基于工程教育專業認證的材控專業教學改革與實踐

曹芳 肖光春 許崇海

摘? 要：工程教育專業認證對高質量工程教育人才培養體系的建設具有重要意義。在工程教育專業認證先進的教育教學理念的指導下，結合材料成型與控制工程專業的特點，對其課程教學內容和教學方法、實驗教學、評價體系、虛擬教學環境和教學資源建設等方面進行探討與改進，真正做到以學生為中心，以成果導向教育理念為指導，激發學生學習的主動性和創造性，提高學生解決復雜工程問題的實踐能力，從而達到進一步提高工程教育質量的目的。

關鍵詞：工程教育專業認證;材控專業;教學改革

中圖分類號：G642? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2020）06-0132-03

Abstract： Engineering education professional certification has a great significance for the construction of highquality engineering education talent cultivation system. According to the characteristics of the material forming and control engineering， the teaching content， teaching methods， experimental teaching， evaluation system， virtual teaching environment and teaching resources construction are discussed and improved， under the guidance of the advanced education teaching idea of engineering education professional certification. While taking the student as the center and results-oriented education concept as the guidance， learning initiative and creativity of students are motivated， and practical ability of students to solve the complicated engineering problem is improved. The purpose of further improve the quality of engineering education is achieved.

Keywords： engineering education professional certification; material forming and control engineering major; teaching reform

工程教育專業認證是指專業認證機構針對高等教育機構開設的工程類專業教育實施的專門性認證[1]。針對目前高校教師教學、學生學習的現狀及材料成型與控制工程專業課程的特點，應充分認識到工程教育專業認證對材控專業的重要意義，在其先進的教育教學理念的指導下，有力的推動材控專業課程的教學改革，明確教師在教學質量提升過程中的責任，不斷提高教學能力，采用現代化的教學方法，把傳統學習方式的優勢和數字化學習的優勢相結合[2]，構建能夠充分體現出學生作為學習過程主體的主動性和創造性的學習平臺，保證和提高工程教育人才培養質量，最終使材控專業學生的工程實踐能力和創新水平得到提升。

一、材控專業傳統教學模式

（一）理論課程主要以教師講解為主，教學的主體是教師

材控專業傳統的教學模式為：教師的講授是所上理論課程的主要教學形式，教學手段仍以靜態、二維的教學資源為主，教師成為作為課堂教學的主體，在授課過程中，較為注重理論知識的輸出，而忽視了學生的接受程度，使學生學習的“質”和“量”都受到影響，因此，這種傳統的教學模式不能從根本上體現“學生為本”的基本理念，導致學生無法提高學習興趣，陷入被動學習、為考試達標而學的境況[3]。

工程教育認證強調的是一種以學生為中心，結果為導向的教育理念，其根本目的是考核“教育產出”，學生能學到什么，能提升哪種能力，而非“教育輸入”，看教師教什么。為提高教學質量，需要教師在教學過程中，不斷提高自身的教學能力，把傳統教學方式中教師作為主體，轉變為學生作為主體，從而能夠更好的服務于材控專業人才的培養。

（二）實驗項目受條件限制，成果導向效果不明顯

材控專業課程理論性和實踐性都很強，會有實驗課、實踐訓練依附理論課，或有單獨開設的綜合實驗課程。實驗教學是高等教育教學過程中實踐性教學的一個重要環節，在傳統教學過程中，教師較為注重理論知識的培養，實驗教學往往被認為是理論教學的輔助環節，而對于實驗課程未能引起足夠的重視，使教學體系缺乏完整性，同時也缺乏對學生素質、能力及創新精神培養的整體構思。因此，對于所學理論知識，學生不能較好的通過實驗環節進行感性認識，無法更好的去理解所學知識，從而造成理論知識和實踐活動相脫節[4]。

