基于畢業生能力與課程體系映射關系的機設專業課程體系設計

楊俊茹，張悅刊，孫 靜，丁淑輝

（山東科技大學 機械電子工程學院，山東 青島 266590）

課程體系是具有特定功能、特定結構、開放性的知識、能力和經驗的組合系統，是高校實施人才培養的載體，在專業人才培養目標達成過程中起著重要的作用，從事高等教學的學者十分重視對課程體系改革的研究。

戴波等針對培養方案中課程體系的設計、整合和實現問題，將培養目標、實現方式和實施效果統一定義在實現矩陣中，構建了基于實現矩陣的課程體系教學改革控制模型。李紅梅等提出強化工程能力培養的課程體系改革，將高校人才培養課程體系視為一整體，將工程人才的能力培養目標轉變為課程目標，并在課程設置中予以充分體現。李茂國等研究建立了面向工程過程的過程式課程體系。謝笑珍認為“知”“行”不同程度地分離是目前世界各國工程教育的現狀，需要再造契合工程教育本質的“知行合一”的大課程觀，將斷裂的“知”“行”兩個系列通過合理的再造設計整合為一體化課程體系。林健基于新工科的內涵與特征，從價值取向、構成要素、模塊化、教育目標的分解落實等方面設計了新工科專業課程體系架構，按照該架構，分析了課程體系設計中遇到的通識與專業課程的聯系、理論與實踐課程的結合、創新能力培養貫穿于課程體系、合作共建課程模塊、課程體系改革成功關鍵要素等主要問題，以及課程建設主要工作。何永明等根據交通工程專業課程體系特點，對課程進行分類，提出了基于課程體系的考核方式改革方案。曹源文等針對機械工程專業人才培養現狀，構建了“雙創”理念下的“平臺+模塊+系列課程”三級理論教學平臺體系和“循序漸進+能力遞增”的四級實踐教學平臺體系，并給出了課程體系建設保障措施。趙國勇等為應對高素質復合型新工科人才培養需求，從重構課程體系、更新優化教學內容、推動優質課程資源建設與共享等方面進行了機制專業課程體系建設。劉婕等在深刻理解工程教育專業認證理念的基礎上，構建了突出了工程教育回歸服務國家和社會經濟發展需求本質屬性的機械工程專業課程體系。

總體來說，我國高校工程科技人才培養的課程體系中，“知識本位”的課程理念根深蒂固，人才培養重在學生對專業知識的了解和掌握，而對于工程意識和工程能力培養重視不夠。各專業按知識傳授的循序漸進原則組織課程，形成基礎課、專業基礎課到專業課縱向疊加的課程體系，這樣的課程體系存在諸多弊端。從工程教育視角考察，由于工程教育理念的缺失，培養目標多從掌握專業知識的視角提出培養需求，課程設置強調學科知識體系的完整性和連貫性，學科知識與畢業生的學習產出相結合的內容較為缺乏。

學習產出是近年國內外高等教育提出的表述學生完成學業時應具備的知識、能力、素質和人格的人才培養理念，其重要的方法之一是將課程設置與學習產出關聯。將學習產出人才培養理念付諸實施目前我國高等教育推行的工程教育專業認證。工程教育專業認證是國際通行的工程教育質量保障制度，其核心是要確認工科專業畢業生達到行業認可的既定質量標準要求，是一種以培養目標和畢業出口要求為導向的合格性評價。工程教育專業認證要求專業課程體系設置要圍繞學生畢業能力達成這一核心任務展開。

為達成各工科專業學生畢業能力，培養獲得國內外均認可的高級專門人才，迫切需要研究畢業生能力指標與課程體系之間的映射關系、整體優化課程體系、構筑與畢業生能力培養相適應的創新型課程體系。本文基于山東科技大學（以下簡稱“我校”）機械設計制造及其自動化專業（簡稱機設專業）的培養目標，建立面向工程教育專業認證標準的畢業生能力指標體系，以及畢業生能力指標體系與課程體系之間的映射關系，在此基礎上，設計符合工程教育專業認證要求的機設專業創新課程體系，并基于知識的認知先后、工程能力的逐步提升，建立課程先后修關系。

一、面向工程教育專業認證的機設專業畢業生能力指標體系

根據我校辦學定位以及社會經濟、行業發展需求，我校機設專業培養目標為培養適應社會主義現代化建設需要、德智體美勞全面發展，具有高度社會責任感、較高人文素質、良好職業道德、團隊合作精神、終身學習意識、有效溝通交流能力和一定國際視野，掌握工程基礎知識、專業知識和實踐技能，具有一定科學思維、創新精神、較強工程實踐能力，能在機械工程領域，運用數學、自然科學、機械工程基礎知識、專業知識和現代工具進行復雜機械產品設計制造、研究開發、機電設備運行管理的高素質應用創新型人才。本專業的畢業生在畢業五年左右應具備如下能力。

