專業(yè)認證背景下機械類專業(yè)“集成化”課程群建設(shè)探討

齊建家

摘要：本文基于工程教育專業(yè)認證標準，及其對機械類專業(yè)課程體系的要求， 分析了當(dāng)前機械類課程體系中存在的問題，提出了以“產(chǎn)品設(shè)計”為中心的“集成化”課程群建設(shè)方案。為進一步提高我國高等學(xué)校機械類專業(yè)課程教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生對產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)的建造能力提供一些借鑒。

關(guān)鍵詞：專業(yè)認證;課程體系;集成化;課程群

0 ?引言

對于一個從業(yè)者整體素質(zhì)和能力而言，各門課程之間的從屬關(guān)系、相互聯(lián)系、都是有機相關(guān)的?！凹苫奔赐ㄟ^工程項目將專業(yè)培養(yǎng)方案中的相關(guān)課程聯(lián)系起來，形成有機整體，通過項目的牽引，使學(xué)生突破課程之間的界限，與生產(chǎn)實際進行無縫對接。

1 ?工程教育專業(yè)認證對機械類課程體系的要求

工程教育專業(yè)認證遵循以學(xué)生為中心和以成果為導(dǎo)向的核心理念，通過持續(xù)改進，不斷優(yōu)化課程體系、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法。專業(yè)需針對認證標準規(guī)定的12項畢業(yè)要求建設(shè)師資隊伍，在培養(yǎng)方案實施過程中，及時發(fā)現(xiàn)問題，適時調(diào)整培養(yǎng)目標和課程體系，并以對培養(yǎng)目標和課程體系的有效支撐為目的，明確各門課程之間的順序和進度，優(yōu)化課程內(nèi)容，調(diào)整課程結(jié)構(gòu)，改革課程教學(xué)方式方法，既滿足畢業(yè)要求，又體現(xiàn)專業(yè)特色[1]。

2 ?機械類專業(yè)課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

傳統(tǒng)教學(xué)模式下，機械類專業(yè)教學(xué)體系內(nèi)各門課程之間課程內(nèi)容相對獨立，教師不注重各門課之間的聯(lián)系，缺乏交流溝通，缺乏對各門課程內(nèi)容的系統(tǒng)整合。且教學(xué)內(nèi)容理論性強，生澀難懂，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低。

授課方式上，多數(shù)專業(yè)課能將工程實例引入課堂，使學(xué)生對理論知識更好地理解。但基礎(chǔ)課及專業(yè)基礎(chǔ)課與工程實例結(jié)合較困難，往往只用工程問題中的一個環(huán)節(jié)代替整個系統(tǒng)的分析。或各門課程所舉實例相互缺乏前后聯(lián)系，因而學(xué)生不能很好地將前后學(xué)習(xí)的課程內(nèi)容與工程實際聯(lián)系起來。傳統(tǒng)授課方式下，課程多以教師講授為主，教學(xué)環(huán)節(jié)單一，評價方式單一，缺少學(xué)生獨立思考、實踐和發(fā)展興趣的空間，不利于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)。

從學(xué)生學(xué)習(xí)狀況來看，學(xué)生入學(xué)之初，帶著足夠的好奇、興趣和信心開始大學(xué)的學(xué)習(xí)生活。隨著學(xué)習(xí)的不斷深入，課程從內(nèi)容到難度都發(fā)生變化，內(nèi)容越來越多，難度越來越大，且一門一門獨立的課程內(nèi)容堆積在一起，使學(xué)生迷失了學(xué)習(xí)的方向，學(xué)習(xí)興趣逐漸減弱。原因主要有二：一是課程本身理論性強，涉及的知識多，課堂上講授的內(nèi)容太抽象、且與現(xiàn)實生活脫節(jié)，以致產(chǎn)生心理落差，漸失學(xué)習(xí)信心;二是各門課程的教學(xué)內(nèi)容缺乏聯(lián)系，學(xué)生不能在腦子里將這些內(nèi)容系統(tǒng)地聯(lián)系起來，不知道課程學(xué)完了能做什么，與后續(xù)課程有什么關(guān)系，也就不知道如何將所學(xué)的知識學(xué)以致用。