另外，由于材控專業自身特點，一部分實驗項目高危險、高消耗、高成本以及實際操作難度較大，或者實驗設備結構復雜，體積龐大并且價格昂貴，在實驗操作時，學生如果出現失誤，導致機器損壞，就會產生高額的維修費用以及較長的維護周期。并且在傳統的實驗教學中，基本上是“一對多”的實驗教學模式，實驗項目和內容會受到實驗時間、實驗場地或實驗成本的限制，使得學生的動手機會相對比較少，直接造成學生參與度低，每位學生的學習效果和操作技能訓練難以保證[5-6]，無法較好的體現工程教育專業認證的以學習成果為導向的核心理念。

二、以成果導向教育理念為指導，教學中充分發揮學生的主體作用

用成果導向教育理念指導工程教育改革具有現實意義，其強調的是學生通過學習能獲得的學習成果，確保每個學生都能夠在學習上獲得成功[7]。因此，在材控專業教學中要選擇更加適合學生主體，強調“以學生為中心”的教學內容和教學方法，才能真正激發學生的創造思維，使學生在學習的過程中能夠做到理論聯系實際，得到實際工程能力的培養。

（一）利用學校完善的現代化教學設備，豐富教學情景，優化教學過程

鑒于學生缺乏實際工程經驗的現實情況，在教學過程中，遵循工程教育專業認證所強調的以學生為中心的教育理念，根據對學生的期望設計教學內容。同時，依照材控專業課程的特點，針對不同的教學內容，充分利用學校完善的多媒體教學設備，發揮現代化教學手段的優勢，借助動畫、視頻等進行全方位、多角度講解和動態演示，突出真實情境，吸引學生的注意力，提高學生學習的積極性，使學生能直觀地理解課程的內容，熟悉課程內容的實際應用，從而使教學過程得到優化。

以材控專業模具類課程為例，由于模具結構形式多樣，成型設備結構復雜，授課時通過三維化展示資源，學生可以直觀的看到模具以及成型設備的三維構造，并通過對成型過程的動態仿真演示，學生可以觀察零件的動態加工過程，掌握成型工藝過程，全方位的了解成型設備的內部結構及工作原理，從而激發學生學習相關知識的興趣，顯著提高教學效果。

（二）注重啟發式、交互式教學，“教、學、練、做”有機融合

為了樹立學生的主體地位，提高學生的學習興趣，開展以學生為主體的教學活動。在教師的教學過程中，適時的加入討論式、啟發式、案例式、場景式等多種課堂教學方法，師生做到隨時交流、互動，采用“項目導向，任務驅動”的教學模式，做到“教、學、練、做”有機融合，實現理論和實踐一體化，引導學生進行多向思維，創造出學生能夠從啟發式思維到創造性思維的教學規律。進行知識講解時，教師要做到循循善誘，舉一反三，既是對已經學過的知識點進行回顧和復習，又讓學生學習到了新的知識點，使學生自主創新、綜合運用課程知識的能力能夠得到鍛煉。

討論式課堂教學是開展雙向交互式教學，可以培養與訓練學生獨立分析與思考問題的能力，從而發揮學生的主體作用。以“工程材料”課程為例，在講解“機械制造中零件材料的選擇”這一章節內容時，可以引出疑問：“汽車是日常生活最常用到的機械，你能否區分汽車各部件所用的材料？”讓學生針對汽車材料的選擇和使用、熱處理工藝以及如何編寫加工工藝路線分成小組展開討論，通過組內成員以及小組之間的探討，最終得到最佳的選材及工藝方案。這種教學方法確定了學生的主體地位，促進了學生的學習熱情，加深了學生對相關知識點的理解。

案例式教學，可把企業生產一線現有技術及存在的問題引入到教學中。如“失效分析”課程講解時，引入實例：某工廠生產的繼電器，春天存放在倉庫里，到秋天就發現大批繼電器的彈簧片發生沿晶界斷裂，經失效分析判定是氨引起的應力腐蝕開裂。但倉庫里從來沒有存放過能釋放氨氣的化學物質，因此，分析結論中的腐蝕介質還得不到證實。問題就出在把系統局限于倉庫這個小環境。后來查明，在倉庫大門南面附近的田野里有一個大雞糞堆，是雞糞放出的氨氣經春、夏的南風送進倉庫，提供了應力腐蝕必要的介質，引起了損壞。通過此案例，學生認識到在失效分析時要能夠和更廣的環境聯系起來，否則就得不到正確的結論。通過相關的工程實例，讓學生能夠做到融會貫通，從而提升學生解決實際工程問題的能力。

