基于互聯(lián)網(wǎng)+OBE理念下面向機械電子工程專業(yè)實踐與理論課程改革探索

摘"要：本文以O(shè)BE理念為核心，以機械電子工程專業(yè)的工程教育認證為導向，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對機械電子工程專業(yè)實踐課程的教學體系進行構(gòu)建，同時對相關(guān)理論教學體系進行修訂，實現(xiàn)對相關(guān)實踐類課程的支撐。實踐課程以“機電液系統(tǒng)課程設(shè)計”為例，嚴格對標機械電子工程專業(yè)畢業(yè)要求的指標體系，從課設(shè)題目、反饋機制等方面構(gòu)建該實踐課程教學體系；相關(guān)理論課程以“機電控制工程基礎(chǔ)”為例，修訂課程大綱，將授課向綜合應(yīng)用方面?zhèn)戎?，采用線上線下混合的課堂教學模式。改革探索不僅使機械電子工程專業(yè)的畢業(yè)生具備了扎實理論知識，還具有一定的工程實踐能力，從而達到工程教育認證下的畢業(yè)要求。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)；OBE；機械電子工程專業(yè)；實踐課程；理論課程

中圖分類號：G642""文獻標識碼：A

Abstract：With"OBE"concept"as"the"core，guided"by"the"engineering"education"certification"of"MachineElectronic"Engineering"Speciality，combined"with"Internet"technology，this"paper"constructs"the"teaching"system"of"practical"courses"of"MachineElectronic"Speciality，and"revises"the"relevant"theoretical"teaching"system"to"support"relevant"practical"courses；The"practical"course"takes"\"Course"Design"of"Mechanical"and"Electrical"Hydraulic"Systems\""as"an"example，strictly"benchmarking"the"indicator"system"required"for"graduation"in"the"MachineElectronic"Engineering"Speciality，and"constructing"the"teaching"system"of"this"practical"course"from"the"aspects"of"course"design"topics，feedback"mechanisms，etc；Taking"\"Fundamentals"of"Mechanical"and"Electrical"Control"Engineering\""as"an"example，the"course"outline"has"been"revised"to"focus"on"comprehensive"application"and"adopt"a"blended"online"and"offline"classroom"teaching"mode；Through"reform"and"exploration，graduates"of"MachineElectronic"Engineering"Speciality"not"only"have"solid"theoretical"knowledge，but"also"possess"certain"engineering"practical"abilities，thus"meeting"the"graduation"requirements"under"engineering"education"certification.

Keywords：Internet；OBE；MachineElectronic"Engineering"Speciality；Practical"courses；Theoretical"courses

《中國制造2025》十大重點領(lǐng)域中，有五項與機械電子高度相關(guān)，包括高檔數(shù)控機床和機器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術(shù)船舶、先進軌道交通裝備、農(nóng)業(yè)機械裝備。機械電子工程專業(yè)以力學、機械工程、電子科學與技術(shù)、控制科學與工程為主干學科，重點學習機電系統(tǒng)設(shè)計、控制系統(tǒng)設(shè)計等學科方向所需要的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，是機械、電子、控制專業(yè)深度交叉的學科。其學科具有知識點豐富，涵蓋內(nèi)容廣與適應(yīng)范圍寬等特點，近年來隨著電子信息和自動控制技術(shù)的快速發(fā)展，機電系統(tǒng)正逐步向智能方向轉(zhuǎn)化，目前沒有涉及電控的純機械領(lǐng)域幾乎絕跡。這就使社會對具有機、電、控制能力的復合人才需求很大，然而，從就業(yè)市場了解到，畢業(yè)生一直是理論知識豐富，但綜合能力不足，極大地制約了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。造成這一現(xiàn)象的原因之一是高校理論與實踐教學相脫節(jié)。