從教學(xué)資源看，教學(xué)資源包括人的因素——師資，和物的因素——教學(xué)設(shè)備兩部分。

過去課程體系內(nèi)課程之間脫節(jié)，原因之一就是從基礎(chǔ)課到專業(yè)課教師之間互不通氣，各教各的，一教就是幾年甚至幾十年。教師只管教自己的課，對培養(yǎng)目標以及其他課程不聞不問，最后形成課程的孤島。如果教師不明確并理解專業(yè)培養(yǎng)目標，以及所教課程對培養(yǎng)目標的支撐作用，只從課程自身的內(nèi)容出發(fā)，而不兼顧課程體系內(nèi)其他課程的需要，是無法使課程真正服務(wù)于專業(yè)的培養(yǎng)目標，無法高效利用教學(xué)資源，保證對培養(yǎng)目標的支撐的。而這個問題必須通過打破課程之間的界限，教師之間團隊合作才能予以糾正。

實驗及實訓(xùn)是學(xué)校給予學(xué)生的離開課堂，接觸工程實踐的機會之一。實驗設(shè)備是否體現(xiàn)課程之間的融合是學(xué)生能否較好地理解課程對解決工程實際問題所起作用的關(guān)鍵?，F(xiàn)有的實驗設(shè)備多數(shù)是專門針對一門課程設(shè)計，只能開設(shè)某門課程的實驗，不能兼顧多門課程之間的聯(lián)系開展綜合性、設(shè)計性實驗。這也是人的傳統(tǒng)觀念不能與現(xiàn)代教學(xué)理念接軌的結(jié)果。

3 ?以“產(chǎn)品設(shè)計”為中心的“集成化”課程群建設(shè)

“集成化”就是要在使課程與課程之間，課程各環(huán)節(jié)之間關(guān)聯(lián)起來，形成有機整體，而非各自為戰(zhàn)。我校機械類專業(yè)根據(jù)自身的特點及專業(yè)面向，在2019版人才培養(yǎng)方案修訂過程中，以培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求為指導(dǎo)，對培養(yǎng)方案內(nèi)所有課程按照產(chǎn)品全生命周期的要求及職場能力需求進行了課程群的劃分，打破課程之間的壁壘，形成不同于以往的，符合工程教育認證對學(xué)生能力素質(zhì)培養(yǎng)要求的課程體系。具體做法如下：

3.1 根據(jù)產(chǎn)品全生命周期的要求組建課程群

學(xué)科知識是成體系的，而非獨立存在的，一門課程中是如此，課程模塊中的基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課也是如此。工程實踐的問題多為多學(xué)科交叉綜合的問題，而單一學(xué)科只能解決較為單純的問題。因此，如何把課程群內(nèi)課程的各個模塊進行集成才能達到優(yōu)化學(xué)科知識，最大限度地利用好課堂內(nèi)時間，達到工程教育對學(xué)生解決工程實際問題能力的要求，是我們需要研究與探討的一個重要課題[2]。

我們選擇機械設(shè)計基礎(chǔ)、基礎(chǔ)工程控制基礎(chǔ)、機械工程測試技術(shù)、電氣控制與PLC技術(shù)、液壓與氣壓傳動控制技術(shù)、機電系統(tǒng)設(shè)計、機器人技術(shù)等理論課程，以及機電系統(tǒng)項目化設(shè)計、可編程控制器仿真實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計等實踐類課程組成課程群。課程涵蓋理論課、實踐課，基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課，設(shè)計類課程、控制類課程。課程群的建設(shè)目標是：

①學(xué)生通過課程群內(nèi)課程的學(xué)習(xí)，加深理解課程之間的聯(lián)系及其在實際中的綜合應(yīng)用，強化“機電一體化”及“產(chǎn)品全生命周期”理念;

②初步掌握文獻檢索、設(shè)計手冊和圖冊等資料查詢方法，能夠運用現(xiàn)代信息技術(shù)獲取相關(guān)信息;

