工程教育機(jī)械類專業(yè)課程實(shí)踐研究

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長沙理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)及其現(xiàn)狀符合《工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)（試行）》的通用標(biāo)準(zhǔn)和專業(yè)補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)，能滿足基于工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的本科教育工作。但是通過工程教育認(rèn)證工作發(fā)現(xiàn)，專業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)建設(shè)還存在一些不足：（1）仍采用“課內(nèi)實(shí)驗(yàn)”“課程設(shè)計(jì)”或“實(shí)習(xí)教學(xué)”的傳統(tǒng)模式，實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容大都是重復(fù)或羅列以往的教學(xué)內(nèi)容和理論知識(shí)，沒有系統(tǒng)地把工程、科研項(xiàng)目融入到實(shí)踐教學(xué)中，工程背景不強(qiáng)、綜合訓(xùn)練程度不夠；（2）教學(xué)方法上基本上仍舊是教師指定，學(xué)生跟從的“被動(dòng)參與學(xué)習(xí)”模式；（3）成績(jī)考核主要采用平時(shí)成績(jī)40%+實(shí)踐報(bào)告成績(jī)60%的單一計(jì)分方式。上述不足會(huì)導(dǎo)致學(xué)生對(duì)機(jī)械類專業(yè)知識(shí)理解不透徹，實(shí)踐動(dòng)手能力偏差，學(xué)習(xí)重結(jié)果輕過程。為彌補(bǔ)上述不足，學(xué)院專門制定了相關(guān)政策、辦法鼓勵(lì)教師積極進(jìn)行教育教改研究。在此背景下，本文以“機(jī)電控制技術(shù)實(shí)習(xí)”教學(xué)實(shí)踐為改革突破口，就如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)化機(jī)械類專業(yè)實(shí)踐課程的工程應(yīng)用能力進(jìn)行探索。

一《工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)（試行）》對(duì)機(jī)械類專業(yè)的培養(yǎng)要求

機(jī)械工程本科專業(yè)認(rèn)證在于從整體上評(píng)價(jià)學(xué)生的質(zhì)量和畢業(yè)生的狀況。學(xué)校成功地達(dá)到了專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)與否，應(yīng)檢驗(yàn)其畢業(yè)生能否具有以下知識(shí)和能力[2]：（1）知識(shí)要求：掌握機(jī)械工程、機(jī)械學(xué)科的基本理論、基本知識(shí)，掌握必要的工程基礎(chǔ)知識(shí)。（2）能力要求：具有數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和機(jī)械工程科學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力；具有制訂實(shí)驗(yàn)方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析和解釋數(shù)據(jù)的能力；具有制圖、計(jì)算、測(cè)試、調(diào)研、查閱文獻(xiàn)和基本工藝操作等基本技能和較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。（3）工程要求：具有設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)、部件和過程的能力；具有對(duì)于機(jī)械工程問題進(jìn)行系統(tǒng)表達(dá)、建立模型、分析求解和論證的能力；具有在機(jī)械工程實(shí)踐中初步掌握并使用各種技術(shù)、技能和現(xiàn)代化工程工具的能力。（4）特別要求：知識(shí)面寬廣，并具有應(yīng)對(duì)現(xiàn)代社會(huì)問題的知識(shí)，進(jìn)而足以認(rèn)識(shí)機(jī)械工程對(duì)于世界和社會(huì)影響的能力。從上述要求可看出，在教學(xué)過程中，知識(shí)不能僅僅以定型的形式呈現(xiàn)給學(xué)生，更大程度上需要學(xué)生自己在解決問題中去有所“發(fā)現(xiàn)”，但其存在“短時(shí)間內(nèi)難有所獲”的局限性。要形成對(duì)知識(shí)的理解，使探究所得知識(shí)與其他相關(guān)知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系形成一定的知識(shí)結(jié)構(gòu)，必須有內(nèi)化的過程中，即接受學(xué)習(xí)的意義建構(gòu)過程?？梢姡處熢谡n程教學(xué)過程中，尤其是實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)過程中，要適度平衡探究式學(xué)習(xí)和接受式學(xué)習(xí)中接受和探究成分的相互滲透，針對(duì)不同的課程知識(shí)及技能要點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生將探究的方式與其他方式結(jié)合起來，以收到最佳的學(xué)習(xí)效果。

