工程教育專業認證背景下數字化設計課程體系設置及其持續改進

丁淑輝 李學藝 王海霞 楊俊茹 孟曉軍

[關鍵詞]工程教育專業認證;數字化設計課程體系;課程設置;持續改進

工程教育專業認證的三大理念為“以學生為中心（Students Centred，SC）”“成果導向（Outcomes-based Ed?ucation，OBE）”以及“ 持續改進（Continuous Quality Im?provement，CQI）”[1]，強調以學生的學習效果作為教學組織的出發點，所有教學設計和教學實施要以學生最終能夠取得的學習效果為目標來組織，通過建立一套機制，形成一個“評價—反饋—改進”的閉環[2]，能夠對教學活動進行全方位、全過程評價，并將評價結果應用于教學改進，推動人才培養質量的持續提升。

當今機械工業正處在一個高速發展的階段，從早期的機械化，到后來的自動化，再到現在的智能化，其對于高校機設等相關專業畢業生的培養目標和畢業要求的要求也在時刻變化著。課程體系支撐畢業要求，相應的高校各專業的課程體系也要根據這種變化而進行動態調整。這就需要建立一套健全的持續改進機制，用于保證整個教學過程的評價、反饋以及改進活動，從而使教學活動和課程體系能夠適應社會的發展。

一、數字化設計課程體系對機設專業培養目標和畢業要求的支撐

數字化設計課程體系是機械設計制造及其自動化專業（以下簡稱機設專業）中重要的課程體系之一，包括數字化設計方法、數字化分析方法等理論課程，以及產品建模設計、綜合產品創新設計等實踐課程，承擔著學生現代產品設計能力培養的重要任務，在整個教學體系中占有重要地位。

在機設專業培養目標中，重點是培養學生具有運用現代工具進行產品設計制造、研究開發的能力;培養學生面對復雜工程問題時具有團隊合作精神、有效溝通交流能力、自主學習能力和終身學習意識。工程教育專業認證協會在其通用標準中列出了12項基本的畢業要求，其中“使用現代工具”“個人和團隊”“終身學習”等3項要求完成了對以上培養目標的有效支撐。在我校的數字化設計課程體系中，數字化設計方法、數字化分析方法等理論課程，以“學生掌握CAD與CAE方法”作為課程目標，形成了對“使用現代工具”等畢業要求的支撐關系;產品建模設計、綜合產品創新設計等實踐課程，以“單一產品的建模”“簡單運動仿真”“致力于解決復雜工程問題的綜合性機械系統的建模、仿真、分析與優化”等課程目標，通過對建模理論的深刻理解、建模軟件的熟練使用、解決復雜工程問題時的分工與協作、設計軟件的自學等環節，形成了對“使用現代工具”“個人和團隊”“終身學習”等3項畢業要求的支撐關系。

二、機設專業數字化設計課程體系的構建及實施

課程體系是反向設計的，高校各專業的課程體系設置[3]是一個從社會需求到培養目標、到畢業要求、再到課程體系、最后建立課程目標的過程[4]。國家、行業、職場以及學生發展的需求決定了專業的培養目標;畢業要求支撐培養目標的達成，通過畢業要求對人才培養目標的對應矩陣關系，建立對應的畢業要求并分解為各指標點;課程體系支撐畢業要求的達成，通過建立課程體系對畢業要求指標點的對應關系矩陣，建立課程對畢業要求的支撐關系;最后確定各課程目標點，明確學生要具備的素質和能力，最終確認課程的授課內容及授課計劃。