具備機電一體化系統(tǒng)設(shè)計能力是國內(nèi)外高校機械電子工程專業(yè)培養(yǎng)目標的重點內(nèi)容，機械電子工程專業(yè)核心課程（包括機電液系統(tǒng)課程設(shè)計、機電工程綜合實驗、機電控制工程基礎(chǔ)、電液伺服與比例控制系統(tǒng)等）是支撐該能力的核心。已有學者對機械電子工程專業(yè)畢設(shè)指導制度、實驗教學、人才培養(yǎng)模式等進行了研究。馮嵩［1］依據(jù)OBE教育理念，制定了機電類畢業(yè)設(shè)計聯(lián)合指導制度，并闡述了聯(lián)合指導制度的具體實施方案；朱學軍等［2］在機電實驗室引入了CDIO教育理念，并在實驗內(nèi)容、教學方法和教學考核等方面進行了探索和實踐，并證明了基于CDIO專業(yè)實驗教學不僅加深了學生對專業(yè)基礎(chǔ)理論的理解，還培養(yǎng)了學生的自學能力、團隊溝通能力及創(chuàng)新能力；李麗麗等［3］將現(xiàn)有的實驗和課程設(shè)計改為課堂或課外的仿真實驗、實體實驗室實驗、實體實驗室的工程應(yīng)用實踐和綜合創(chuàng)新實踐；郭文靜等［4］針對應(yīng)用型本科機械電子工程專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)中出現(xiàn)的問題，通過引入OBE理念與項目式教育相結(jié)合，從教育模式、平臺建設(shè)等方面進行探索；楊旗［5］將部分專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的理論與實踐教學內(nèi)容以大項目教學為主線進行整合，主線以“計算機程序設(shè)計”為基礎(chǔ)，為后續(xù)課程提供軟件平臺支撐。

雖然已有上述學者對機械電子工程專業(yè)課程的教學內(nèi)容和教學模式進行了研究，但都是基于傳統(tǒng)技術(shù)條件下的教學改革。當今互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)滲透到各個行業(yè)，包括實驗設(shè)備領(lǐng)域，具有高效率的網(wǎng)絡(luò)化的實驗設(shè)備必將成為未來實驗設(shè)備的主流形式，隨著OBE教育理念及工程教育認證在高校的普及，迫切需要對原有傳統(tǒng)的教學模式進行持續(xù)改進，特別是對學生工程能力的培養(yǎng)與提升提出更高的要求。本文是以學生為中心，充分調(diào)動學生的學習興趣及自主學習意識，通過以機械電子工程專業(yè)的工程教育認證為導向，以O(shè)BE理念為核心，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對機械電子工程專業(yè)實踐與理論課程教學體系進行構(gòu)建。

1"課程教學體系構(gòu)建路線圖

基于互聯(lián)網(wǎng)+OBE教育理念下面向機械電子工程專業(yè)實踐與理論課程教學體系構(gòu)建路線圖如右圖所示，畢業(yè)生的專業(yè)實踐能力的培養(yǎng)是畢業(yè)要求的核心，以學生為中心，采用閉環(huán)策略構(gòu)建課程體系。首先，明確學校定位和專業(yè)定位，根據(jù)工程教育認證等要求明確機械電子工程專業(yè)的畢業(yè)要求，結(jié)合畢業(yè)要求，通過企業(yè)調(diào)研、往屆及在校學生問卷、督導反饋等方式統(tǒng)籌制定實踐課程的課程目標所對應(yīng)的能力需求。根據(jù)實踐課程的課程目標所體現(xiàn)的能力需求，通過網(wǎng)絡(luò)化實驗平臺，開發(fā)實驗項目或優(yōu)化原有實驗項目，做到實踐課程的階梯化開展，并對原有的教學方法進行系統(tǒng)性改進，基于此對實踐教學體系進行重構(gòu)。然而實踐教學體系并非孤立存在，它既依賴于理論教學體系，又對理論教學體系起到了反哺的作用，以實踐教學體系作為基礎(chǔ)，從教學大綱、教學模式等方面修訂現(xiàn)有理論教學體系。為了獲得實踐課程的教學效果和理論課程對實踐課程支撐情況的精確反饋，通過行業(yè)專家、督導反饋、學生問卷、企業(yè)調(diào)研等方式形成反饋機制，最終形成不斷改進的閉環(huán)式的實踐與理論課程教學體系。