（1）適應社會主義現代化建設需要、德智體美勞全面發展，具有高度社會責任感、較高人文素質和良好的職業道德，愛崗敬業。

（2）具有團隊合作精神、有效溝通交流能力和一定的國際視野。

（3）能夠自主學習并進行技術創新，具有終身學習意識。

（4）能夠運用數學、自然科學、機械工程基礎知識、專業知識和現代工具，進行復雜機械產品設計制造、研究開發以及機電設備運行管理。

（5）具有較強的工程實踐能力，能夠評價工程實踐對社會及環境的影響。

基于上述本專業培養目標，結合工程教育專業認證標準，考慮學生能力形成規律的邏輯性，構建包含3 項一級指標、8 項二級指標、12 項三級指標、32 項四級指標的畢業生能力指標體系，見表1。

表1 機設專業畢業生能力指標體系

其中，一級指標是知識、能力和素質，與專業培養目標相對應。

一級指標細分為8 項二級指標，分別是：知識指標2 項（基礎知識、工程知識）、能力指標4 項（基礎工程能力、中等復雜工程能力、綜合復雜工程創新能力、工程社會責任能力）、素質指標2 項（人文及團隊素質、發展與學習素質）。

二級指標進一步細化為12 項三級指標，分別是：知識指標1 項（知識掌握及其應用能力）、能力指標5 項（提出和分析機械工程問題能力、設計與開發機械工程問題解決方案能力、對機械工程問題的研究能力、使用現代工具解決機械工程問題能力、工程實施對社會影響的評價能力）、素質指標6 項（環境和可持續發展意識、職業規范素養、個人與團隊能力、交流溝通能力、項目管理能力、終身學習能力）。

最后，12 項三級指標細分為具體的、可落實的、便于量化的32 項四級能力指標，其中，知識指標3 項、能力指標17 項、素質指標12 項。

二、畢業生能力指標體系與課程體系之間的整體映射關系

為建立面向上述機設專業畢業生能力指標的課程體系，需要明確畢業生能力指標體系與課程體系之間的對應關系。基于映射關系法，建立如圖1 所示的畢業生能力指標體系與課程體系整體映射關系。

圖1 表明，畢業生的一級能力指標即培養目標由專業整體課程體系來支撐，構建整體課程體系時，首先由二級能力指標與課程平臺的映射關系構建課程平臺，然后，由三級能力指標與課程群之間的映射關系設計課程群類，接下來，由四級能力指標與具體課程教學目標之間的映射支撐關系設置具體課程，同時，考慮時序性和課程權重平衡以及學期安排，基于畢業生能力培養和達成的漸進性，分析各門課程的開設時間與能力達成的時序匹配性，以及各學期學分和學時的平衡性，確定課程先后修關系，進而形成本專業體系完整、層次清晰的課程體系。

圖1 畢業生能力指標體系與課程體系整體映射關系

三、機設專業課程體系設計

（一）課程體系構成及其與二、三級畢業生能力指標之間的關系

根據機設專業的畢業生能力指標體系及其與課程體系整體映射關系，所構建的本專業課程體系構成如圖2 所示，圖2 同時也給出了各課程平臺及課程群類分別與二、三級畢業生能力指標之間的對應關系。

圖2 課程體系構成及其與二、三級畢業生能力指標之間的關系

本專業的課程體系由通識教育平臺、專業基礎教育平臺、專業教育平臺、專業拓展平臺和實踐教育平臺構成。

其中，通識教育平臺包括通識必修和選修兩部分，通識必修部分包括五個課程群類，分別是數學物理化學類、計算機類、外語類和體育類；通識選修部分包括四個課程群類，分別是科學發現與技術革新類、文化傳承與藝術鑒賞類、經濟管理與法治教育類和創新創業類。通識教育平臺及相應的課程群類支撐二級指標中的知識指標的（1）基礎知識、能力指標的（4）工程社會責任能力以及素質指標的（1）人文及團隊素質和（2）發展與學習素質以及與上述二級指標相關的三級指標。通過本平臺課程的學習，使學生掌握數學和物理、化學等自然科學知識以及計算機和外語等工具知識，培養學生人文素養和終身學習意識，具有社會責任擔當和團隊精神。

專業基礎教育平臺包括工程材料類、機械工程設計類、機械工程制造類、機械工程自動控制類和機電傳動類五個課程群類；專業基礎教育平臺及相應的課程群類支撐二級指標中的知識指標的（2）工程知識、能力指標的（1）基礎工程能力及上述二級指標相關的三級指標。通過本平臺課程的學習，使學生掌握機械工程專業基礎知識，培養學生應用該專業基礎工程知識解決簡單實際工程問題的能力。