我校機設專業數字化設計課程體系是在當前我國大力發展智能制造、實現從制造到創造的大背景下進行構建的。“選擇、使用以及開發現代工程工具和信息技術工具，解決機械工程領域的復雜工程問題[5-7]，具有團隊意識以及有效溝通交流能力，能夠自主學習并具有終身學習意識”是數字化設計課程體系的培養目標，由此建立對應畢業要求的矩陣關系，最后分解并確定課程目標點。其主要指標點包括：了解并能夠正確選擇解決復雜工程問題的現代工程工具、現代信息技術工具;能夠針對機械產品設計中的復雜工程問題，開發或選用合適的工具對其進行預測和模擬，并能夠分析其局限性;具有良好的團隊合作意識，具有擔任多學科背景下團隊各類角色的能力;具有自主學習能力和終身學習意識。

課程體系的實施是通過正向施工完成的，學生根據課程目標達成相應的畢業要求指標點，進而通過完成課程體系學習達成畢業要求，再通過五年左右的工作和社會實踐，達成培養目標，完成專業培養過程。我校在課程體系的實施過程中，學生通過數字化設計、有限單元法以及ANSYS分析、產品建模設計、綜合產品創新設計等課程的學習，掌握主要的課程目標點，達成畢業要求矩陣中對應的畢業要求指標點，達到相應的畢業要求后準予畢業;學生經過五年左右的工程實踐，成為可以熟練運用現代工具從事機械產品設計制造與研究開發、具有良好團隊合作意識、能夠承擔多學科背景團隊各類角色、具有自主學習和終身學習意識的高素質應用創新型人才。

三、機設專業數字化設計課程體系評價與反饋機制

課程體系的實施過程，也是一個在OBE理念下對專業課程體系進行持續改進的過程，這就需要建立健全一種有效的質量保障體系，通過教學過程質量評價和畢業達成情況評價、畢業生反饋以及社會評價等機制，反饋課程體系實施過程中存在的問題，并對問題進行整改，做到專業的持續改進。

在這個質量保障體系中，要做到專業的持續改進，首先要完成教學過程和畢業達成情況的評價。我校機設專業課程體系的評價方法及反饋情況如下。

（一）教學過程與主要教學環節的質量監控機制

學校實行校、院、系（中心）三級管理體系，并制定了完善的規章制度，在培養方案制訂與修訂、課程教學大綱撰寫與修訂、課堂教學、課程設計、實驗教學等各主要教學環節都有面向產出的明確的質量要求，并規定了考核責任者與考核周期，用于保證學校所有課程、各教學環節的正常運轉。

（二）課程體系設置與評價修訂機制

根據國家、行業發展情況，以及學校發展定位，充分采納企業行業專家建議，評價與修訂專業課程體系。課程體系評價與修訂工作每四年舉行一次，期間可根據實際情況每兩年對部分課程進行小修。

（三）畢業要求達成情況評價機制

畢業要求的達成評價每年進行一次，以直接評價為主，間接評價為輔。直接評價針對應屆畢業生，根據相關教學活動的支撐材料，對每位學生的考核結果綜合分析，得到相應畢業要求指標點的達成情況，設立可衡量的評價標準;間接評價在應屆畢業生、往屆畢業生以及用人單位中展開，針對應屆、往屆畢業生，以調查問卷的形式，使用自我評價的方法統計學生對各項畢業要求達成情況的滿意程度;針對本專業畢業生在崗人數較多的用人單位，以調查問卷形式統計用人單位對本專業畢業生畢業要求達成情況評價的滿意程度。

（四）畢業生跟蹤反饋機制及社會評價機制

畢業生跟蹤反饋機制及社會評價機制主要用于培養目標的達成情況評價，以采用調查問卷形式開展往屆畢業生跟蹤調查、邀請具有行業代表性的畢業生回校座談以及與用人單位等其他校外利益方座談或調研等形式展開。

四、評價反饋結果用于數字化設計課程體系的持續改進

通過課程體系的評估與反饋機制，發現數字化設計課程體系設置及實施過程中存在的問題，并對其進行持續改進，以支撐畢業要求與培養目標的達成，實現專業的可持續發展[8-9]，滿足國家、行業、社會發展的需求。

