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基于工程教育认证下的机电专业课程教学改革与实践

作者:未知

  摘要:国际工程教育的核心理念强调专业教学设计和实施以学生接收教育后所取得的学习效果为导向,本文内容以培养目标和毕业要求为出发点,以《工程测试技术》课程为例,提出“两主式”教学理念,强化“以工程案例为主线”的研究性教学方法,构建了 “以测试系统设计为核心”的创新性设计能力培养方法,并建立了自主多样化的考评体系,最终确保实现学生综合能力的达成。
  关键词:工程教育;OBE;两主式;工程案例教学;创新性系统设计
  一、引言
  工程教育认证是对未来工程师所受专业教育按照一定标准开展的质量评价,其核心理念是学生中心(SC)是宗旨,体现在能否用“成果导向”的要求来引领,用“持续改进”的机制来保证;成果导向(OBE)是要求,服务于学生中心的宗旨,外化为对学生是否达成培养目标和毕业要求的评价,评价结果促进专业提升教育质量,使得学生中心的宗旨得已真正实现。
  《工程测试技术》是机械设计制造及其自动化、机械电子工程等专业的必修专业基础课,旨在使学生能够掌握解决复杂机械工程问题所需的现代测试技术的基本理论、方法和工程工具,初步具备运用测试技术进行机械工程中测试问题分析与解决的能力。由于涉及到的知识内容较为广泛,其综合性、抽象性较强,学生自主学习、主动探究以及学习自律性表现较差;且实践环节较少,阻碍学生进一步感性地接触实际测试环境,从而参加课外科技制作与竞赛的热情和水平不高,考评方式也不够多样化。鉴于上述多种在学生能力培养与达成上的问题存在,我们在教学内容与方法上进行了积极的改革探索与实践。
  二、教学内容改革
  1)提出并完善“两主式”的教学理念
  在本课程教学中,提出了“以学生为主”、“学生自主式学习”的“两主”教学理念。教育的目的在于充分挖掘每个被教育者的潜能,教学不仅仅是因材施教,而是应该以被教育者自己为主,全身心的投入其中。本课程以聚焦志、趣、激发潜能为导向,激发学生的内在驱动力,实现从志到趣到能力获得的目标,通过:①引奇激趣—打开创新的大门,遵从“问题引导”、“问题思考”、“需要的理论知识”、“可行的工程应用”、“创新点”的创造过程,实现了将理论知识的理解创新性地应用于实际工程;②诱导质疑—催生创新的萌芽,注意培养学生的求异思维,允许学生发表不同见解,思维的批判性养成创新思维,开展基于问题的研究性学习方式;③驰骋想象—挥动创新的翅膀,引入探究性教学方法,学生可以自由选择大作业或设计题目,组成项目团队,在开放实验室中自己动手,完成系统研究、开发、设计、制作、调试的全过程,增强工程实践能力、创新能力和个人素质,激发学生创新热情。
  工程教育体现在毕业要求中除了专业素质的培养还包括非专业素质的培养,因此在教學过程中,不仅通过兵器工业和日常生活中大量测试实例应用的分析要求学生了解工程与社会的关系;通过适当分析毕业后工作需求、市场需求促进学生形成良好的职业规范;还通过在教学环节中引入了省级精品资源共享网站、自制传感器录像、获国家级三等奖的微课视频、翻转课堂等不同教学手段,开阔本科生的学术眼界,激发他们的学习兴趣,使他们自觉自主的学习,学习秩序从他律到自律,最后形成良好自主学习和终身学习的意识,有不断学习和适应发展的能力。
  2)强化“以工程案例为主线“的研究性教学方法
  工程教育强调学生实践能力的培养,我们提出了“以工程案例为主线“的研究性教学模式。课程讲授时主要采用主讲重点和难点,提出工程案例,学生带着问题预习、查阅资料和书籍,带着提出的问题课堂研究和讨论,最后写出小论文或报告,这也可以说是“小论文、大课堂”的教学模式。很多工程案例采用教师主持或参与的横、纵向课题或自主研发产品,内容紧密结合机电工程测试技术,让学生能亲身体会实际工程背景,了解测试的机械结构如何与电子测量系统有机的结合。在课堂研讨时,通常采用一个学生讲解、其它学生补充、老师最后点评的方式,课堂气氛活跃。在个别情况下,还采用学生分组抢答竞争的形式,学生更有激情。
  3)构建了“以测试系统设计为核心”的创新性设计能力培养方法
  课程的研究对象是机械,手段是传感器和测试方法,因此围绕“以测试系统设计为核心”,从课堂教学、课堂讨论、大作业、开放性实验等环节突出和实施这一理念。在课堂教学中,让学生针对工程案例,设计自己认为合适的方法;在大作业中,通过自选题目,完成整体测试系统设计或搭建实物等。学生在上述环节中学会了合理地选用传感器,能够对机电结合的测试系统机械结构展开设计,能够针对工业与生活常见测试系统完成总体设计和详细设计。并将测试理论的学习和运用延伸到科技制作活动、毕业设计及科研项目等课外实践活动中,鼓励参加如挑战杯电子设计大赛、飞斯卡尔智能汽车大赛、机器人大赛、互联网+、机械创新大赛等,把具体问题交给学生,使学生在理论和实践的结合中不断思考、探索,把握测试理论的核心和体系,培养灵活运用所学知识分析解决复杂工程问题的创新实践能力。
  4)建立并实施自主多样化的考评体系
  工程教育体系下本专业毕业要求中要求学生能够承担多学科团队中负责人、团队成员及个体各自的角色和责任,并能与其他团队成员共享信息,合作共事。因此本课程根据自主式学习的特点,建立了对应的综合考评体系,总评成绩由基于设计的课堂研讨成绩、平时作业、大作业成绩和考试卷面成绩综合评定,综合地、全面地反映学生的学习和设计能力。尤其是其中的大作业成绩,遵循毕业要求中对学生个人能力与团队协作能力的要求,采用4-5人自愿组成小组并推荐组长,自选题目并通过教师审核,分工协作(包括查资料、方案选择、传感器和电路设计、编辑流程图、搭建实物、撰写报告、ppt制作、答辩等),学生自己给自己评分,最后进行小组答辩,教师根据答辩与报告(或实物)给出一个小组综合得分,最终再按照小组综合得分和参照个人在团队中的表现差异(自己给分)得出每位同学个人总评成绩。
  三、实施效果
  近几年本系教师指导的同学在全国三维数字化创新设计大赛、全国大学生机械创新设计大赛、“互联网+”大赛、机械行业卓工联盟毕业设计大赛、“台达杯”高校自动化设计大赛等科技竞赛中获得多项国家级和省级奖项。在工程教育理念下,本专业在几年的探索和不断实践中,逐渐形成了以学生实践与创新能力培养的产出效应为导向(OBE)的人才培养体系。
  参考文献
  [1]顾佩华等,基于“学习产出”(OBE)的工程教育模式——汕头大学的实践与探索,高等工程教育研究,2014年01期
  [2]王红军,面向工程教育专业认证的机械类专业创新型应用型人才培养模式改革与实践 教育教学论坛,2018年25期
  作者简介:王丽,西安工业大学机电工程学院机电系主任,副教授;王沁,西安工业大学机电工程学院机电系创新实验室教师,讲师。
  论文支持:校级教改项目17JGY05
  (作者单位:西安工业大学)
论文来源:《科学与技术》 2019年18期
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