機械制造及其自動化專業建設的探索與實踐

張甲 王振龍

摘? 要：工程教育認證要求專業建立一種有效的持續改進機制，實現工程教育質量的持續提高。以工程教育認證中持續改進理念對認證專業的需求為出發點，探討機械制造及其自動化專業持續改進體系的構建與實施?；趯こ探逃J證三個核心理念間相互關系的分析，明確持續改進的目標和主體框架;然后結合專業的自身辦學定位，構建符合培養目標的持續改進體系，明確質量管理體系下校內評價和校外反饋對培養目標、畢業要求和教學活動等方面的影響;最后以專業核心課程“機械制造技術基礎”為例，闡述了持續改進的反饋意見在課堂教學和實踐教學中的具體落實。通過持續改進和解決工程教育過程中的質量問題，持續保證和有效提高了專業的人才培養質量。

關鍵詞：工程教育認證;持續改進;校內評價;校外評價

中圖分類號：G640 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2020）10-0068-05

Abstract： One of requirements for engineering education accreditation is to set up an efficient continuous reformation curriculum system， to realize the continuous quality improvement. Based on the demand of the concept of continuous reform for specialty in the engineering education accreditation， the construction and implementation of continuous reform curriculum system for the specialty of mechanical manufacturing and automation are discussed. Based on the relationship among the three core concepts of engineering education accreditation， the goal and main framework of continuous reformation are clarified. And then， a continuous reformation system in line with the training objectives is constructed in combining with the self-orientation of running a school. The influence of college evaluation and social feedback on the training objectives， graduation requirements and teaching activities under the quality management system is clarified. Finally， taking the core course， Fundamentals of Machinery Manufacturing Technology， as an example， the concrete implementation of the feedback of continuous reformation in classroom teaching and practical teaching are expounded. As a result， the quality of education has been ensured and effectively improved by continuous reformation and solving the quality problems in the process of engineering education.

Keywords： engineering education accreditation; continuous reform; college evaluation; social evaluation

一、概述

新一輪的科技革命和產業變革正在世界范圍內蓬勃發展，以互聯網和新能源為核心的新技術、新產業、新模式方興未艾。作為目前世界第二大經濟體，我國經濟已由高速增長階段轉向高質量發展階段，人才則是這種轉變的關鍵要素與核心驅動力。因此，專注人才培養的高等工程教育面臨著前所未有的機遇與挑戰[1]。新時期，實現經濟結構轉變和高質量發展，需要完善人才培養目標，改進人才培養體系，強化人才培養與產業界的適應度，從而提高工程教育質量，培養出適用于我國經濟發展需求的新工科人才。

始于2006年的工程教育認證，是我國針對高等學校工程類專業開展的專門性認證，其目的就是保證認證專業的工程教育質量，提高工程教育人才培養對產業發展的適應度。2016年全票通過我國成為第18個《華盛頓協議》正式成員，標志著我國工程教育質量得到了國際社會的認可（即我國的專業認證具有了國際實質等效性），可以為工程教育類學生提供具有國際互認質量標準的“通行證”[2]。

工程教育認證過程的實質就是持續改進的過程。認證標準并不要求專業目前必須達到一種較高的水平，但專業必須對自身在標準的各方面存在的問題，具有明確的認識和切實可行的改進機制和措施，跟蹤改進落實后的具體成效;并基于反饋信息的總結，開展下一個循環的持續改進。通過這種持續改進機制并結合完善的質量監控體系，提升工程教育培養新工科人才的能力。

機械專業是工程領域的傳統學科專業，面對相關行業的需求和未來發展，需要不斷創新、發展和完善專業體系建設。本文以哈爾濱工業大學機械制造及其自動化專業改革為例，探討工程教育的持續改進理念在專業建設中的運用與實施，對其它工程類專業的持續改進體系構成與落實具有一定借鑒意義。

二、專業認證的持續改進理念

工程教育認證的三個核心理念分別是：“以學生為中心”、“產出導向”、“持續改進”[4]?！俺掷m改進”的質量文化是工程教育認證制度的重要特點，持續改進循環模式的主體思想與其它兩個核心理念是相互貫通融合的?！爱a出導向”理念指出教學設計和教學實施的目標是學生通過教育過程后所取得的學習成果?！耙詫W生為中心”是工程教育認證關注的主體，為了使學生達到培養目標，導向教學的教學設計方案是：由內外需求決定培養目標、由培養目標決定畢業要求，畢業要求決定課程體系，課程體系決定教學內容、教學方式及教學資源。這種反向設計理念構成了持續改進理念的主體框架，在此基礎上形成了持續改進的循環模式。

