基于OBE的機械類專業基礎課程實踐教學體系建設

摘" 要：文章結合本校推進的機械制造及其自動化專業工程教育認證（OBE）工作，提出在工程教育專業背景下的基礎課程的工程化實踐教學體系建設與改革。但是，當前的實踐教學體系仍存在專業人才培養中知識學習與能力素質培養脫節的問題。對此，教師從基礎課程的實踐教學體系入手，搭建機械類基礎課程實踐教學平臺，達到提升機械類學生的工程實踐能力、職業素養能力，培養學生用創新意識和系統思維解決機械產品及生產系統中的復雜工程問題，提升工程項目的運作管理能力。

關鍵詞：工程教育認證;工程化;實踐教學體系

中圖分類號：G642" " 文獻標識碼：A" " 文章編號：1673-7164（2024）23-0193-04

工程教育專業認證已成為一種國際通用的工程類專業人才培養質量評估和保障制度。[1-2]石河子大學機械電氣工程學院機制專業認證工作2016年啟動，2019年通過專業認證申請、2020年撰寫自評報告，2021年7月完成認證工作，2023年完成中檢工作。工程教育專業認證理念是以“解決復雜工程問題”為導向，建立凸顯工程性與創新性的工程教育體系，達到回歸工程實踐目的。為實現創新型高素質工程人才的培養提供有效的方法，為推進教育教學改革提供動力，其強調以學生的學習成果為目標，反向構建教學框架，形成指導學生漸進式學習的“教—學”模式，從而達到提高教學質量的目的。[3-5]隨著工程教育的大眾化與普及化，以及對人才質量要求的提高，工程教育中存在的人才培養體系和制度的缺陷日益顯現。因此，探索滿足發展人才需求、提高工程人才培養質量的工程教育教學改革之路備受關注。

專業認證中實踐教學是應用型工程人才培養的重要環節，教學體系構建和持續改進等對實踐教學質量提出了新要求。針對機械工程人才培養問題，提出了基于成果導向的人才培養模式，按照專業認證人才培養目標，樹立“基礎+創新+實踐”的人才培養理念，結合我校地方特色經濟發展的產學研優勢，開展以培養“具有創新意識和專業能力的高素質機械工程人才”為目標的教學改革。

從具體的實踐教學出發，解決傳統實踐教學平臺中仍存在的以下問題。1. 傳統實踐教學的目標以驗證理論知識和掌握實驗實訓技能為主，各課程實驗項目以課程為單元，以滿足課堂教學目標為導向，而課程之間沒有建立系統的培養目標體系，實驗或實踐項目的培養任務不合理、不明確。2. 各實踐環節的開展主要圍繞獨立課程進行，體系不能前后銜接，也沒有系統連貫性，呈現“碎片化”，未能充分考慮能力培養的遞進關系。3. 雖然也開展第二課堂、各種學科競賽，但參與的人數相對較少，輻射面太窄，致使絕大部分學生在校期間不能得到系統的實踐訓練。學生知識應用不明確，用于解決實際問題的能力較差，實踐能力和科研創新能力較弱。

為解決課程自成體系、缺乏服務區域特色經濟產業以及復雜工程問題能力培養的問題，構建面向解決復雜工程問題的機械類專業全員全程育人平臺，搭建具有提高學生工程設計、綜合和創新能力的實踐教學體系。把教師的引導（教）與學生的自主（學）充分融合、理論課與實踐內容相融合、課程與課程之間相融合，以達到良好的實踐教學成果，從而實現培養具有區域特色的高素質機械工程專業人才目的。

一、變革教育理念，用兵團精神夯實課程思政建設

提出“思政教育+專業課”作為實踐教學改革指導思想。構建“兵團精神”融入專業課程+專業實踐環節+第二課堂的兵團精神育人實踐教學平臺。深挖課程思政元素，開展以“兵團精神”為鮮明特色的專業育人的教學改革。團隊教師緊緊抓住課堂教學與專業實踐環節主渠道，積極開展思政教學改革。課程組教師承擔的課程工程倫理，機械制造工藝學入選校級“思政課程”示范建設課程，互換性與測量技術基礎榮獲“兵團精神育人”思政課程和課程思政案例大賽一等獎。

基于“兵團精神”打造教師團隊的工程化背景。形成教學團隊教師進駐南北疆企業常態化，與生產企業保持密切的合作關系。學會用工程思維的方法思考和分析問題，積累工程教學案例，提升師資工程化能力，實現科教融合。團隊教師積極申報與承擔地方特色科研課題，以科研帶動教研，將科研新成果及時融入教學內容中，在豐富課堂教學內容的同時又能激發學生的學習興趣。教師結合科研項目研制本科教學試驗平臺，推動教師專業學術水平、科研向實際教學能力轉化力度加強。以科研項目為平臺開展本科實踐教學，以此提高學生的科技創新意識和實驗動手能力。

