工程教育环境下机械类专业课程体系优化

赵时璐，吴精诚，张 震，孙翠萍

（1.沈阳大学机械工程学院，辽宁 沈阳 110044；2.华晨宝马汽车有限公司涂装车间，辽宁 沈阳 110143）

1 引言

近年来，教育部提出了新工科建设，至2030年高校要形成世界一流的具有中国特色的教育新体系；至2050年高校要形成能引领全世界工程教育的中国模式，要成为全球的工程创新中心，要实现高质量人才的培养高地[1-4]。目前，国内各大高校均以通过工程教育认证的专业数量作为衡量高素质人才培养的一项重要评价指标。该工程教育认证是以培养目标及毕业出口作为专业性导向的评价，其核心任务是保证工科专业的毕业生能达到本行业认可的能力标准要求[5-6]，通过面向产出导向、多主体为中心以及持续性改进三大渠道，保证工程专业教育质量[7-9]。因此，基于OBE理念，遵循目标性、效率性及渐进性原则，针对机械设计与制造系列专业课程进行了体系优化，详细分析了面向产出的毕业要求达成的课程体系，多主体评价的教学模式，持续改进的考核反馈机制，其可为相关专业课程体系的修订提供重要参考。

2 构建面向产出的机械类专业课程评价体系

2.1 制定面向产出的机械类专业培养目标

工程教育环境下的机械类专业培养目标应该体现学生毕业五年左右能够达到的技术能力与操作水平，同时必须符合机械类专业体系的定位、顺应国内外科技发展的步伐、满足内外部多主体的需求。

自从2017年，机械设计与制造系列专业课程开始采用了OBE评价体系，并于（2018～2019）学年，对照工程教育认证通用标准和材料学科分委会补充标准的要求，进行了课程体系调整，形成了2019版的最新培养方案，构建了满足内外需求的培养目标，要求系统掌握机械设计与制造相关技术理论，熟练应用相关设备实践技能，并能分析解决复杂工程问题的能力，以适应社会经济发展需求的创新应用型人才。学生在毕业五年后，将在装备业、冶金业、新能源业、航空航天业等领域，从事先进机械制造工艺与设备设计、金属材料表面改性设计、金属材料的质量控制与检验等方面工作，并具有创新意识与实践能力。

2.2 机械类专业的毕业要求

在《工程教育专业认证通用标准》中，专业培养方案中的毕业要求清楚明确地反映了学生毕业五年左右甚至毕业时，能够具有广泛的理论知识、达到熟练的应用技能以及展现优良的社会协调素质[10]。

针对沈阳大学机械设计与制造系列专业课程体系的设置，可操作可衡量的毕业要求是能够利用基础专业知识分析并解决机械制造领域等复杂工程问题；能够设计满足特定需求的机械设计与制造工艺流程等系统方案问题；能够实践研究机械制造工艺及设备等创新项目问题；能够利用现代信息技术开发、模拟、预测机械设计与制造等前沿技术问题；能够合理评价机械设计与制造技术等对社会可持续发展的影响问题；能够撰写机械类及相关领域文稿报告的能力；能够自主学习、自主创新、自主应用的能力。

毕业要求达成情况可以通过调查问卷等形式间接评价，2016级机械专业毕业生毕业要求达成情况，如表1所示，评价结果为达成。

表1 毕业要求达成情况表Tab.1 Graduation Requirements Completion

2.3 优化支撑毕业要求的课程体系

根据“反向设计，正向实施”的原则，沈阳大学机械设计与制造系列专业根据培养方案中毕业要求指标点的要求，科学设置了面向“产出”的创新应用型专业课程体系。

机械类专业课程具有内容丰富、知识点众多等特点，在有限的课堂教学中，机械设计与制造系列专业课程体系的优化建设遵循了以下模式：（1）注重教学内容的前沿性。为适应社会发展对人才培养的要求，根据学科发展的最新动态，紧跟机械设计与制造技术发展的前沿，结合教师的科研项目，培养并激发学生们的实践应用能力。（2）注重教学形式的合理性。课堂教学的时间是有限的，教师应该采用有效的教学形式，在教学中合理分配重点与难点，快速地提高学生的学习效率与效果。（3）注重教学资源的共享性。培养方案中大量开设了机械设计与制造技术领域的网络精品课程，并实现了课程资源的开放共享。通过网络学习，能够加强学生对课堂内容的深刻理解，拓宽学生的专业视角与广度。（4）注重实验教学的模拟性。机械类专业实验教学采用了实地操作与模拟仿真的并行混合方式，其明显降低了购置与维护实验设备的费用，也减少了教师的教学工作量，同时更利于提高学生全面认识和操作仪器设备的能力，大幅度改善了实验教学质量。

2.4 评价机械类专业的教学体系

该课程体系采用了多主体评价模式，形成了高效高能、面向产出、持续改进的机械设计与制造专业课程优化体系。基于“产出”的能力培养和评价的合理性，确定了课程教学大纲及指标点能力的课程目标，设计了有效高能的教学任务，大幅度增加了实践教学与项目设计环节的比重，确定了考核方式和考核内容的覆盖面，这为机械类专业教学体系的合理化评价奠定了坚实的理论基础。以其中的考试环节为例，各个阶段考核内容及方式的数据合理性审查过程，如表2所示。

