基于互聯(lián)網(wǎng)+OBE理念下面向機(jī)械電子工程專業(yè)實踐與理論課程改革探索

摘"要：本文以O(shè)BE理念為核心，以機(jī)械電子工程專業(yè)的工程教育認(rèn)證為導(dǎo)向，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對機(jī)械電子工程專業(yè)實踐課程的教學(xué)體系進(jìn)行構(gòu)建，同時對相關(guān)理論教學(xué)體系進(jìn)行修訂，實現(xiàn)對相關(guān)實踐類課程的支撐。實踐課程以“機(jī)電液系統(tǒng)課程設(shè)計”為例，嚴(yán)格對標(biāo)機(jī)械電子工程專業(yè)畢業(yè)要求的指標(biāo)體系，從課設(shè)題目、反饋機(jī)制等方面構(gòu)建該實踐課程教學(xué)體系；相關(guān)理論課程以“機(jī)電控制工程基礎(chǔ)”為例，修訂課程大綱，將授課向綜合應(yīng)用方面?zhèn)戎兀捎镁€上線下混合的課堂教學(xué)模式。改革探索不僅使機(jī)械電子工程專業(yè)的畢業(yè)生具備了扎實理論知識，還具有一定的工程實踐能力，從而達(dá)到工程教育認(rèn)證下的畢業(yè)要求。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)；OBE；機(jī)械電子工程專業(yè)；實踐課程；理論課程

中圖分類號：G642""文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract：With"OBE"concept"as"the"core，guided"by"the"engineering"education"certification"of"MachineElectronic"Engineering"Speciality，combined"with"Internet"technology，this"paper"constructs"the"teaching"system"of"practical"courses"of"MachineElectronic"Speciality，and"revises"the"relevant"theoretical"teaching"system"to"support"relevant"practical"courses；The"practical"course"takes"\"Course"Design"of"Mechanical"and"Electrical"Hydraulic"Systems\""as"an"example，strictly"benchmarking"the"indicator"system"required"for"graduation"in"the"MachineElectronic"Engineering"Speciality，and"constructing"the"teaching"system"of"this"practical"course"from"the"aspects"of"course"design"topics，feedback"mechanisms，etc；Taking"\"Fundamentals"of"Mechanical"and"Electrical"Control"Engineering\""as"an"example，the"course"outline"has"been"revised"to"focus"on"comprehensive"application"and"adopt"a"blended"online"and"offline"classroom"teaching"mode；Through"reform"and"exploration，graduates"of"MachineElectronic"Engineering"Speciality"not"only"have"solid"theoretical"knowledge，but"also"possess"certain"engineering"practical"abilities，thus"meeting"the"graduation"requirements"under"engineering"education"certification.

Keywords：Internet；OBE；MachineElectronic"Engineering"Speciality；Practical"courses；Theoretical"courses

《中國制造2025》十大重點領(lǐng)域中，有五項與機(jī)械電子高度相關(guān)，包括高檔數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術(shù)船舶、先進(jìn)軌道交通裝備、農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備。機(jī)械電子工程專業(yè)以力學(xué)、機(jī)械工程、電子科學(xué)與技術(shù)、控制科學(xué)與工程為主干學(xué)科，重點學(xué)習(xí)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計、控制系統(tǒng)設(shè)計等學(xué)科方向所需要的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，是機(jī)械、電子、控制專業(yè)深度交叉的學(xué)科。其學(xué)科具有知識點豐富，涵蓋內(nèi)容廣與適應(yīng)范圍寬等特點，近年來隨著電子信息和自動控制技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)電系統(tǒng)正逐步向智能方向轉(zhuǎn)化，目前沒有涉及電控的純機(jī)械領(lǐng)域幾乎絕跡。這就使社會對具有機(jī)、電、控制能力的復(fù)合人才需求很大，然而，從就業(yè)市場了解到，畢業(yè)生一直是理論知識豐富，但綜合能力不足，極大地制約了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。造成這一現(xiàn)象的原因之一是高校理論與實踐教學(xué)相脫節(jié)。