二基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的實(shí)踐教學(xué)實(shí)施方案

筆者在執(zhí)教“機(jī)電控制技術(shù)實(shí)習(xí)”過程中，采用了如下圖1所示的以“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”為導(dǎo)向的探究式-接受式復(fù)合教學(xué)法，將教學(xué)工作的三大核心教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式及考核方法設(shè)計(jì)成一個(gè)具有自適應(yīng)能力的反饋閉環(huán)系統(tǒng)，取得了良好的教學(xué)效果。

1教學(xué)內(nèi)容

本方案教學(xué)內(nèi)容的核心是建立合適的“項(xiàng)目庫”。其評(píng)價(jià)指標(biāo)包括項(xiàng)目?jī)?nèi)容的豐富性、工程背景的濃厚性、理論與實(shí)踐結(jié)合訓(xùn)練的綜合性、以及《工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)（試行）》的達(dá)標(biāo)度。“項(xiàng)目庫建設(shè)”的主體既可以是授課組老師，也可以是學(xué)生自己；項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方法是先解析課程的知識(shí)及技能要求，再設(shè)計(jì)一系列包含要素盡可能多的系統(tǒng)性項(xiàng)目群，使學(xué)生在探究項(xiàng)目的過程中真正強(qiáng)化其機(jī)電控制技術(shù)的工程應(yīng)用能力。項(xiàng)目區(qū)分常規(guī)性和創(chuàng)新性的目的在于建立能力分層和激勵(lì)機(jī)制，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行良性競(jìng)爭(zhēng)，創(chuàng)新性項(xiàng)目競(jìng)標(biāo)主要比較學(xué)生申報(bào)書中的技術(shù)文獻(xiàn)綜述深度，以及技術(shù)方案的優(yōu)劣。

2教學(xué)方式

教學(xué)方式上，建立“探究式學(xué)習(xí)與接受式學(xué)習(xí)的耦合教學(xué)機(jī)制”是其核心，重點(diǎn)要解決好探究式學(xué)習(xí)和接受式學(xué)習(xí)相互滲透過程中的“度”和“界”?？深惐鹊睦邮?，現(xiàn)在眾多高校試圖通過要求理工科學(xué)生選修一些屬于人文科學(xué)的課程來解決“專門化”的傾向問題。然而，正如一般系統(tǒng)論的創(chuàng)始人貝塔朗菲所指出的，增加或者“并列”各種不同方面的課程，既培養(yǎng)不出“素養(yǎng)”，也帶不來“通才”教育?？尚械霓k法是一方面夯實(shí)工科通識(shí)基礎(chǔ)，為學(xué)生提供與工程專業(yè)關(guān)聯(lián)的人文社科類課程，把工程活動(dòng)所涉及的知識(shí)融會(huì)貫通地傳授給學(xué)生；另一方面將項(xiàng)目式教學(xué)方法應(yīng)用于傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中，共享產(chǎn)學(xué)合作課題，創(chuàng)新課程內(nèi)容，調(diào)整課程結(jié)構(gòu)，以集成方式綜合培養(yǎng)學(xué)生的工程能力。教學(xué)方式選擇的首要原則應(yīng)是為學(xué)生創(chuàng)造自主協(xié)作的學(xué)習(xí)環(huán)境和多元互動(dòng)的交流機(jī)制，具體實(shí)施時(shí)要“因人而異”、“因地制宜”。善于借鑒同行們的教學(xué)實(shí)踐成果為己所用：CDIO工程教育模式強(qiáng)調(diào)以主動(dòng)的、實(shí)踐的及課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程，反映了系統(tǒng)論中整體性、結(jié)構(gòu)性、層次性的特征[3]；學(xué)生的科學(xué)思維發(fā)展才是科學(xué)探究活動(dòng)的核心，采用模型/模型化為基礎(chǔ)的科學(xué)教學(xué)法，不僅可以使學(xué)生的科學(xué)思考顯性化，便于教師進(jìn)一步理解學(xué)生的心智變化，而且為師生之間的相互作用提供了互動(dòng)載體[4]；運(yùn)用“新三論”（耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同學(xué)、超循環(huán)理論）設(shè)計(jì)教學(xué)方式，通過其“整體性”、“非線性”、“協(xié)同性”、“漲落性”和“開放性”等五個(gè)系統(tǒng)方法特征去滿足認(rèn)知、情感和動(dòng)作技能等方面的教學(xué)要求[5]；基于直覺性、連結(jié)性和發(fā)射性三項(xiàng)基本特性設(shè)計(jì)本科教學(xué)知識(shí)傳播和創(chuàng)新機(jī)制，以“問題”為核心，理清學(xué)生、教師和多媒體在人機(jī)交流和人際交互三角關(guān)系中的角色扮演與實(shí)施策略，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)全腦思維[6]；“翻轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)”可充分利用學(xué)生的業(yè)余時(shí)間實(shí)現(xiàn)知識(shí)接受，而課堂時(shí)間則用于知識(shí)內(nèi)化，使多種學(xué)習(xí)方式的并存成為可能[7]。