③注重理論與實際工程應(yīng)用相結(jié)合，初步具備分析與解決復(fù)雜工程問題的能力。初步掌握運用所學(xué)知識進行機械結(jié)構(gòu)及其控制系統(tǒng)綜合設(shè)計的方法;具備制造及自動化設(shè)備的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計能力;熟悉機電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、控制及相關(guān)技術(shù);

④鍛煉機電系統(tǒng)設(shè)計、機電信號檢測的能力;

⑤引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，鍛煉和提高交流溝通以及團隊合作與競爭能力，培養(yǎng)責(zé)任感。

3.2 建設(shè)課程群教師團隊

要使課程體系“集成化”，首先要使教師“團隊化”。 團隊成員應(yīng)包括基礎(chǔ)課教師、專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課教師、實驗教師，以及負責(zé)學(xué)生工作的輔導(dǎo)員等課程群內(nèi)涉及的所有教師。教師參與課程群建設(shè)，深入研究和探討通過什么樣的教學(xué)環(huán)節(jié)去落實培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求、各門課在培養(yǎng)方案中的作用、地位、貢獻及與其他課程的關(guān)系和關(guān)聯(lián)[2]。

從多名講授同一門課程的教師中選擇責(zé)任心強、有特長、實踐經(jīng)驗豐富的教師組建團隊。為了便于課程群建設(shè)的順利進行，選擇的過程中要兼顧教師的專業(yè)特長，力爭使團隊教師形成優(yōu)勢互補。

團隊負責(zé)人定期組織開展教研活動，討論課程群及課程建設(shè)相關(guān)問題。課程責(zé)任教師主持討論，并將討論結(jié)果應(yīng)用于教學(xué)當(dāng)中。并就實施過程中發(fā)現(xiàn)的問題進行及時反饋，及時解決。

3.3 以“產(chǎn)品設(shè)計”為中心的課程群建設(shè)

按照人才培養(yǎng)目標要求，遵循知識與能力素質(zhì)并重的原則，構(gòu)建基于教師團隊的分級項目式課程體系。

課程群建設(shè)初期，首先從機械類專業(yè)所需的專業(yè)技能入手，選取相關(guān)課程組建課程群，并建立技能知識庫[3]。其次，將課程群內(nèi)的所有課程內(nèi)容按功能模塊進行拆分，重新進行優(yōu)化組合，對不同課程中相同的知識模塊進行刪減。經(jīng)過優(yōu)化后的知識模塊全部放入知識庫，課程按照優(yōu)先級別從知識庫中選取知識模塊，已選過的模塊將不能被二次選取，這樣首先解決了課程間部分內(nèi)容重復(fù)的問題。老師有更多的時間可以用來引入工程實例，并與學(xué)生一起展開討論。

知識模塊整合完成，課程重新確定了教學(xué)內(nèi)容。接下來進行以工程能力為導(dǎo)向的項目式教學(xué)模式改革，在課程體系框架內(nèi)建立三級項目體系，項目間相互關(guān)聯(lián)，各級項目與各教學(xué)環(huán)節(jié)緊密銜接，項目內(nèi)容從易到難、從基礎(chǔ)到專業(yè)分層次進行，項目實施貫穿課內(nèi)外，涵蓋專業(yè)基礎(chǔ)知識和專業(yè)技能。并充分利用現(xiàn)有實驗設(shè)備，利用課程之間的聯(lián)系開發(fā)綜合性、設(shè)計性實驗。圖1為按照三級項目體系來構(gòu)建的課程群組織框圖（圖1）。

三級項目體系為：

①三級項目以加強對課程重點內(nèi)容的理解與應(yīng)用為目的，設(shè)置于課程內(nèi)。是一級或二級項目的子項目;

②二級項目是包含產(chǎn)品生命周期全過程的項目，有機融合多門課程專業(yè)知識。旨在提高學(xué)生利用專業(yè)知識解決工程實際問題的能力;

③一級項目是綜合性最強、難度最大的項目。處于整個項目體系的最頂層。旨在培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)知識綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。