具備機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計能力是國內(nèi)外高校機(jī)械電子工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的重點內(nèi)容，機(jī)械電子工程專業(yè)核心課程（包括機(jī)電液系統(tǒng)課程設(shè)計、機(jī)電工程綜合實驗、機(jī)電控制工程基礎(chǔ)、電液伺服與比例控制系統(tǒng)等）是支撐該能力的核心。已有學(xué)者對機(jī)械電子工程專業(yè)畢設(shè)指導(dǎo)制度、實驗教學(xué)、人才培養(yǎng)模式等進(jìn)行了研究。馮嵩［1］依據(jù)OBE教育理念，制定了機(jī)電類畢業(yè)設(shè)計聯(lián)合指導(dǎo)制度，并闡述了聯(lián)合指導(dǎo)制度的具體實施方案；朱學(xué)軍等［2］在機(jī)電實驗室引入了CDIO教育理念，并在實驗內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)考核等方面進(jìn)行了探索和實踐，并證明了基于CDIO專業(yè)實驗教學(xué)不僅加深了學(xué)生對專業(yè)基礎(chǔ)理論的理解，還培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力、團(tuán)隊溝通能力及創(chuàng)新能力；李麗麗等［3］將現(xiàn)有的實驗和課程設(shè)計改為課堂或課外的仿真實驗、實體實驗室實驗、實體實驗室的工程應(yīng)用實踐和綜合創(chuàng)新實踐；郭文靜等［4］針對應(yīng)用型本科機(jī)械電子工程專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)中出現(xiàn)的問題，通過引入OBE理念與項目式教育相結(jié)合，從教育模式、平臺建設(shè)等方面進(jìn)行探索；楊旗［5］將部分專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的理論與實踐教學(xué)內(nèi)容以大項目教學(xué)為主線進(jìn)行整合，主線以“計算機(jī)程序設(shè)計”為基礎(chǔ)，為后續(xù)課程提供軟件平臺支撐。

雖然已有上述學(xué)者對機(jī)械電子工程專業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式進(jìn)行了研究，但都是基于傳統(tǒng)技術(shù)條件下的教學(xué)改革。當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)滲透到各個行業(yè)，包括實驗設(shè)備領(lǐng)域，具有高效率的網(wǎng)絡(luò)化的實驗設(shè)備必將成為未來實驗設(shè)備的主流形式，隨著OBE教育理念及工程教育認(rèn)證在高校的普及，迫切需要對原有傳統(tǒng)的教學(xué)模式進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)，特別是對學(xué)生工程能力的培養(yǎng)與提升提出更高的要求。本文是以學(xué)生為中心，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及自主學(xué)習(xí)意識，通過以機(jī)械電子工程專業(yè)的工程教育認(rèn)證為導(dǎo)向，以O(shè)BE理念為核心，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對機(jī)械電子工程專業(yè)實踐與理論課程教學(xué)體系進(jìn)行構(gòu)建。

1"課程教學(xué)體系構(gòu)建路線圖

基于互聯(lián)網(wǎng)+OBE教育理念下面向機(jī)械電子工程專業(yè)實踐與理論課程教學(xué)體系構(gòu)建路線圖如右圖所示，畢業(yè)生的專業(yè)實踐能力的培養(yǎng)是畢業(yè)要求的核心，以學(xué)生為中心，采用閉環(huán)策略構(gòu)建課程體系。首先，明確學(xué)校定位和專業(yè)定位，根據(jù)工程教育認(rèn)證等要求明確機(jī)械電子工程專業(yè)的畢業(yè)要求，結(jié)合畢業(yè)要求，通過企業(yè)調(diào)研、往屆及在校學(xué)生問卷、督導(dǎo)反饋等方式統(tǒng)籌制定實踐課程的課程目標(biāo)所對應(yīng)的能力需求。根據(jù)實踐課程的課程目標(biāo)所體現(xiàn)的能力需求，通過網(wǎng)絡(luò)化實驗平臺，開發(fā)實驗項目或優(yōu)化原有實驗項目，做到實踐課程的階梯化開展，并對原有的教學(xué)方法進(jìn)行系統(tǒng)性改進(jìn)，基于此對實踐教學(xué)體系進(jìn)行重構(gòu)。然而實踐教學(xué)體系并非孤立存在，它既依賴于理論教學(xué)體系，又對理論教學(xué)體系起到了反哺的作用，以實踐教學(xué)體系作為基礎(chǔ)，從教學(xué)大綱、教學(xué)模式等方面修訂現(xiàn)有理論教學(xué)體系。為了獲得實踐課程的教學(xué)效果和理論課程對實踐課程支撐情況的精確反饋，通過行業(yè)專家、督導(dǎo)反饋、學(xué)生問卷、企業(yè)調(diào)研等方式形成反饋機(jī)制，最終形成不斷改進(jìn)的閉環(huán)式的實踐與理論課程教學(xué)體系。

