機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)capstone綜合實(shí)作課程建設(shè)初探

黃曉林 曹玉華 李林 游小平 趙新順

摘 要：以工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證為契機(jī)，初步探討機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)Capstone課程體系建設(shè)。通過(guò)校企合作，理清機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)應(yīng)用型人才應(yīng)達(dá)到畢業(yè)要求或核心能力。通過(guò)校企協(xié)同育人，按照工程教育認(rèn)證規(guī)范，初步構(gòu)建機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)Capstone課程體系，以實(shí)際課題項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)，整合學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、初步探索實(shí)施Capstone課程的教學(xué)方式以及Capstone課程的教學(xué)產(chǎn)出成效評(píng)價(jià)方案，提升學(xué)生解決機(jī)械領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。

關(guān)鍵詞：Capstone課程 課程建設(shè) 工程教育認(rèn)證 高等職業(yè)教育 應(yīng)用型人才培養(yǎng)

Capstone課程（capstone courses）是國(guó)際工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證規(guī)范所要求的重要必修課，受到國(guó)際工程教育界的廣泛重視。Capstone課程，即整合性綜合實(shí)作課程，或頂石課程，是指大學(xué)高年級(jí)學(xué)生在校內(nèi)教師（或企業(yè)教師）指導(dǎo)下，應(yīng)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)課程知識(shí)，解決復(fù)雜且整合性工程設(shè)計(jì)制造問(wèn)題的教學(xué)過(guò)程，是本科課程教學(xué)的最后一門(mén)課程。通過(guò)Capstone課程的教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生，促進(jìn)教學(xué)。

在2019年1月24日頒布的《國(guó)務(wù)院關(guān)于國(guó)家職業(yè)教育改革實(shí)施方案的通知》（國(guó)發(fā)[2019]4號(hào)）中，把“推動(dòng)高等職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展”作為國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略，把“推動(dòng)校企全面加強(qiáng)深度合作”作為高等職業(yè)教育應(yīng)用型人才培養(yǎng)的有效途徑。廣東白云學(xué)院立足于服務(wù)廣東省和珠三角區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，秉持“以需求為導(dǎo)向，以學(xué)生為中心，以能力為本位，以服務(wù)為宗旨”的辦學(xué)理念，推進(jìn)“產(chǎn)教融合、校企合作、工學(xué)結(jié)合”的校企協(xié)同育人“3+1”人才培養(yǎng)模式改革，致力于培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才。廣東白云學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院開(kāi)設(shè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化、機(jī)械電子工程等機(jī)械類(lèi)本科專(zhuān)業(yè)，培養(yǎng)機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)高素質(zhì)應(yīng)用型人才。

一、Capstone課程建設(shè)思路

廣東白云學(xué)院一直以高等職業(yè)教育為己任，在機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)和專(zhuān)業(yè)建設(shè)中，立足于校企協(xié)同育人、通過(guò)開(kāi)展Capstone課程建設(shè)，推動(dòng)國(guó)際工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證。

廣東白云學(xué)院Capstone課程建設(shè)思路是，以Capstone為頂石課程，以O(shè)BE（outcome-based education）教育為導(dǎo)向，理清機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)應(yīng)用型人才應(yīng)達(dá)成的畢業(yè)要求及核心能力，校企共同構(gòu)建知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)、工學(xué)交替、理論與實(shí)踐相結(jié)合、交叉融合的機(jī)械產(chǎn)品（或機(jī)電產(chǎn)品）設(shè)計(jì)、制造全周期的Capstone課程體系，促進(jìn)學(xué)生對(duì)已學(xué)理論知識(shí)、技術(shù)技能的跨學(xué)科整合，提升學(xué)生團(tuán)隊(duì)交流、分工協(xié)作、創(chuàng)新思維和解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。

二、構(gòu)建以機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)以Capstone課程為頂點(diǎn)的課程體系