深挖與當地特色產業相關的復雜工程問題，構建工程化實踐體系，在實踐教學中解決復雜工程問題。實踐項目的工程化，依托校企協同共建的產學研合作平臺，拓展實踐教學內容，設置實踐教學項目，力保課程實踐內容的關聯性。實踐平臺的工程化，實現產教融合，建設校外創新實踐平臺，實習實訓基地，以完成對學生的專業應用能力、創新能力、工程研究能力的培養。

二、構建實踐教學體系，通過項目培養創新能力

第一，構建思政育人實踐教學平臺，將專業認證與思政教育有效融合，實施全員、全過程統領式屯墾戍邊精神的思政育人模式。提升石河子大學機械電氣工程學院機械類專業學生的專業競技力、可持續發展能力。把“兵團之屯墾戍邊精神”與課程思政元素相結合，融入課程和實踐等教育教學全過程，堅持四年培養不斷線。依托“棉花收獲與加工創新技術”創新團隊，研究區域特色農業設施和裝備，為學生提供學習指導、職業規劃、科研訓練等全面服務。組織學生前往南、北疆等邊遠地區開展教學實踐活動，厚值學生扎根邊疆、奉獻邊疆情懷，為當地特色產業經濟發展提供高素質工程技術應用型人才。

第二，建設產教融合、科教融合實踐教學平臺，拓展機械類專業校企聯合實踐基地。提高學生創新思維和工程實踐能力，營造有利于學生開展實踐的環境，與企業共建面向工程的實踐教學平臺。2018年以來，構筑與本專業相關的多個校內外實習實訓企業基地、學生科技創新平臺，支持培養學生專業應用能力、綜合創新能力。教師團隊根據當地農業特色產業，研制機械裝備試驗教學平臺，開展本科綜合、創新等實驗模塊，提高學生創新思維和工程實踐能力。

三、改革教學模式與方法，用任務激發學習興趣

第一，建設工程化實踐教學團隊、改革實踐教學方法，強化學生解決復雜工程問題的能力。專業教師與工程實驗中心教師積極承擔、參與當地企業科研項目，將教師教學團隊打造成具有較強工程背景的團隊。根據企業的需求，以教師與企業聯合完成的工程研究項目和學生創新創業項目為載體，依托校內實驗實訓平臺環境和校外聯合實踐基地，以任務驅動式教學，激發學生學習興趣，不斷增強學生的工程創新意識和實踐能力。積極組織、鼓勵學生主動參加大學生科技活動、競賽等各類項目，利用綜合項目鍛煉學生工程實踐能力。

第二，以任務驅動的“模塊+階段”進階式機械類專業實踐教學模式，培養學生解決復雜工程問題的思維及動手能力。根據學生認知和學習規律，結合復雜工程問題特征，將解決復雜工程問題能力的培養，按照層級遞進的方式分解為“工程基礎能力→專業應用能力→綜合創新能力”三個培養階段，融入專業實踐教育全過程。

第二，分別以“單元項目、綜合項目、創新項目”三層項目為載體，構建“設計、制造、綜合創新”三個實踐模塊。實施以項目驅動的三模塊三階段能力逐步達成的實踐教學模式，完成嵌入知識—能力—素質教學方法改革，達到機械類專業高素質工程技術人才培養目標。

第三，實施實踐項目任務工程化管理。實踐教學提出階段式教學模式，“自主分解任務/設計（學生）”—“互動討論（組內/組間）”—“自主實驗（學生）”—“總結改進（學生/教師）”。以學生為主，教師為輔完成，團隊分解任務，設計實驗方案、方案論證、進行實驗（或機具制作）、撰寫報告及答辯等環節。

四、解決的問題

工程化實踐教學體系的建設及改革以提升機械類學生的創新意識、工程實踐能力和職業素養為核心，解決了以下教學問題：

第一，基于石河子大學機械電氣工程學院機械制造及其自動化專業認證培養目標，并結合區域經濟發展制定基于“OBE”理念，融入兵團精神，打造具有工程背景的實踐教師團隊。通過教師科研項目以“任務驅動”教學模式研制具有當地特色產業機械裝備試驗平臺，并開展系統性的綜合實驗教學改革。結合研制試驗創新平臺，近年來共研制紅花采摘試驗平臺、高立式蘆葦沙障成柵試驗平臺、棉花采摘試驗平臺、發動機/ 變速箱試驗平臺 4個平臺，用來支撐機械原理、機械設計、互換性與測量技術基礎三門課程建設。開設課內案例、設計分析、創新項目。在機械原理與機械設計課程中，依托平臺增加轉軸結構設計、間歇機構、曲柄搖桿機構、帶傳動方案設計、凸輪機構設計、齒輪傳動方案設計、鏈傳動方案設計、帶傳動方案設計、連桿機構設計9個課內案例。在后續的互換性與測量技術基礎課程中開設設計間歇機構傳動性能、曲柄搖桿機構傳動性能、輥面磨損形貌測量、帶傳動機構傳動性能、凸輪機構傳動性能、空間曲面形貌測量、齒輪傳動性能、齒輪傳動傳遞效率、撓性傳動性能、撓性傳動傳遞效率10個分析案例。開設紅花采摘集攏機構設計、紅花采摘變速箱設計、蘆葦束孔隙機構設計、送絲機構設計、蘆葦成柵機構設計、采摘頭變速箱設計、棉花輸送平臺設計、采摘頭懸掛系統設計10個創新項目。通過將自主研制試驗平臺引入課內，激發學生學習興趣，為后續創新比賽夯實基礎。教師指導的創新項目獲得企業好評，學生完成“設施農業—溫室多功能噴霧比例打藥機”“羊體夾持及姿態調節裝置的設計”等第二課堂項目直接服務于企業，獲得好評。以此達到培養具備熱愛邊疆、創新精神的機械化裝備專業人才，解決我校機械類工程人才培養與區域經濟發展需求協調與適應的問題。