我國工程教育認證標準中的“持續改進”指標項有：1. 專業應建立教學過程質量監控機制，各主要教學環節有明確的質量要求，通過課程教學和評價方法達成培養目標;定期進行課程體系設置和教學質量的評價;2. 專業應建立畢業生跟蹤反饋機制以及有高等教育系統以外有關各方參與的社會評價機制，對培養目標是否達成進行定期評價;3. 專業應能證明評價結果被用于專業的持續改進[3]。指標項表明，專業在內部質量監控體系下，需要有明確的內部評價機制和外部評價機制來產生持續的反饋意見，并將反饋意見與評價結果落實到工程教育的各個環節[5]。

持續改進的最終目的，是以產出為導向，以不斷提高工程教育質量為目標。各高校應根據自身學校定位和專業特色，建立符合本專業特征的持續改進模式。

三、機械制造及其自動化專業的持續改進模式

哈爾濱工業大學“機械設計制造及其自動化”專業是以機械工程一級學科為依托，被列入“211工程”和“985工程”的重點建設專業。專業堅持“立足航天，服務國防，面向國民經濟主戰場”的辦學定位，多年來為航空、航天、兵器工業等領域的研究所和國有大型企事業單位輸送了大批優秀人才。早在2008年6月專業就通過了教育部機械類專業認證分委專家組的專業認證現場考查，有效期3年;并于2011年10月通過了工程教育專業認證的有效期延長申請，有效期延長3年。2014年，專業再次進行了專業認證復評，有效期6年，中間不需要提交進展報告，直到2020年才需要再次認證。

為了不斷提高工程教育水平，適應經濟發展的需求，專業以工程教育認證為契機，遵循“改進-培養-評價-分析”整體循環的持續改進思想[6]，建立了符合本專業特征的持續改進循環體系，如圖1所示。整個循環體系包括了認證標準中的每一個要素，其中，校內評價和校外評價給出的反饋意見是持續改進體系運行的關鍵動力。

（一）校內評價與校外評價

本專業的校內評價包括教學環節質量考核和畢業生反饋。前者主要是學生評價結果、教學督導評價結果、教學工作狀態評價結果等多環節累加考核。其中學生評價是指其在課程結束后，需要對教師的授課進行評價，然后才能查看到課程成績，評價結果作為教學評價的重要依據;對于評教結果不及格的教師，督導組會重點跟蹤調查，保證教學質量的提高。后者主要通過畢業生座談會和畢業生問卷調查等形式，獲得學生對培養方案、畢業要求以及教學過程管理等方面的改進意見。

校外評價體系的建立是工程教育認證強調的重點。校外評價主要包括畢業生跟蹤反饋、用人單位和社會反饋。調查的途徑主要有：通過各類通訊工具進行畢業生的跟蹤調查;邀請部分畢業生返校座談，定期進行交流;借助每年的校園招聘會，傾聽校友的意見并與對用人單位進行調研;利用教師出差、開展合作項目的契機，了解畢業生在企業的工作表現。校外評價的反饋意見可能涉及到學生培養的各個方面，但主要圍繞培養目標的達成進行。

（二）質量監控體系

為提高教學質量，在校級教學管理架構基礎上，學院形成了由院長為負責人，院教務委員會、教學副院長、院教學督導委員會、系主任、實驗室主任、課程負責人、教師等作為責任人的教學管理體系架構，各組織及相關責任人員分工明確，無縫銜接。同時為保證教學管理過程中有章可循，結合長期辦學積累的教學管理經驗，制定了一系列本科教學管理規章制度和主要教學環節質量標準。依靠教學管理體系架構，遵循教學管理規章制度和質量標準，專業對主要教學環節：教學大綱、教學日歷、教學設計和教案，教材建設和選用，教授、副教授授課率，課堂教學，實踐教學，畢業設計和考試等進行了嚴格的過程管理和質量監控，以保證教學質量。教學質量監控體系最終能否發揮作用，關鍵是在各門課程中的具體落實。以課程的教學大綱修訂為例：教學副院長根據人才培養目標和要求的變動，及時組織制定和修訂課程的教學大綱;然后由系教學主任組織課程負責人和課程的全體教師參與，根據修訂的培養方案實施教學大綱的修訂;修訂后，教學副院長對執行情況進行定期檢查，做出工作總結，同時教務委員會對大綱進行指導和審定，通過層層把關，保證課程教學大綱改進工作及時、有效進行。

