專業認證背景下機械類專業“集成化”課程群建設探討

齊建家

摘要：本文基于工程教育專業認證標準，及其對機械類專業課程體系的要求， 分析了當前機械類課程體系中存在的問題，提出了以“產品設計”為中心的“集成化”課程群建設方案。為進一步提高我國高等學校機械類專業課程教學效果，培養學生對產品、過程和系統的建造能力提供一些借鑒。

關鍵詞：專業認證;課程體系;集成化;課程群

0 ?引言

對于一個從業者整體素質和能力而言，各門課程之間的從屬關系、相互聯系、都是有機相關的。“集成化”即通過工程項目將專業培養方案中的相關課程聯系起來，形成有機整體，通過項目的牽引，使學生突破課程之間的界限，與生產實際進行無縫對接。

1 ?工程教育專業認證對機械類課程體系的要求

工程教育專業認證遵循以學生為中心和以成果為導向的核心理念，通過持續改進，不斷優化課程體系、教學內容和教學方法。專業需針對認證標準規定的12項畢業要求建設師資隊伍，在培養方案實施過程中，及時發現問題，適時調整培養目標和課程體系，并以對培養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，優化課程內容，調整課程結構，改革課程教學方式方法，既滿足畢業要求，又體現專業特色[1]。

2 ?機械類專業課程教學現狀分析

傳統教學模式下，機械類專業教學體系內各門課程之間課程內容相對獨立，教師不注重各門課之間的聯系，缺乏交流溝通，缺乏對各門課程內容的系統整合。且教學內容理論性強，生澀難懂，學生學習興趣低。

授課方式上，多數專業課能將工程實例引入課堂，使學生對理論知識更好地理解。但基礎課及專業基礎課與工程實例結合較困難，往往只用工程問題中的一個環節代替整個系統的分析。或各門課程所舉實例相互缺乏前后聯系，因而學生不能很好地將前后學習的課程內容與工程實際聯系起來。傳統授課方式下，課程多以教師講授為主，教學環節單一，評價方式單一，缺少學生獨立思考、實踐和發展興趣的空間，不利于學生學習興趣的培養。

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

從教學資源看，教學資源包括人的因素——師資，和物的因素——教學設備兩部分。

過去課程體系內課程之間脫節，原因之一就是從基礎課到專業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培養目標，以及所教課程對培養目標的支撐作用，只從課程自身的內容出發，而不兼顧課程體系內其他課程的需要，是無法使課程真正服務于專業的培養目標，無法高效利用教學資源，保證對培養目標的支撐的。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。

實驗及實訓是學校給予學生的離開課堂，接觸工程實踐的機會之一。實驗設備是否體現課程之間的融合是學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鍵。現有的實驗設備多數是專門針對一門課程設計，只能開設某門課程的實驗，不能兼顧多門課程之間的聯系開展綜合性、設計性實驗。這也是人的傳統觀念不能與現代教學理念接軌的結果。

3 ?以“產品設計”為中心的“集成化”課程群建設

“集成化”就是要在使課程與課程之間，課程各環節之間關聯起來，形成有機整體，而非各自為戰。我校機械類專業根據自身的特點及專業面向，在2019版人才培養方案修訂過程中，以培養目標和畢業要求為指導，對培養方案內所有課程按照產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生能力素質培養要求的課程體系。具體做法如下：

3.1 根據產品全生命周期的要求組建課程群

學科知識是成體系的，而非獨立存在的，一門課程中是如此，課程模塊中的基礎課、專業基礎課和專業課也是如此。工程實踐的問題多為多學科交叉綜合的問題，而單一學科只能解決較為單純的問題。因此，如何把課程群內課程的各個模塊進行集成才能達到優化學科知識，最大限度地利用好課堂內時間，達到工程教育對學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]。

我們選擇機械設計基礎、基礎工程控制基礎、機械工程測試技術、電氣控制與PLC技術、液壓與氣壓傳動控制技術、機電系統設計、機器人技術等理論課程，以及機電系統項目化設計、可編程控制器仿真實習、畢業設計等實踐類課程組成課程群。課程涵蓋理論課、實踐課，基礎課、專業基礎課、專業課，設計類課程、控制類課程。課程群的建設目標是：

①學生通過課程群內課程的學習，加深理解課程之間的聯系及其在實際中的綜合應用，強化“機電一體化”及“產品全生命周期”理念;

②初步掌握文獻檢索、設計手冊和圖冊等資料查詢方法，能夠運用現代信息技術獲取相關信息;