（三）依托網絡平臺，共享教學資源

工程教育認證要求專業任課教師應在學生學習指導工作中發揮主力作用，結合課程教學開展學習指導工作，建立良好地師生溝通渠道，使學生在學習過程中遇到問題時能夠方便地尋求幫助。因此，通過學校的網絡學習平臺、在線開放課堂MOOC慕課等，教師上傳學習資源，學生可以隨時隨地獲取課程資源，進行知識點的學習和復習。QQ群、微信群等也是目前師生交流的平臺之一。這些平臺有效地擴大了教學空間，實現了資源共享，也成為教師課下指導學生學習問題的一種有效手段，使更多的學生能夠通過平臺更好地進行個性化的學習，更好的掌握課程的相關知識。

（四）科研成果反哺教學，提高學生的工程應用能力

工程教育認證通用標準中指出，專業必須有明確、公開、可衡量的畢業要求，畢業要求應能支撐培養目標的達成。專業制定的畢業要求包括12項基本要求，其中多條內容強調要能夠將數學、自然科學、工程基礎和專業知識應用于分析和解決復雜的工程問題，可以使用現代工具對復雜工程問題進行預測和模擬，以獲得有效的結論。基于此，教師在教學過程中要將“素質”和“能力”作為培養目標，強調“問題分析”的方法論，將教學與科研成果相結合，使個人和團隊的科研成果、工程項目轉化，充分應用到理論教學的案例或者實驗教學項目中，使教學內容具備良好的科學性、前沿性和實用性，達到培養學生的科學思維能力的目的。將科研成果反哺教學，可以開拓學生視野，提高學生的工程應用能力，鍛煉學生參與科研的能力，為培養具有特色的應用型專業人才奠定堅實的基礎。

（五）評價體系改革，提高學生的綜合素質能力

工程教育專業認證理念認為評價的焦點是對學生學習效果的評價。而傳統的材控專業課程考試模式由于受到學時、學習內容等因素的影響，基本都安排在一個學期期末或一門課程結束時進行，缺乏對學生學習全過程的考核，也就是說，課程考試是一種總結性評價，而不是診斷性評價。這既不利于教師根據考核結果及時調整教學內容和教學方法，也不利于發揮考試對學生的引導作用。這種評價方式增加了學生學習的功利性和目的性，普遍存在平時松懈、考前緊張、考后忘記的現象，不利于引導學生掌握良好的學習方法。因此，針對傳統考試方式存在的問題，基于工程教育專業認證教育理念，以注重學生學習效果的評價為目標，以培養和強化學生的綜合素質能力為目的，對考試內容及方法進行改革研究與探索，采取多元化的考核方式，真正使考試評價成為實現教育目標的一種有效手段。

在考核時增加課程小論文環節，在某些章節學習結束后，安排學生到相關的實習工廠進行觀摩調研，對出現的實際問題進行討論和分析，并找出行之有效的解決方法，然后以論文形式寫出調查報告。學習過程中進行的討論式、案例式等課堂教學，根據學生的表現量化成不同等級，給予學生不同的評價成績。這種貫穿課堂始終的評價方式將極大的提升學生學習的興趣，提高學生自主創新、綜合運用專業知識的能力。

三、依托信息化技術，構建系統化的虛擬教學環境及教學資源

教育部《關于中央部門所屬高校深化教育教學改革的指導意見》明確指出，具有學科專業優勢和現代教育技術優勢的高校，應著力推進信息技術與教育教學深度融合，推動線上線下混合式教學，推進以學生為中心的教與學方法變革。而對于理論性和實踐性都很強的材控專業，系統化的虛擬教學環境及教學資源建設，也同時滿足了工程教育專業認證通用標準中提出的學校要能夠提供畢業所必需的基礎設施的要求，包括為學生的實踐活動、創新活動提供有效支持，為學生良好的開展課外活動、創新實踐提供平臺條件等內容。