（三）培養目標持續改進

專業的培養目標由內外需求共同決定，內需即學校的自身定位，以建設世界一流大學為辦學目標，培養一流拔尖創新人才為任務;外需即要滿足機械科學與技術領域的發展對人才的市場需求[7]。在制定培養目標時，專業采用對國內多所航天系統單位和各省市地區用人單位下發問卷調查和走訪校友等方式進行調查、統計及分析，確定當前的科學技術進步和社會經濟發展對本專業人才培養提出的指標需要。培養目標達成度的評價，主要是依靠校內評價和外部評價的反饋來進行，培養目標的修訂以4年為一個周期，由學院各級人員和企業人員組成專門工作小組，根據企業專家和校友反饋的意見和建議等信息進行培養目標修訂。最新修訂的培養目標在加強基礎培養和素質教育的基礎上，進一步加強了學生工程實踐能力的培養，提高學生的國際化視野，更加突出了團隊協作能力和創新型人才的培養。

（四）畢業要求的持續改進

畢業要求主要由培養目標來決定，畢業生在知識、能力和素質等方面的畢業要求是專業人才培養目標的具體體現。本專業共計12條畢業要求，覆蓋了工程教育認證通用標準中的10條畢業要求，考核合格的畢業生即可以達到工程教育認證的畢業要求。專業將畢業要求逐條劃分指標點，各指標點劃分為知識、能力和素質三個方面，進行相關的教學活動支撐指標點的達成，并制定考核方式對達成度定期進行評價以檢驗畢業要求的達成情況。畢業要求的持續改進，一方面依據培養目標的修訂，另一方面則根據學生的達成度情況，定期對畢業要求的學分分配和畢業要求指標點進行修正。

（五）教學活動的持續改進

以人才培養目標和畢業要求的達成為出發點建立相應的課程體系，各門課程通過教學環節設計、教學活動開展和課外環節實施，輔之以完善的師資和支持條件，來實現課程目標[8]。各主要教學環節都有明確的質量要求，基于教學環節的評價機制得出評教結果應用于教學環節、師資隊伍和支撐條件的持續改進。專業基于近幾年畢業生反饋的建議，對課程體系設置、實驗教學、實踐鍛煉等三個方面進行了調整與改進，以增強教學環節對培養目標的支撐。

四、專業核心課程的持續改進實施

“機械制造技術基礎”是機械類專業工程能力培養的

核心課程。課程內容是從事機械制造業工作人員所必需的專業知識，主要涵蓋機械制造過程的基礎知識、金屬切削刀具設計基礎、機床夾具設計基礎、機械加工質量的影響因素及控制、機械加工工藝規程制訂和機器的裝配工藝等相關知識。課程結合相關實踐性教學環節（實驗、實習和課程設計）的訓練，培養學生運用所學知識分析和解決機械制造有關實際問題的基本方法和能力[9]。開設在第三學年的春季學期，是在專業學科基礎課之后、專業選修課開始之前開設的專業核心課程，起著重要的承上啟下的作用。與機械制造技術基礎相關的課程群與工程實踐的結構圖如圖2所示，圍繞“機械制造技術基礎”建立的課程體系群使學生通過系統的學習，具備應用機械制造基本知識分析和解決實際工程問題的能力，從而支撐培養目標的達成。

（一）課堂教學的持續改進

1. 質量考核結果用于課堂教學的持續改進。課堂教學的質量考核以校督導組聽課記錄表、院督導組聽課記錄表、領導干部聽課表、學生評教結果、學生成績單等形式體現出來。督導在聽課后會從教材、課件質量、課堂互動、課堂設計等方面檢查教師的授課情況，并在現場與授課教師進行交流。例如現在的課堂教學主要采用PPT教學，這使得教學內容更加直觀，并且縮短了書寫大量板書的時間。但是，機械制造基礎課程中有些內容需要進行公式推導，或是一節課中前后內容銜接很緊密，對于教學經驗較少的青年教師，板書與PPT的合理結合、講課節奏的把握、PPT的翻頁速度等課堂教學技巧，就比較難掌握，督導在聽課后會直接對青年教師提出改進建議，指出不足，針對性的幫助教師提高課堂教學質量。

2. 畢業生反饋和社會反饋結果用于課堂教學的持續改進。通過對畢業生的近幾年跟蹤調查和用人單位的社會反饋，得出我們在課堂教學中需要改進的方面：（1）講授的理論知識較傳統，應當緊跟學科專業發展前沿或面向社會需求的主流技能;（2）應當增加提升學生主動學習能力的課程和試驗項目;（3）增強學生團隊協作能力和溝通能力;（4）增強學生學習能力和創新能力培養。