③注重理論與實際工程應用相結合，初步具備分析與解決復雜工程問題的能力。初步掌握運用所學知識進行機械結構及其控制系統綜合設計的方法;具備制造及自動化設備的PLC控制系統設計能力;熟悉機電系統的結構、控制及相關技術;

④鍛煉機電系統設計、機電信號檢測的能力;

⑤引導學生主動學習，鍛煉和提高交流溝通以及團隊合作與競爭能力，培養責任感。

3.2 建設課程群教師團隊

要使課程體系“集成化”，首先要使教師“團隊化”。 團隊成員應包括基礎課教師、專業基礎課和專業課教師、實驗教師，以及負責學生工作的輔導員等課程群內涉及的所有教師。教師參與課程群建設，深入研究和探討通過什么樣的教學環節去落實培養目標和畢業要求、各門課在培養方案中的作用、地位、貢獻及與其他課程的關系和關聯[2]。

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

團隊負責人定期組織開展教研活動，討論課程群及課程建設相關問題。課程責任教師主持討論，并將討論結果應用于教學當中。并就實施過程中發現的問題進行及時反饋，及時解決。

3.3 以“產品設計”為中心的課程群建設

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

課程群建設初期，首先從機械類專業所需的專業技能入手，選取相關課程組建課程群，并建立技能知識庫[3]。其次，將課程群內的所有課程內容按功能模塊進行拆分，重新進行優化組合，對不同課程中相同的知識模塊進行刪減。經過優化后的知識模塊全部放入知識庫，課程按照優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容重復的問題。老師有更多的時間可以用來引入工程實例，并與學生一起展開討論。

知識模塊整合完成，課程重新確定了教學內容。接下來進行以工程能力為導向的項目式教學模式改革，在課程體系框架內建立三級項目體系，項目間相互關聯，各級項目與各教學環節緊密銜接，項目內容從易到難、從基礎到專業分層次進行，項目實施貫穿課內外，涵蓋專業基礎知識和專業技能。并充分利用現有實驗設備，利用課程之間的聯系開發綜合性、設計性實驗。圖1為按照三級項目體系來構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容的理解與應用為目的，設置于課程內。是一級或二級項目的子項目;

②二級項目是包含產品生命周期全過程的項目，有機融合多門課程專業知識。旨在提高學生利用專業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。旨在培養學生專業知識綜合應用能力和創新能力。

一級項目包括畢業設計和創新設計。畢業設計一級項目主要是讓學生參與教師承擔的企業研究課題、技術服務項目，以及實物制作類項目，以此提高學生的綜合實踐能力與素質;創新設計以具有一定創意的機電產品研制為主，可以是國家、省、校不同層次的創新訓練項目，也可以是參加各類創新設計大賽期間的設計作品，旨在培養學生專業興趣和創新意識。

各級項目與教學環節緊密銜接，項目內容和實施貫穿課內與課外，項目間相互關聯，從易到難[4]。

項目教師團隊緊緊圍繞技能要求，精心設計項目內容，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生對生產實際認知的橋梁。為了讓學生了解課程之間的聯系，使學習更具針對性，按照最初項目設置原則，課程內的三級項目均采用機床作為典型項目實例，課程不同，側重的點不同[4]。如：機械設計基礎課程選取機床結構設計項目[5]，機械工程控制基礎課程中選取的項目是機床控制系統性能的分析與校正，液壓與氣壓傳動控制技術課程選取的項目是機床的液壓回路分析與設計，電氣控制與PLC技術課程選取的項目是機床的電氣控制系統分析與設計[6]，機電系統設計課程中選取的項目是機床傳動系統及控制系統設計。每門課程內容通過項目式的實際工程任務導入，全部教學內容以工程項目貫穿始終。課程間的二級項目以機電系統項目化設計和可編程控制器仿真實習為載體，在三級項目的基礎上，綜合各門課程內容，完成車床的結構、傳動系統、液壓系統、控制系統的設計。至此，學生已初步具備了進行機電系統設計的能力。進一步通過創新訓練項目、科技競賽、畢業設計等一級項目歷練，學生可初步具備解決復雜工程問題的能力。

4 ?結論

基于工程教育專業認證標準對學生能力的要求，以“產品設計”為中心，選擇課程群內的項目及內容，打破課程之間的界限，力求使課程間通過項目建立起聯系，一個項目的不同階段在不同課程中引用，使學生清晰了課程之間的聯系。充分體現以學生為中心的OBE理念，對進一步提高機械類專業建設質量起到積極推動作用。

參考文獻：

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

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[3]王軍，吳鳳和.以工程能力為導向的CDIO項目式教學模式探索[J].教學研究，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“機械設計課程群”教學改革與實踐[J].教育教學論壇，2012（10）：181-182，116.

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