2"實踐教學(xué)體系探索

機(jī)械電子工程專業(yè)的機(jī)電液一體化設(shè)計能力在畢業(yè)要求中占有重要的地位，以主要支撐課程“機(jī)電液系統(tǒng)課程設(shè)計”為例，根據(jù)學(xué)校定位、專業(yè)定位、工程教育認(rèn)證等要求明確機(jī)械電子工程專業(yè)的畢業(yè)要求。該門課畢業(yè)要求主要體現(xiàn)四個方面，分別是典型系統(tǒng)設(shè)計能力、評價機(jī)電液產(chǎn)品對環(huán)境及社會可持續(xù)發(fā)展的能力、團(tuán)隊協(xié)作能力、工程語言及文本等的表達(dá)能力。基于這四點畢業(yè)要求，制定出合理且具體的課程目標(biāo)，如下表所示。

根據(jù)課程目標(biāo)，將從以下三個方面對該門課教學(xué)體系進(jìn)行改革。

（1）重構(gòu)課設(shè)題目：依托互聯(lián)網(wǎng)實驗平臺，制定能在該平臺驗證設(shè)計效果的課設(shè)題目，向?qū)W生提供實驗臺的控制電路圖，引導(dǎo)學(xué)生將自己設(shè)計的機(jī)電液控制系統(tǒng)軟件部分在網(wǎng)絡(luò)化實驗平臺進(jìn)行測試，實行一人一題制，難度適中，主要滿足課程目標(biāo)3中學(xué)生能夠在團(tuán)隊中擔(dān)任負(fù)責(zé)人的要求。為訓(xùn)練學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力，要求學(xué)生在操作網(wǎng)絡(luò)化實驗平臺時分工協(xié)作，完成驗證性測試實驗，同時將課設(shè)題目內(nèi)容模塊化，及將課設(shè)題目分解為一個一個的技術(shù)專題或模塊，打通課程設(shè)計題目到畢業(yè)設(shè)計題目的有效銜接，為了滿足課程目標(biāo)1—4，將課程設(shè)計作為畢業(yè)設(shè)計的技術(shù)積累，做到從課程設(shè)計到畢業(yè)設(shè)計的階梯化開展。

（2）構(gòu)建反饋機(jī)制：為了獲得實踐課程的教學(xué)效果的精確反饋，通過督導(dǎo)反饋、學(xué)生問卷、企業(yè)調(diào)研等方式構(gòu)建綜合性反饋機(jī)制。

（3）教學(xué)方法創(chuàng)新：為了落實課程目標(biāo)的達(dá)成，結(jié)合OBE教育理念，需要對實踐教學(xué)方法進(jìn)行改革，采用以學(xué)生為中心的“教學(xué)+督學(xué)”的實踐課程教學(xué)法，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，在用中學(xué)，在學(xué)中用，解決實踐教學(xué)的效率及質(zhì)量問題。

3"理論教學(xué)體系探索

在實踐教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對綜合性理解知識掌握不足依然是制約學(xué)生實踐能力達(dá)成的關(guān)鍵因素。理論是實踐的基礎(chǔ)，單一的研究實踐教學(xué)是無法達(dá)到工程教育認(rèn)證背景下的畢業(yè)要求的，理論教學(xué)體系的構(gòu)建需結(jié)合OBE教育理念的逆向思維方式，明確后續(xù)實踐課程的實際能力需求，并結(jié)合實際的教學(xué)場景、教學(xué)設(shè)施、知識特點等要素進(jìn)行綜合考慮。理論教學(xué)場景主要以線下課堂教學(xué)為主要教學(xué)形式，教學(xué)設(shè)施主要是多媒體，知識特點主要包括基礎(chǔ)性原理與綜合性理解等知識，為了滿足實踐教學(xué)對綜合性能力的需求，以理論課程“機(jī)電控制工程基礎(chǔ)”為例，對其教學(xué)體系進(jìn)行以下四個方面的修訂。

（1）突出綜合性知識：以O(shè)BE教育理念的能力導(dǎo)向教育為指導(dǎo)，修改大綱的課時分配，在課時不能改變的前提下，壓縮基礎(chǔ)性知識的授課學(xué)時，制作對應(yīng)的知識點小視頻，發(fā)布在雨課堂等互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)平臺上，供學(xué)生課下學(xué)習(xí)。增加綜合性知識的學(xué)習(xí)時長，因為后續(xù)課程設(shè)計及畢業(yè)設(shè)計中的綜合設(shè)計能力主要以理論課程中的綜合性知識作為支撐，避免基礎(chǔ)理論占用過多課時，導(dǎo)致綜合知識的教學(xué)草草收場。

