎng)的背景下，需要更好評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)程度和應(yīng)用能力，注重學(xué)生的過程性評(píng)價(jià)，各環(huán)節(jié)評(píng)定方式如表4所示。具體考核比例為總成績(jī)=線上成績(jī)×30%+過程性考核×20%+期末成績(jī)×50%。

表4 面向能力指標(biāo)的多元化評(píng)價(jià)體系

本課程的評(píng)價(jià)方法使評(píng)估本課程達(dá)成度和教學(xué)持續(xù)改進(jìn)的重要步驟。將課程評(píng)價(jià)由以學(xué)生評(píng)教為主轉(zhuǎn)為以學(xué)生評(píng)學(xué)為主，針對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)程度和效果來進(jìn)行評(píng)價(jià)。一方面，在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中和整個(gè)學(xué)期考核結(jié)束后，通過線上過程性學(xué)習(xí)、線上測(cè)試和線上任務(wù)點(diǎn)完成情況等方式進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，分析學(xué)生實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)的達(dá)成度、存在問題、薄弱項(xiàng)目等，進(jìn)行學(xué)生學(xué)情反饋并進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)；另一方面，通過設(shè)置包括有課程目標(biāo)、畢業(yè)要求等達(dá)成度情況的線上問卷調(diào)研，讓學(xué)生進(jìn)行自我評(píng)價(jià)。針對(duì)學(xué)生的調(diào)研結(jié)果全面總結(jié)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和達(dá)成度情況。

4 結(jié)論

本文面向“新工科+專業(yè)認(rèn)證”背景下對(duì)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)要求，提出基于四種協(xié)同的線上線下混合式授課模式，同時(shí)引入思政元素，更好發(fā)揮本課程在工程學(xué)科的理論與實(shí)踐相聯(lián)系的作用，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用相關(guān)理論知識(shí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的活力和創(chuàng)造性。期望通過本課程的教學(xué)改革促進(jìn)機(jī)械類及近機(jī)類專業(yè)課程間的交叉融合，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性與創(chuàng)新性、實(shí)踐應(yīng)用能力和解決復(fù)雜工程問題的能力。