3考核方法

“實(shí)踐環(huán)節(jié)考核”要實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)體系與培養(yǎng)目標(biāo)的協(xié)同，這也是本方案中“教學(xué)效果分析”的重要工作之一。評(píng)價(jià)目的不僅在于激活教學(xué)活動(dòng)，而且要促進(jìn)學(xué)生獨(dú)特的學(xué)習(xí)方法與思維方式的形成，促進(jìn)學(xué)生工程能力的提升；評(píng)價(jià)指標(biāo)的設(shè)置應(yīng)緊密結(jié)合《工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)（試行）》的培養(yǎng)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化和多元化；評(píng)價(jià)內(nèi)容要指向?qū)W生學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)成果質(zhì)量及成果分享能力等方面，可分別占40%、30%、30%的分值比重。學(xué)習(xí)態(tài)度的考核旨在引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮自身的主動(dòng)意識(shí)和創(chuàng)新精神，建立既重過程又重結(jié)果的良好學(xué)風(fēng)。學(xué)習(xí)成果質(zhì)量可從學(xué)生實(shí)踐過程中的知識(shí)和技能積累、項(xiàng)目進(jìn)度和深度等多方面評(píng)定。成果分享能力考核可采用全體學(xué)生參加的“項(xiàng)目成果答辯”形式，實(shí)現(xiàn)短時(shí)內(nèi)不同項(xiàng)目間的技術(shù)交流與知識(shí)傳播?？傊?，本文所用方法緊緊圍繞學(xué)生主體、理論與實(shí)踐相結(jié)合、充分發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性和創(chuàng)新意識(shí)等四條主線，基于“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”探究式-接受式復(fù)合教學(xué)理念組織實(shí)踐教學(xué)，將機(jī)電傳動(dòng)控制類課程理論知識(shí)與實(shí)踐技能有機(jī)地結(jié)合起來，使學(xué)生充分參與到從項(xiàng)目方案制定到項(xiàng)目實(shí)施、項(xiàng)目攻關(guān)、項(xiàng)目成果分享的全過程，較好地達(dá)到了優(yōu)化機(jī)電傳動(dòng)控制課程教學(xué)體系、知識(shí)結(jié)構(gòu)和技能培養(yǎng)要素，全面培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、解決問題的能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的目的。期望本教學(xué)成果對(duì)講授其他機(jī)械類專業(yè)實(shí)踐課程的同行有一定的借鑒意義和移植價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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[7]秦?zé)槦?翻轉(zhuǎn)學(xué)習(xí):課堂教學(xué)改革的新范式[J].電化教育研究,2013(8)：84-90.

作者：陳耿彪 杜榮華 單位：長沙理工大學(xué)汽車與機(jī)械工程學(xué)院