一級項目包括畢業(yè)設(shè)計和創(chuàng)新設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計一級項目主要是讓學(xué)生參與教師承擔(dān)的企業(yè)研究課題、技術(shù)服務(wù)項目，以及實物制作類項目，以此提高學(xué)生的綜合實踐能力與素質(zhì);創(chuàng)新設(shè)計以具有一定創(chuàng)意的機電產(chǎn)品研制為主，可以是國家、省、校不同層次的創(chuàng)新訓(xùn)練項目，也可以是參加各類創(chuàng)新設(shè)計大賽期間的設(shè)計作品，旨在培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)興趣和創(chuàng)新意識。

各級項目與教學(xué)環(huán)節(jié)緊密銜接，項目內(nèi)容和實施貫穿課內(nèi)與課外，項目間相互關(guān)聯(lián)，從易到難[4]。

項目教師團隊緊緊圍繞技能要求，精心設(shè)計項目內(nèi)容，力爭將項目貫穿于課程群的所有課程之中。通過項目在課與課之間建立起學(xué)生對生產(chǎn)實際認知的橋梁。為了讓學(xué)生了解課程之間的聯(lián)系，使學(xué)習(xí)更具針對性，按照最初項目設(shè)置原則，課程內(nèi)的三級項目均采用機床作為典型項目實例，課程不同，側(cè)重的點不同[4]。如：機械設(shè)計基礎(chǔ)課程選取機床結(jié)構(gòu)設(shè)計項目[5]，機械工程控制基礎(chǔ)課程中選取的項目是機床控制系統(tǒng)性能的分析與校正，液壓與氣壓傳動控制技術(shù)課程選取的項目是機床的液壓回路分析與設(shè)計，電氣控制與PLC技術(shù)課程選取的項目是機床的電氣控制系統(tǒng)分析與設(shè)計[6]，機電系統(tǒng)設(shè)計課程中選取的項目是機床傳動系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設(shè)計。每門課程內(nèi)容通過項目式的實際工程任務(wù)導(dǎo)入，全部教學(xué)內(nèi)容以工程項目貫穿始終。課程間的二級項目以機電系統(tǒng)項目化設(shè)計和可編程控制器仿真實習(xí)為載體，在三級項目的基礎(chǔ)上，綜合各門課程內(nèi)容，完成車床的結(jié)構(gòu)、傳動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的設(shè)計。至此，學(xué)生已初步具備了進行機電系統(tǒng)設(shè)計的能力。進一步通過創(chuàng)新訓(xùn)練項目、科技競賽、畢業(yè)設(shè)計等一級項目歷練，學(xué)生可初步具備解決復(fù)雜工程問題的能力。

4 ?結(jié)論

基于工程教育專業(yè)認證標準對學(xué)生能力的要求，以“產(chǎn)品設(shè)計”為中心，選擇課程群內(nèi)的項目及內(nèi)容，打破課程之間的界限，力求使課程間通過項目建立起聯(lián)系，一個項目的不同階段在不同課程中引用，使學(xué)生清晰了課程之間的聯(lián)系。充分體現(xiàn)以學(xué)生為中心的OBE理念，對進一步提高機械類專業(yè)建設(shè)質(zhì)量起到積極推動作用。

參考文獻：

[1]胡雪，夏博.基于“工科教育專業(yè)認證”構(gòu)建機械制造及其自動化專業(yè)課程體系[J].教育現(xiàn)代化，2018（48）：143-146，157.

[2]查建中.從能力大綱到集成化課程體系設(shè)計的CDIO模式[J].高等工程教育模式，2013（2）：10-23.

[3]王軍，吳鳳和.以工程能力為導(dǎo)向的CDIO項目式教學(xué)模式探索[J].教學(xué)研究，2016，3：98-102.

[4]陳鵬.中美高校機械工程教育課程體系比較研究[J].應(yīng)用型高等教育研究，2017（2）：86-91，95.

[5]陳波，張建中.基于CDIO的“機械設(shè)計課程群”教學(xué)改革與實踐[J].教育教學(xué)論壇，2012（10）：181-182，116.

[6]徐惠敏.基于工程應(yīng)用項目的機床電氣控制與PLC課堂教學(xué)改革實踐[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2015（12）：60-62.