（一）持續改進課程體系，以支撐畢業要求

畢業要求達成情況的評價反饋中，普遍存在非技術性指標支撐力度不足的問題。數字化設計作為重要的實踐類課程，應加強對畢業要求指標點中非技術性指標的支撐。

數字化設計相關技術在國內的普及與發展已有二十余年的歷史，在這個過程中，數字化的設計技術經歷了從二維到三維，從單一功能的設計軟件到集設計、分析仿真、制造等功能于一體的綜合軟件的過程。相應的，數字化設計相關課程體系也從單一的數字化設計和有限單元法等理論課程，發展到了集理論課程和實踐環節于一體的綜合性課程體系，包含了數字化設計、有限單元法與ANSYS分析、現代設計方法等理論課程，以及產品建模設計、綜合產品創新設計等實踐課程。課程體系支撐的畢業要求指標點也從單一的“掌握現代設計工具”，發展到了“能夠正確選擇并使用現代工程工具解決復雜工程問題、具有良好的團隊合作意識并能夠在多學科背景下的團隊中承擔各類角色、具有自主學習能力與終身學習意識”等多個方面，加強了對畢業要求多個非技術性指標點的支撐。

（二）持續建設師資隊伍，提升教學水平

隨著科技水平和數字技術的發展，數字化設計的理論、技術及其軟件在不斷更新升級。在往屆畢業生的跟蹤反饋以及用人單位反饋中，存在數字化設計課程授課內容陳舊、設計軟件更新不及時等問題。高校作為研究型機構，應該在先進設計技術及軟件方面能夠引領前沿。為了使學生能夠掌握當前主流的數字化設計方法與軟件，需要持續建設師資隊伍，提升教師自身素質與水平。要建立健全新教師引入制度，引進掌握先進數字化設計技術的年輕博士作為師資隊伍的儲備力量，建立合理的教師梯隊;同時要加強老教師的進修與自主學習，持續提升教師理論水平，并時刻關注數字化設計軟件的升級換代。跟隨社會科技發展，我們應充分創造條件保證師資隊伍始終處于當今數字化設計的前沿水平。

（三）持續改進教學活動，提升課程內涵

提升課程內涵是提升本科教育質量的關鍵[10]，開展工程教育專業認證的根本目的是建立以學生為中心、以產出為導向的持續改進機制。在課程體系發展過程中，要不斷優化教學內容，提升學生的學習效果，以學生設計思維培養為主線，培養學生的創新意識。課堂授課內容以引導設計思路和設計方法為主、軟件建模方法為輔，重點講授設計思維與方法;上機實踐以引導和啟發式教學方法為主，重點培養學生具有自主學習能力和終身學習意識，以便能夠適應數字化設計理論、方法的快速發展及其軟件的頻繁更新。

（四）持續均衡課程設置，優化教學評價

數字化設計課程體系的特點是應用性與實踐性強，理論性偏弱，因此其課程設置和教學評價與其他理論課程差異較大。在課程設置上，應以課堂授課為主，重點講清基本原理與設計思路;以上機實踐為輔，在軟件操作過程中消化吸收課堂理論，掌握軟件操作方法;以適量的課后作業鞏固課堂授課和上機實踐成果;最后以各級各類科技競賽作為契機，提升學生數字化設計水平和科技創新能力。在教學評價上，需要改變傳統的以閉卷筆試為主的考核方式，做到理論考試和實踐考核并重。尤其是在實踐課程上，可以采用平時考核、作業檢查、競賽成績等多種結果相結合的形式對學生的學習效果進行評價。

五、結語

通過評價、反饋以及持續改進，數字化設計課程體系能夠支撐畢業要求相應指標點的達成，特別是針對其中的個人與團隊、終身學習等非技術性指標點，通過增設課程、增加特定教學環節、改進教學活動等方法，對相應畢業要求指標點形成強支撐，滿足了工程教育專業認證的需求。