（一）信息化教學平臺建設

針對材控專業課程抽象、概念多、信息量大的特點，依托虛擬現實、網絡和多媒體交互等現代技術，推進信息化教學平臺建設，構建高度仿真和系統化的虛擬教學資源以及教學環境，將課程中比較抽象、復雜的理論知識用生動的3D動畫和圖像表現出來，學生可以更直觀地理解和學習教學內容，激發學習興趣。同時，將其應用到課程的評價考核方式中，建設包含多種題型的試題庫以及在線考試系統，實現虛擬考試功能，方便學生對學習效果進行自我檢驗和測試。

（二）虛擬仿真實驗教學項目建設

建設虛擬仿真實驗教學項目，可以有效克服真實實驗教學中的諸多局限因素，使具有高危、高成本、高消耗并且實際操作難度較大的實驗項目能夠順利開展。虛擬仿真實驗作為真實實驗的有益補充，二者相結合的實驗教學模式，可以彌補并提升實驗教學效果，同時延伸課堂理論教學的功能，是實驗教學模式的探索和改革。通過虛擬仿真實驗，學生可以接受到更加系統的創新訓練，提高自身的獨立工作能力和創新能力。

（三）“第二課堂”建設

結合材控專業課程的特點，利用相關的設計軟件開辟富有成效的“第二課堂”，引導學生多向思維，結合課程特點，充分討論各種工藝、方案，創造出從啟發式思維到創造性思維的教學規律。利用材控專業的優勢，強化技能訓練，組織學生積極參加各種相關競賽，實現以賽促學、以賽促教，提高學生的動手能力。

四、基于工程教育專業認證的教學改革實踐

齊魯工業大學（山東省科學院）是山東省人民政府于2017年整合原齊魯工業大學、山東省科學院等優質教育科研資源組建而成的省屬重點高校。是首批山東特色名校工程學校，被主流媒體評為山東省“最具就業競爭力本科院校”、山東省十大“最具社會口碑學校”。學校機械與汽車工程學院下設機械制造及其自動化專業、材料成型及控制工程、工業設計等6大專業。機械制造及其自動化專業是山東省特色專業，山東省名校工程重點建設專業，山東省卓越工程師培養計劃試點專業，山東省省級一流本科專業建設點，并獲得山東省普通本科高校應用型人才培養專業發展支持計劃資助，于2019年6月正式通過工程教育專業認證，在高質量工程教育人才培養的道路上又前進了一大步。以這次機械專業工程教育專業認證為契機，材控專業提出工程教育專業認證申請，并圍繞材控專業的課程進行了教學內容及教學方法、評價體系等方面的改革，建設了部分課程的虛擬仿真教學平臺，取得了較好的教學效果。

五、結束語

結合齊魯工業大學（山東省科學院）實際情況，基于工程教育專業認證先進教育理念，對材控專業課程教學模式和方法進行了探討。在教學過程中，始終貫徹成果導向教育理念，真正做到以學生為中心，以學生為主體，重視對全體學生學習成效的評價。通過采用多種先進的課堂教學方法，堅持科研成果反哺教學，改革評價體系，建設系統化的虛擬教學環境及教學資源，不斷優化教學過程和教學內容，提高學生學習的主動性和創造性，培養學生自主學習和自主服務的能力，使學生在學習的過程中能夠做到理論聯系實際，得到實際工程能力的培養，從而達到進一步提高工程教育質量的目的。

齊魯工業大學（山東省科學院）教研項目“新工科建設背景下機械類專業計算機軟件類課程改革與實踐”（編號：2019yb39）

參考文獻：

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[2]余勝泉，路秋麗.網絡環境下的混合式教學——一種新的教學模式[J].中國大學教學，2005（10）：50-56.

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[7]李志義.解析工程教育專業認證的成果導向理念[J].中國高等教育，2014（17）：7-10.