在Capstone課程建設(shè)中，結(jié)合國(guó)際工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證規(guī)范，通過(guò)大量調(diào)研以及校企協(xié)同反復(fù)多次研討機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生應(yīng)達(dá)到的行業(yè)創(chuàng)新能力及解決復(fù)雜機(jī)械工程問(wèn)題的能力，梳理、理清機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生應(yīng)達(dá)到畢業(yè)要求或核心能力8項(xiàng)，以達(dá)成培養(yǎng)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。廣東白云學(xué)院機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)應(yīng)達(dá)成的畢業(yè)要求及核心能力如表1所示。

按照國(guó)際工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證規(guī)范，Capstone課程體系由基石類(lèi)課程和要石類(lèi)課程以及整合的綜合實(shí)作Capstone頂石課程等3大部分構(gòu)成。其中，基石類(lèi)課程包括數(shù)學(xué)與基礎(chǔ)科學(xué)類(lèi)課程，要石類(lèi)課程包括專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)類(lèi)課程，整合的綜合實(shí)作Capstone頂石課程針對(duì)畢業(yè)前的高年級(jí)大學(xué)生開(kāi)設(shè)，整合本科所學(xué)的模塊化理論、技術(shù)、技能，梳理和總結(jié)本科期間所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，深化為綜合性的結(jié)構(gòu)化專(zhuān)業(yè)整體能力，覆蓋全部畢業(yè)要求及核心能力。

廣東白云學(xué)院機(jī)電學(xué)院與北京精雕集團(tuán)（東莞）公司校企多次研討綜合性實(shí)作項(xiàng)目需要整合的課程內(nèi)容、實(shí)作項(xiàng)目間的聯(lián)系主線(xiàn)、項(xiàng)目的技術(shù)要求、項(xiàng)目設(shè)計(jì)與制造加工要求、研討Capstone課程實(shí)施過(guò)程中設(shè)計(jì)與制造加工的校企對(duì)接，經(jīng)校企共同協(xié)商整合的綜合性典型復(fù)雜實(shí)作項(xiàng)目，包括軸系、齒輪系、箱體系、連桿系及電控系等5個(gè)設(shè)計(jì)制造加工內(nèi)容的18個(gè)綜合課題項(xiàng)目，在人才培養(yǎng)方案中正式設(shè)置以《現(xiàn)代設(shè)計(jì)與制造技術(shù)綜合實(shí)習(xí)》作為Capstone頂石課程，包含基石課程和要石課程的理論和技術(shù)、技能等知識(shí)和能力結(jié)構(gòu)，由學(xué)生分組選題協(xié)同實(shí)施。由此，構(gòu)建廣東白云學(xué)院機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)綜合性Capstone課程體系，以高等數(shù)學(xué)、工程數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、大學(xué)化學(xué)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)、C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、理論力學(xué)、材料力學(xué)等數(shù)學(xué)及基礎(chǔ)科學(xué)課程作為基石課程，以機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造工藝、電工電子技術(shù)、微機(jī)原理與接口、工裝夾具設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)與制造、機(jī)電控制技術(shù)、精密與超精密加工技術(shù)等專(zhuān)業(yè)理論與實(shí)踐課程作為要石課程、以現(xiàn)代設(shè)計(jì)與制造技術(shù)綜合實(shí)習(xí)作為Capstone頂石課程，包括機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造等專(zhuān)業(yè)理論、技術(shù)、技能等全覆蓋，涉及企業(yè)技術(shù)研發(fā)、實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)、檢測(cè)等全過(guò)程。校企雙方商定Capstone課程在北京精雕集團(tuán)（東莞）公司開(kāi)設(shè)，由雙方共同制定教學(xué)大綱、共同確定18個(gè)綜合課題項(xiàng)目、共同撰寫(xiě)課題項(xiàng)目任務(wù)書(shū)、共同撰寫(xiě)教學(xué)指導(dǎo)書(shū)、共同指導(dǎo)實(shí)施教學(xué)過(guò)程、共同對(duì)課程實(shí)施情況進(jìn)行總結(jié)、補(bǔ)充完善提高。