2"實踐教學體系探索

機械電子工程專業(yè)的機電液一體化設(shè)計能力在畢業(yè)要求中占有重要的地位，以主要支撐課程“機電液系統(tǒng)課程設(shè)計”為例，根據(jù)學校定位、專業(yè)定位、工程教育認證等要求明確機械電子工程專業(yè)的畢業(yè)要求。該門課畢業(yè)要求主要體現(xiàn)四個方面，分別是典型系統(tǒng)設(shè)計能力、評價機電液產(chǎn)品對環(huán)境及社會可持續(xù)發(fā)展的能力、團隊協(xié)作能力、工程語言及文本等的表達能力。基于這四點畢業(yè)要求，制定出合理且具體的課程目標，如下表所示。

根據(jù)課程目標，將從以下三個方面對該門課教學體系進行改革。

（1）重構(gòu)課設(shè)題目：依托互聯(lián)網(wǎng)實驗平臺，制定能在該平臺驗證設(shè)計效果的課設(shè)題目，向?qū)W生提供實驗臺的控制電路圖，引導學生將自己設(shè)計的機電液控制系統(tǒng)軟件部分在網(wǎng)絡(luò)化實驗平臺進行測試，實行一人一題制，難度適中，主要滿足課程目標3中學生能夠在團隊中擔任負責人的要求。為訓練學生的團隊協(xié)作能力，要求學生在操作網(wǎng)絡(luò)化實驗平臺時分工協(xié)作，完成驗證性測試實驗，同時將課設(shè)題目內(nèi)容模塊化，及將課設(shè)題目分解為一個一個的技術(shù)專題或模塊，打通課程設(shè)計題目到畢業(yè)設(shè)計題目的有效銜接，為了滿足課程目標1—4，將課程設(shè)計作為畢業(yè)設(shè)計的技術(shù)積累，做到從課程設(shè)計到畢業(yè)設(shè)計的階梯化開展。

（2）構(gòu)建反饋機制：為了獲得實踐課程的教學效果的精確反饋，通過督導反饋、學生問卷、企業(yè)調(diào)研等方式構(gòu)建綜合性反饋機制。

（3）教學方法創(chuàng)新：為了落實課程目標的達成，結(jié)合OBE教育理念，需要對實踐教學方法進行改革，采用以學生為中心的“教學+督學”的實踐課程教學法，充分發(fā)揮學生的主觀能動性，在用中學，在學中用，解決實踐教學的效率及質(zhì)量問題。

3"理論教學體系探索

在實踐教學過程中發(fā)現(xiàn)，學生對綜合性理解知識掌握不足依然是制約學生實踐能力達成的關(guān)鍵因素。理論是實踐的基礎(chǔ)，單一的研究實踐教學是無法達到工程教育認證背景下的畢業(yè)要求的，理論教學體系的構(gòu)建需結(jié)合OBE教育理念的逆向思維方式，明確后續(xù)實踐課程的實際能力需求，并結(jié)合實際的教學場景、教學設(shè)施、知識特點等要素進行綜合考慮。理論教學場景主要以線下課堂教學為主要教學形式，教學設(shè)施主要是多媒體，知識特點主要包括基礎(chǔ)性原理與綜合性理解等知識，為了滿足實踐教學對綜合性能力的需求，以理論課程“機電控制工程基礎(chǔ)”為例，對其教學體系進行以下四個方面的修訂。

（1）突出綜合性知識：以O(shè)BE教育理念的能力導向教育為指導，修改大綱的課時分配，在課時不能改變的前提下，壓縮基礎(chǔ)性知識的授課學時，制作對應(yīng)的知識點小視頻，發(fā)布在雨課堂等互聯(lián)網(wǎng)教學平臺上，供學生課下學習。增加綜合性知識的學習時長，因為后續(xù)課程設(shè)計及畢業(yè)設(shè)計中的綜合設(shè)計能力主要以理論課程中的綜合性知識作為支撐，避免基礎(chǔ)理論占用過多課時，導致綜合知識的教學草草收場。