針對上述反饋意見，為了提高學生學習的主動性，在學習方法上課題組進行了多種嘗試。例如，采用“項目教學”方法，在講解裝配尺寸鏈的計算時，教師展示了科研項目中所設計的主軸電機模型，讓同學們通過各部分的尺寸公差計算出電機安裝后波簧部分的尺寸公差。進一步，引導學生深入分析，如按計算出的尺寸公差能否選取到合適的波簧（波簧尺寸有序列）;若不能，則選擇具有相近尺寸公差的波簧，并根據所選擇的波簧尺寸，對已有零件的尺寸公差進行調整，以完成尺寸鏈的合理設計。最后，鼓勵同學課后編制自動計算波簧公差的軟件，實現對相似款電機的自動計算。通過層層深入的學習和分析，讓學生直觀的感受到自己是在完成一個實際的設計項目，增強了同學們對實際問題進行綜合分析和深入探究的意識。

在機械加工工藝規程設計的教學部分，采用類似翻轉課堂的形式，課前給學生布置需要編寫工藝規程的零件，以3-5人為小組自主學習，相互討論，編寫工藝規程。課上，各小組選出代表介紹自己的工藝方案，并與其它小組同學共同討論、評價各自方案的合理性與優缺點;教師主要負責討論節奏的把握、難點問題的解答和重點問題的強調，并在課程結束時，對討論結果進行總結和評價。針對部分重點教學內容，采用這種教學方式，使學生在課前先掌握好知識點，課中答疑解惑并且深入思考，課后系統總結，既充分培養了學生主動學習和多方位思考的能力，又鍛煉了團隊協作能力和表達能力，進一步挖掘出學生的學習潛力。

（二）實踐教學的持續改進

實踐教學是畢業生反饋和社會反饋的主要關注點，近年來反饋的主要意見：1. 希望進一步提高實踐教學的系統性;2. 學生參與實踐的環節不夠多，建議加強生產實習實踐環節，增加實習機會，可以組織學生假期到工廠實習;3. 在課程實驗和教學實習環節中提高學生主動實踐的比重，不斷更新實驗教學內容，加強實驗指導教師隊伍的建設。

機械制造技術基礎課程不同于單純的理論課，其教學內容與生產實踐聯系密切，因此實踐教學環節必須與課堂教學充分融合，才能使同學對所學知識有更加通透的理解。實驗教學是直接輔助課堂教學的，機械制造技術基礎大綱中共有4次實驗，分別針對教學的重點難點內容：刀具角度、夾具機構、加工工藝系統剛度、加工表面質量進行實驗操作。每次實驗安排在課程教學之后，可以幫助學生解答課堂教學中遇到的困惑，又可以加深對知識的理解。以往的實驗教學由專任實驗老師進行指導，為了使課堂教學老師全面的掌握學生的學習情況，現有的實驗教學由上課教師直接擔任，從而使教師可以綜合課堂和實驗的教學效果，一方面對教學方法和教學內容進行改進，另一方面對實驗教學內容進行調整或者根據培養方案的需求進行更新。

實踐教學方面，歷時四周的工程訓練開設在第二學年的春季學期，為第三學年的機械制造技術基礎課程做準備，課程結束后安排一周認識實習和三周生產實習，實習完畢進行三周的課程綜合設計，通過多次實踐環節的設計來加強學生對機械制造基礎知識的理解。其中，歷時最長的生產實習是組織學生到現代化的企業、工廠、車間進行專業性的參觀和實踐，著重了解典型零部件的工藝過程、工藝方法、制造裝備、企業管理形式和產品制造過程等，在具體的車間實習環節中，學生首先結合實習內容預習和復習機械制造技術基礎教材和相關資料，然后在指定車間實習，例如，針對一些典型零件，讓學生進行現場工藝分析，指出現有工藝方法的合理與不足，提出建設性的意見或建議。讓學生理論聯系實際，培養其分析問題和解決問題的能力，使其感受到所學即所用的成就感。為了增加學生實踐的機會，生產實習單位由原來的一兩個大型汽車企業擴展到多個行業，學生根據自身的專業方向到對口的企業進行有針對性的實習。為了進一步提高實習質量，實習配備了經驗豐富的教師帶隊，青年教師現場接受培訓，獲得認證資格后，方可帶隊實習。

五、結束語

機械制造及其自動化專業是面向工程領域培養工程人才的傳統專業，在專業的建設和發展中，始終融入和堅持持續改進理念，面向企業不斷發展變化的人才需求，建立完善的持續改進機制，確保專業的評價結果最終落實到質量問題的改進。通過專業建設的持續改建，教育質量的螺旋式上升，培養出能夠解決復雜工程實際問題，適應產業需求的創新型人才。

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