表2 考试环节的数据合理性审查Tab.2 Examination Data Rationality Review

3 构建多主体评价的教学模式

由于传统的毕业要求达成度评价是基于课程考核成绩而进行的分析，其单一形式固然存在很大的弊端。沈阳大学机械设计与制造系列专业将学生主体、教师主体、毕业生主体以及用人单位主体等均作为了评价对象，从而构建出全面客观评价的机械设计与制造系列专业课程优化体系。

3.1 学生主体自评

在教学新模式下，使用了基于慕课网络与课堂面授相结合的新型混合式教学模式，彻底摆脱了以教师为主体的填鸭式教学模式，体现了“学生主体自评”的特点，大大地激发了学生自主学习的热情。

同时，教学网络平台依托“超星学习通”、“学堂在线”、“中国大学慕课”等精品课程，并自建了大量的网络精品课程。教师们通过网络可以进行高效高质的线上教学，并能快捷便利地提供24h课程难点答疑。同时教师能够根据系统后台的数据分析，即时了解学生们对重点内容的掌握情况。学生可以进行网上作业、测验、讨论，充分利用教学资源进行课后自学。网络教学内容具有可重播的优势，因此学生可以对重难点内容进行反复学习钻研。另外，学生也可以利用网络对课堂未展开的复杂工程问题领域知识进行拓展学习，了解学科发展趋势，提升知识的应用能力。

面授课堂教学是以教师讲授为主体环节，其良好的教学氛围体现为教师的有效激励、课堂的激烈讨论以及学生的自主探索。机械类专业课程除了要求学生掌握较强的理论知识外，更重要的是要求学生们熟练应用相关工程技术。因此，教师应该合理调整面授课堂的教学形式，将理论知识适时有效地融入实际工程应用中。教师也可以结合自己相关的科研工作，向学生们介绍科研前沿成果，并鼓励和引导学生们加入科研项目的研究中，以提高其创新应用能力。

因此，互动式线上教学与启发式线下教学的有效结合，使学生真正成为了教学与评价的主体，有效地培养了学生们自主学习的习惯与热情。

3.2 教师主体他评

在传统教学体系下，从教师的角度分析，教师主要关注“教”，而较少关注“学”；从学生的角度分析，在以“教”为核心的导向下，机械类专业的学生按照“教”的模式完成“学”，难以获得满足目前毕业要求的创新应用能力。但在优化的教学体系中，“教”与“学”不是独立存在的，而应是相辅相成、互相促进的关系，教学目的就是要培养出高素质高水平的创新应用型人才。

因此，沈阳大学机械设计与制造系列专业课程构建了以学生为主体，同时兼顾以教师为主体的高人性化教学体系。教师处于主导地位，围绕教学效果的提升，提出了一系列改革措施，如工程案例[11]、项目制[12]、行动导向[13]、翻转课堂[14]、工学结合[15]、成果导向[16]等。在教学方式上，课程体系体现了探索性和开放性，使学生通过与教师的探讨，主动掌握理论知识，主动应用实践技能，主动了解最新发展动态，主动提高分析解决问题能力。

3.3 毕业生与用人单位广评

在教学模式上，首先分析机械设计与制造系列专业课程所需的职业岗位必备知识、职业素质能力要求，以此构建机械类系列专业课程内容体系框架；其次分析确定岗位核心能力，设计课程的理论教学与实践教学方案；最后根据实践教学需求，采用多形式的实践教学方式，使教学体系模块化融入课程教学过程中，与理论模块相对应。

认证标准要求学生要有较高的工程技术能力、社会能力及个人素质，因此新的教学体系设计要加强各种专业证书教育、专项培训、综合竞赛、科技与文化活动教育，以提高学生综合能力的训练和专业外延知识的拓展，全面陶冶与提升学生的精神气质和身心品质。围绕岗位核心能力设计的教学模式，在内容上体现基础、专业、职业、综合、创新等依次递进；在能力上体现基本技能、专业技能、职业技能、创新技能等逐步提高。

4 构建以持续改进为目的的考核反馈机制

在机械设计与制造系列专业课程教学活动中，衡量教学目标的实现情况不仅要利用过程化考核与评价的方式，更应该利用课程质量的持续性评价机制，其优化过程应该是一个不断分析、评价、反馈、修正、改善的动态过程。通过定期开展调查问卷形式，尤其是向用人单位索要毕业五年左右甚至刚毕业学生的应用能力调查、创新能力检测及综合素养分析。其形式可以充分分析教学目标的准确性、具体性与合理性、教学内容的难易性、容量性与兴趣性，教学过程的主动性、生动性与多元性，从而进行课程体系的修正与改进。课程体系还应该根据过程化考核和评价结果进行反馈，及时改进教学过程中的不足方面，并提出持续性改进意见，确保相应课程指标点的达成。通过建立合理的反馈机制，可以及时发现教学质量问题，从而提高学生的综合应用与创新能力。因此，“分析—评价—反馈—修正—改善”成为闭环的教学体系反馈系统，而持续改进已成为一项必须坚持的教学任务。

5 结语

在工程教育认证的“面向产出”、“以多主体为中心”和“持续改进”的理念指导下，按照能够解决复杂工程问题能力的培养目标，构建了开放式、多元化、多维度、任务驱动、自主实践的机械类专业工程教育课程体系，这从根本上解决了传统教学体系与培养学生创新应用能力相脱节的问题。理论基础实、专业技能精、综合能力强、发展后劲足的创新型应用人才培养模式，能有助于高素质人才的培养，服务于地方产业转型与升级。