（2）項目式教學(xué)法：將課程知識點凝練并細(xì)化，教學(xué)中引入Matlab系統(tǒng)仿真軟件，結(jié)合OBE教育理念“以成果為目標(biāo)導(dǎo)向”，制定項目式作業(yè)，以成果展示的方式進(jìn)行考核打分，并計入平時成績。

（3）構(gòu)建反饋機(jī)制：為了獲得理論課程對實踐課程的支撐程度的精確反饋，通過督導(dǎo)反饋、學(xué)生問卷、企業(yè)調(diào)研等方式構(gòu)建綜合性反饋機(jī)制。

（4）重構(gòu)教學(xué)模式：以O(shè)BE理念為核心，以學(xué)生為本，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采用線上線下混合的課堂教學(xué)模式，理論課教學(xué)結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，利用網(wǎng)絡(luò)課程資源，幫助學(xué)生課前預(yù)習(xí)及課后復(fù)習(xí)較難的知識點;課堂上當(dāng)教師講到了抽象知識時，需要結(jié)合相應(yīng)的實踐環(huán)節(jié)幫助學(xué)生理解所學(xué)知識，也可利用互聯(lián)網(wǎng)實驗教學(xué)平臺構(gòu)建立體化教學(xué)及實驗場景，通過校內(nèi)網(wǎng)連接網(wǎng)絡(luò)化實驗設(shè)備，進(jìn)行隨堂在線實驗，幫助學(xué)生理解抽象知識點；學(xué)生在課下自主學(xué)習(xí)中遇到必須通過做實驗理解的知識時，學(xué)生可通過網(wǎng)絡(luò)化實驗教學(xué)平臺，實現(xiàn)遠(yuǎn)程實驗幫助學(xué)生方便理解所學(xué)知識。

結(jié)語

為了培養(yǎng)機(jī)械電子工程專業(yè)學(xué)生的機(jī)電液一體化綜合設(shè)計能力，團(tuán)隊負(fù)責(zé)與組織能力、溝通能力、機(jī)電液產(chǎn)品的評價能力，以O(shè)BE理念為核心，以成果為目標(biāo)導(dǎo)向，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對機(jī)械電子工程專業(yè)實踐課程“機(jī)電液系統(tǒng)課程設(shè)計”教學(xué)體系進(jìn)行構(gòu)建，同時對支撐該實踐課程的理論課“機(jī)電控制工程基礎(chǔ)”教學(xué)體系進(jìn)行修訂，確保理論教學(xué)體系對實踐教學(xué)體系的支撐，達(dá)到工程教育認(rèn)證下的畢業(yè)要求。通過對實踐與理論教學(xué)體系的構(gòu)建，機(jī)械電子工程專業(yè)的學(xué)生不但具備了扎實的理論知識，還具有了一定的工程實踐能力。

參考文獻(xiàn)：

［1］馮嵩.基于OBE的機(jī)電類畢業(yè)設(shè)計聯(lián)合指導(dǎo)制度研究［J］.科技風(fēng)，2022（07）：3234.

［2］朱學(xué)軍，張慶玲，李富娟，等.基于CDIO的機(jī)械電子工程專業(yè)實驗教學(xué)探索與實踐［J］.教學(xué)研究，2014，37（03）：104106.

［3］李麗麗，楊旗.基于OBE理念的機(jī)械電子工程專業(yè)應(yīng)用轉(zhuǎn)型研究［J］.林區(qū)教學(xué)，2021（07）：4851.

［4］郭文靜，羅文翠，吳曉紅，等.基于OBE理念下機(jī)械電子工程專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)模式的研究［J］.教育現(xiàn)代化，2020，7（33）：1316.

［5］楊旗.項目貫穿式的“計算機(jī)程序設(shè)計”一流課程建設(shè)：以機(jī)器人工程專業(yè)和機(jī)械電子工程專業(yè)教考分離及校際合作為例［J］.牡丹江教育學(xué)院學(xué)報，2021（11）：2830.

基金支持：1.陜西省“十四五”教育科學(xué)規(guī)劃2022年度課題：基于互聯(lián)網(wǎng)+OBE理念下面向機(jī)械電子工程專業(yè)實踐課程改革研究（項目編號：SGH22Y1497）；2.西安航空學(xué)院校級新工科研究與實踐項目：基于互聯(lián)網(wǎng)+成果驅(qū)動的《機(jī)電控制工程基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革與實踐（項目編號：23XGK2002）

作者簡介：王博（1984—"），男，漢族，陜西渭南人，碩士，講師，研究方向：液壓傳動與伺服控制、機(jī)電類專業(yè)課程教學(xué)改革與研究。