第二，通過構建“科教融合、產教融合”的實訓平臺，建立校外實踐基地群，改進和升級了實踐教學軟硬件條件，解決專業人才能力素質培養面臨的實踐教學內容與生產實際結合不夠緊密的問題。機械類實訓部分環節教學內容與解決工程實際問題的應用能力培養嚴重脫節，通過實訓平臺的整合構建，建立了以項目為載體，聘請校外導師為本科生做培訓，多平臺協同支持機械類專業高素質工程技術人才培養的新機制。以學生科創平臺為核心，實驗平臺、實習實訓平臺逐級推動，協同拓展的多維平臺育人機制，協同支持學生工程基礎能力→專業應用能力→綜合創新能力的進階式達成，滿足機械類專業高素質工程技術人才的培養要求。注重畢業要求和素質培養的達成，讓機械類專業學生在畢業時能夠具有用人單位所需要的知識、能力和素質，使學生能夠找準定位，更快地適應工作崗位。通過將自主研制實驗平臺引入課內，激發學生學習興趣，為后續創新比賽夯實基礎。教師指導的創新項目獲得企業好評，學生完成的“設施農業-溫室多功能噴霧比例打藥機”“羊體夾持及姿態調節裝置的設計”等畢業設計直接服務于企業，獲得好評。培養具備熱愛邊疆、創新精神的機械化裝備專業人才，解決學校機械類工程人才培養與區域經濟發展需求協調與適應的問題。

第三，通過在項目式實驗教學中嵌入“知識—能力—素質”教學方法改革，建造“三平臺、三結合、三層次”實踐教學體系，開展“全方位、常規化”四年制本科貫穿制學生課外創新活動，解決機械類工程專業人才培養中知識學習與能力素質培養相結合的問題，成為機制專業認證中學生達到畢業要求的重要支撐保障。使學生具備設計、搭建、調試、分析及解決機械工程實際問題的能力。

五、改革成效

第一，教師承擔的課程設計實施教學改革成效顯著。以學生為本，注重過程，符合專業認證的教學質量評價系統中，注重培養學生用系統思維解決機械產品及生產系統中復雜工程問題以及工程項目的運作管理能力要求。對機械設計及自動化專業通過認證工作，特別是實踐教學目標達成度有良好的支撐效果。

第二，有效將“兵團精神”思政元素與實踐課堂有機融合，團隊教師指導的創新項目、第二課堂項目具有區域特色產業特性。由此培養學生扎根邊疆、建設邊疆的情懷，解決區域特色產業機械裝備亟待解決的實際問題。

第三，通過搭建工程化實踐教學體系的三結合平臺，使學生創新能力顯著提升，各類科技競賽成績優異。在成果建設和推廣階段，該團隊教師積極指導學生參加各類學科競賽。在省賽和國賽的成圖大賽、機械設計創新大賽、3D大賽、挑戰杯大學生課外學術科技作品競賽、“互聯網+”大賽中獲得較好的成績。

六、結語

為堅持四年不斷線、全員全程培養學生工程實踐能力、學習能力、創新能力，培養學生的團隊精神，機械類基礎課程教研組按照課程方向與工程訓練中心共同組建機械設計制造團隊。本著“強基礎重細節、敏于設計創新、勤于工程實踐、兵團精神塑品格”核心的指導理念，大力提升實踐教學質量，對機械類專業基礎課程的理論教學和實踐教學進行改革，并付諸教學環節中。以此為基礎，該團隊教師依托大學提供的校級SRP、國家大學生創新創業計劃項目、“挑戰杯”競賽等學科競賽第二課堂的平臺，達到建設、發展第二課堂的目的，以賽促建提升學生第二課堂質量。將校外實習、實訓基地建設落在實處，該團隊教師積極與當地特色產業經濟企業對接，共與3家企業簽署共建協議。隨著“雙創”教育理念、專業認證工作的深入，該團隊教師致力于實踐教學改革、提升學科競賽質量、培養機械類專業高素質工程技術人才，取得了顯著的教學成果。

參考文獻：

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（責任編輯：羅欣）