三、機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)Capstone課程的教學(xué)設(shè)計(jì)

機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)Capstone課程的教學(xué)設(shè)計(jì)以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)所學(xué)專(zhuān)業(yè)理論、技術(shù)、技能進(jìn)行系統(tǒng)化、整體化整合，結(jié)合企業(yè)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品、設(shè)計(jì)與制造以及生產(chǎn)管理的實(shí)際過(guò)程、通過(guò)團(tuán)隊(duì)分工協(xié)作、在企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)環(huán)境的實(shí)踐中培養(yǎng)創(chuàng)新能力為目標(biāo)，以機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造工藝、電工電子技術(shù)、機(jī)電控制技術(shù)、精密加工制造技術(shù)等綜合性工程課題項(xiàng)目為載體，在實(shí)施Capstone頂石課程中，以團(tuán)隊(duì)研討、分工協(xié)作、分析計(jì)算、設(shè)計(jì)驗(yàn)證、選擇加工制造手段、制造工藝編排、零件數(shù)控制造編程、數(shù)控加工中心設(shè)備操作、總體裝配調(diào)試、課題裝置總成測(cè)試等全周期的工程過(guò)程作為教學(xué)重點(diǎn)，為學(xué)生今后從事機(jī)械工程類(lèi)的工作培養(yǎng)綜合工程能力和分析、解決問(wèn)題的能力。18個(gè)綜合課題項(xiàng)目與實(shí)際產(chǎn)品和工作任務(wù)完全一致，大部分是企業(yè)的實(shí)際項(xiàng)目，每個(gè)學(xué)生團(tuán)隊(duì)任選一個(gè)項(xiàng)目，采用企業(yè)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造的實(shí)際流程，采用企業(yè)的設(shè)計(jì)平臺(tái)、生產(chǎn)制造設(shè)備和車(chē)間，在企業(yè)實(shí)施教學(xué)做一體化培養(yǎng)。學(xué)生團(tuán)隊(duì)在對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造加工過(guò)程中與企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)過(guò)程基本保持一致，既要滿(mǎn)足技術(shù)要求和可靠性、又要降低成本、也要滿(mǎn)足環(huán)保要求。學(xué)生團(tuán)隊(duì)在真實(shí)的復(fù)雜項(xiàng)目設(shè)計(jì)制造加工過(guò)程中，整合所學(xué)理論知識(shí)、引入行業(yè)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和工程倫理、整合設(shè)計(jì)流程、掌握制造加工工藝細(xì)則。既學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)工具平臺(tái)、掌握加工制造設(shè)備，在“學(xué)中做”，也通過(guò)企業(yè)的工程環(huán)境，使學(xué)生體驗(yàn)企業(yè)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的工作過(guò)程和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的氛圍、熏陶素質(zhì)、增強(qiáng)對(duì)機(jī)械工程復(fù)雜問(wèn)題的分析與設(shè)計(jì)、制造與加工的綜合能力，在“做中學(xué)”，廣東白云學(xué)院機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)Capstone課程實(shí)施流程。