（2）項目式教學法：將課程知識點凝練并細化，教學中引入Matlab系統(tǒng)仿真軟件，結(jié)合OBE教育理念“以成果為目標導向”，制定項目式作業(yè)，以成果展示的方式進行考核打分，并計入平時成績。

（3）構(gòu)建反饋機制：為了獲得理論課程對實踐課程的支撐程度的精確反饋，通過督導反饋、學生問卷、企業(yè)調(diào)研等方式構(gòu)建綜合性反饋機制。

（4）重構(gòu)教學模式：以O(shè)BE理念為核心，以學生為本，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采用線上線下混合的課堂教學模式，理論課教學結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，利用網(wǎng)絡(luò)課程資源，幫助學生課前預習及課后復習較難的知識點;課堂上當教師講到了抽象知識時，需要結(jié)合相應(yīng)的實踐環(huán)節(jié)幫助學生理解所學知識，也可利用互聯(lián)網(wǎng)實驗教學平臺構(gòu)建立體化教學及實驗場景，通過校內(nèi)網(wǎng)連接網(wǎng)絡(luò)化實驗設(shè)備，進行隨堂在線實驗，幫助學生理解抽象知識點；學生在課下自主學習中遇到必須通過做實驗理解的知識時，學生可通過網(wǎng)絡(luò)化實驗教學平臺，實現(xiàn)遠程實驗幫助學生方便理解所學知識。

結(jié)語

為了培養(yǎng)機械電子工程專業(yè)學生的機電液一體化綜合設(shè)計能力，團隊負責與組織能力、溝通能力、機電液產(chǎn)品的評價能力，以O(shè)BE理念為核心，以成果為目標導向，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對機械電子工程專業(yè)實踐課程“機電液系統(tǒng)課程設(shè)計”教學體系進行構(gòu)建，同時對支撐該實踐課程的理論課“機電控制工程基礎(chǔ)”教學體系進行修訂，確保理論教學體系對實踐教學體系的支撐，達到工程教育認證下的畢業(yè)要求。通過對實踐與理論教學體系的構(gòu)建，機械電子工程專業(yè)的學生不但具備了扎實的理論知識，還具有了一定的工程實踐能力。

參考文獻：

［1］馮嵩.基于OBE的機電類畢業(yè)設(shè)計聯(lián)合指導制度研究［J］.科技風，2022（07）：3234.

［2］朱學軍，張慶玲，李富娟，等.基于CDIO的機械電子工程專業(yè)實驗教學探索與實踐［J］.教學研究，2014，37（03）：104106.

［3］李麗麗，楊旗.基于OBE理念的機械電子工程專業(yè)應(yīng)用轉(zhuǎn)型研究［J］.林區(qū)教學，2021（07）：4851.

［4］郭文靜，羅文翠，吳曉紅，等.基于OBE理念下機械電子工程專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)模式的研究［J］.教育現(xiàn)代化，2020，7（33）：1316.

［5］楊旗.項目貫穿式的“計算機程序設(shè)計”一流課程建設(shè)：以機器人工程專業(yè)和機械電子工程專業(yè)教考分離及校際合作為例［J］.牡丹江教育學院學報，2021（11）：2830.

基金支持：1.陜西省“十四五”教育科學規(guī)劃2022年度課題：基于互聯(lián)網(wǎng)+OBE理念下面向機械電子工程專業(yè)實踐課程改革研究（項目編號：SGH22Y1497）；2.西安航空學院校級新工科研究與實踐項目：基于互聯(lián)網(wǎng)+成果驅(qū)動的《機電控制工程基礎(chǔ)》課程教學改革與實踐（項目編號：23XGK2002）

作者簡介：王博（1984—"），男，漢族，陜西渭南人，碩士，講師，研究方向：液壓傳動與伺服控制、機電類專業(yè)課程教學改革與研究。