專業教育平臺包括機械制造類和數控技術類兩個課程群類；專業教育平臺及相應的課程群類支撐二級二級指標中的知識指標的（2）工程知識、能力指標的（1）基礎工程能力、（2）中等復雜工程能力、（4）工程社會責任能力及上述二級指標相關的三級指標。通過本平臺課程的學習，使學生掌握機械工程專業知識，使學生應用所學基礎和專業知識既能解決簡單實際工程問題，又能解決中等程度復雜實際工程問題，同時在解決實際工程問題的過程中考慮社會影響因素，能夠承擔社會責任。

專業拓展平臺包括機械工程計算方法類、現代機械設計類、先進制造類和先進材料成形類四個必修課程群類和任選課程群類；專業拓展平臺及相應的課程群類支撐二級指標中的知識指標的（2）工程知識、能力指標的（3）綜合復雜工程創新能力、（4）工程社會責任能力和素質指標的（1）人文及團隊素質、（2）發展與學習素質及上述二級指標相關的三級指標。通過本平臺課程的學習，使學生掌握機械工程前沿知識，使學生能夠綜合應用所學的基礎、專業、前沿知識等解決復雜實際工程問題，并在解決問題過程中，考慮社會影響因素，承擔社會責任，同時，培養學生的團隊精神和終身學習能力。

實踐教育平臺包括技能與勞動類、課程實驗類、實習類、創新創業實踐類和設計類五類課程群類；實踐教育平臺及相應的課程群類支撐二級指標中的能力指標的（1）基礎工程能力、（2）中等復雜工程能力、（3）綜合復雜工程創新能力、（4）工程社會責任能力以及素質指標的（1）人文及團隊素質、（2）發展與學習素質及上述二級指標相關的三級指標。通過本平臺實踐環節，培養學生的實踐動手能力，逐步提升學生解決實際機械工程問題的能力，并在具體實踐過程中，考慮具體社會影響因素、承擔社會實踐責任、具有團隊合作精神和前瞻發展眼光以及終身學習能力。

（二）具體課程設置

依據所建立的課程體系以及各部分對畢業生能力指標的支撐關系，基于畢業生四級能力指標設置本專業的具體課程，在具體課程設置過程中，除了設置通用、常規課程外，同時基于思政育人理念和工程教育專業認證的通用及補充標準，著重考慮了以下幾點。（1）為突出堅持立德樹人、思政育人的根本任務，通識必修課中增設了軍事理論、勞動教育，實踐環節增設了軍事技能、勞動實踐、思想政治理論課綜合實踐等。（2）考慮到工程教育專業認證通用標準中對非技術能力指標的要求，通識必修課中增設了工程概論課程，本課程主要講述工程倫理、工程經濟、職業道德、工程項目管理等方面的內容。（3）根據工程教育專業認證對機設專業在知識領域方面的補充標準要求，設置了機械設計制造及其自動化專業導論、機械工程控制基礎、計算方法、熱工基礎、液壓與氣壓傳動5 門限定選修課。（4）為推進專業建設國際化進程，培養學生的國際視野，在大學英語課程的基礎上，設置了工程測試技術基礎雙語課程。

（三）課程體系中必修與限選課程的先后修關系

遵循知識的認知先后、學生工程創新能力的逐步提升，同時考慮各學期學時學分的平衡性，建立了本專業課程體系中各學期必修和限選課程的先后修關系，如圖3 所示。

圖3 機設專業各學期必修和限選課程先后修關系

（四）課程體系合理性調查評價

為了評價設計完成后的機設專業課程體系的合理性，選擇了接納本專業畢業生較多的20 家用人單位，發放調查問卷，根據本單位對畢業生能力的要求，對課程體系的合理性進行評價，設置了“非常合理”“合理”“基本合理”“基本不合理”“完全不合理”5 個選項，調查結果如下：“非常合理”占26.7%，“合理”占53.3%，“基本合理”占13.4%“基本不合理”占6.6%“完全不合理”為0，其中“非常合理”“合理”“基本合理”這3 項合計93.4%，調查結果表明，所設計的本專業課程體系具有很好的合理性。

四、結束語

課程體系支撐著專業人才培養目標達成，針對目前我國高校工程科技人才培養的課程體系中存在的“知識本位”過重、工程能力培養重視不夠等問題。遵循“立德樹人、思政育人”以及工程教育專業認證的“產出導向”“學生中心”“持續改進”的先進教育理念；基于我校機設專業人才培養目標，建立了包括四級指標的畢業生能力指標體系；構建了畢業生能力指標體系與課程體系之間的整體映射關系；設計了基于機設專業畢業生能力指標的創新課程體系；并基于知識認知的先后、學生工程能力的逐步達成，明確了該專業各學期必修和限選課程的先后修關系。對畢業生用人單位的問卷調查結果表明，本文所設計的我校機設專業的課程體系具有很好的合理性。