在實(shí)施過(guò)程中，包括總體方案設(shè)計(jì)、各個(gè)零部件的設(shè)計(jì)、分析計(jì)算、相互誤差配合、驗(yàn)證、制造加工手段選擇、制造加工工藝設(shè)計(jì)、編制加工制造工藝卡、電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試、設(shè)計(jì)制造加工夾具、各個(gè)零部件實(shí)際加工制造、調(diào)試、總體裝配調(diào)試、參數(shù)測(cè)試及功能驗(yàn)證、設(shè)計(jì)制造說(shuō)明書(shū)的撰寫(xiě)、答辯PPT。這期間，團(tuán)隊(duì)討論、爭(zhēng)論、分析、查閱資料、甚至反復(fù)設(shè)計(jì)計(jì)算、反復(fù)加工才能達(dá)到要求，這需要團(tuán)隊(duì)每個(gè)成員整合所學(xué)專(zhuān)業(yè)理論、技術(shù)技能、共同協(xié)作才能完成，所以每個(gè)項(xiàng)目課題都覆蓋全部8項(xiàng)核心能力，由于各個(gè)項(xiàng)目課題的結(jié)構(gòu)、功能的要求不同，因此，各個(gè)項(xiàng)目課題的設(shè)計(jì)要求和制造要求也不同，所以每個(gè)實(shí)際項(xiàng)目課題對(duì)8項(xiàng)核心能力的覆蓋加權(quán)系數(shù)是不一樣的，比如某實(shí)際項(xiàng)目課題對(duì)8項(xiàng)核心能力的覆蓋加權(quán)系數(shù)如表2所示。根據(jù)8項(xiàng)實(shí)際得分和加權(quán)系數(shù)，Yi為團(tuán)隊(duì)分項(xiàng)權(quán)重得分，各分項(xiàng)分為4個(gè)等級(jí)，若90≤Yi<100說(shuō)明學(xué)生團(tuán)隊(duì)充分具有該分項(xiàng)核心能力，若75≤Yi≤89說(shuō)明學(xué)生團(tuán)隊(duì)具有該分項(xiàng)核心能力，若60≤Yi≤74說(shuō)明學(xué)生團(tuán)隊(duì)稍微具有該分項(xiàng)核心能力，若0≤Yi≤59說(shuō)明學(xué)生團(tuán)隊(duì)不具有該分項(xiàng)核心能力?！芛i是團(tuán)隊(duì)總體成績(jī)，也分為4個(gè)等級(jí)，若90≤∑Yi<100說(shuō)明學(xué)生團(tuán)隊(duì)充分具有8項(xiàng)核心能力，若75≤∑Yi≤89說(shuō)明學(xué)生團(tuán)隊(duì)具有8項(xiàng)核心能力，若60≤∑Yi≤74說(shuō)明學(xué)生團(tuán)隊(duì)稍微具有8項(xiàng)核心能力，若0≤∑Yi≤59說(shuō)明學(xué)生團(tuán)隊(duì)不具有8項(xiàng)核心能力，通過(guò)考核學(xué)生團(tuán)隊(duì)Capstone課程的分項(xiàng)成績(jī)Yi和總體成績(jī)∑Yi，對(duì)Capstone課程的教與學(xué)進(jìn)行評(píng)判，當(dāng)分項(xiàng)成績(jī)?cè)诘谌?jí)和第四級(jí)時(shí)，指導(dǎo)教師和學(xué)生團(tuán)隊(duì)都要特別關(guān)注并加以反思，仔細(xì)分析查找原因，對(duì)于教師改進(jìn)教學(xué)，對(duì)于學(xué)生補(bǔ)齊短板。

對(duì)Capstone課程的考核方案，實(shí)際上是考核8項(xiàng)核心能力的達(dá)成度。當(dāng)然，8項(xiàng)核心能力的達(dá)成度既是考核學(xué)生的知識(shí)、能力、素質(zhì)是否達(dá)標(biāo)，也是考核課程體系是否合理。因此，Capstone課程的考核是多元化的，既考核團(tuán)隊(duì)、也考核隊(duì)員，既考核過(guò)程、更考核結(jié)果。Capstone課程結(jié)束后，學(xué)生團(tuán)隊(duì)要提交設(shè)計(jì)制造說(shuō)明書(shū)、團(tuán)隊(duì)研討記錄、作品總成、答辯PPT。校企指導(dǎo)教師根據(jù)答辯記錄、指導(dǎo)過(guò)程記錄、團(tuán)隊(duì)研討記錄和設(shè)計(jì)制造說(shuō)明書(shū)，綜合給出團(tuán)隊(duì)8項(xiàng)核心能力的成績(jī)?nèi)绫?所示。廣東白云學(xué)院機(jī)械專(zhuān)業(yè)15級(jí)第5學(xué)生團(tuán)隊(duì)按照100：1比例，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)、計(jì)算、驗(yàn)證、加工制造的綜合實(shí)作塔吊作品展示。Capstone課程結(jié)束后，校企指導(dǎo)教師將全班各個(gè)團(tuán)隊(duì)的8項(xiàng)核心能力成績(jī)進(jìn)行匯總，分析團(tuán)隊(duì)在8個(gè)核心能力方面的掌握程度，撰寫(xiě)Capstone課程總結(jié)（反思表）報(bào)告，全面總結(jié)（反思）Capstone課程教學(xué)中，團(tuán)隊(duì)學(xué)生8項(xiàng)核心能力達(dá)成的程度，從培養(yǎng)要求方面，重點(diǎn)分析學(xué)生是否達(dá)到8項(xiàng)核心能力的培養(yǎng)要求、特別是分析某一項(xiàng)或幾項(xiàng)核心能力未達(dá)到培養(yǎng)要求的原因，分析是否需要調(diào)整教學(xué)指導(dǎo)方式方法。從課程體系方面，重點(diǎn)分析課程體系是否合理、分析綜合實(shí)作課題項(xiàng)目是否合理、是否覆蓋8項(xiàng)核心能力?？偨Y(jié)（反思）報(bào)告的結(jié)果作為下次Capstone課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)積累，也作為調(diào)整補(bǔ)充課程體系和調(diào)整綜合實(shí)作課題項(xiàng)目的依據(jù)。

結(jié)語(yǔ)

長(zhǎng)期以來(lái)，適合高等職業(yè)教育應(yīng)用型人才培養(yǎng)的課程比較少，特別是體現(xiàn)綜合性、團(tuán)隊(duì)分工協(xié)作性、解決復(fù)雜工程問(wèn)題方面的課程比較少，絕大部分高等職業(yè)教育應(yīng)用型人才培養(yǎng)的課程與普通高等院校的課程基本雷同，在課程的教學(xué)方式方法上，適合綜合性實(shí)作Capstone課程的教學(xué)方式方法也不多。廣東白云學(xué)院以國(guó)際工程教育認(rèn)證為契機(jī)，借鑒國(guó)際工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證規(guī)范，初步探討機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)Capstone課程建設(shè)，探討基本支撐8項(xiàng)畢業(yè)要求或者核心能力的Capstone課程體系架構(gòu)，探討具有機(jī)械領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題的、通過(guò)整合的綜合性Capstone實(shí)作項(xiàng)目課題的遴選，探討培養(yǎng)學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)理論和技術(shù)、技能的整體應(yīng)用能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，初步探討按照企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)過(guò)程基本保持一致的、完全在企業(yè)實(shí)施的、由校企雙方共同指導(dǎo)的教學(xué)方式方法和Capstone課程教學(xué)產(chǎn)出成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)方案等，都收到初步的效果。通過(guò)機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)Capstone課程初步建設(shè)，探索畢業(yè)生從學(xué)校走向工作崗位、從學(xué)生轉(zhuǎn)變?yōu)楣こ碳夹g(shù)人員的工程實(shí)踐教學(xué)模式，這對(duì)高等職業(yè)教育教學(xué)改革具有重要意義，也為高等職業(yè)教育教學(xué)改革提供一種新思路，對(duì)高等職業(yè)教育教學(xué)改革具有一定的參考價(jià)值。

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作者簡(jiǎn)介

黃曉林（1958—），男，籍貫：湖北天門(mén)，碩士，教授，長(zhǎng)期從事汽車(chē)電子的教學(xué)與科研工作。