工程教育专业认证下的机械基础实验课程改革

2016-07-27窦艳涛蔡晓君曹建树顾艳红

大学教育 2016年7期

窦艳涛+蔡晓君+曹建树+顾艳红

[摘要]工程教育专业认证下的机械基础实验课程改革，需要结合学校实际情况。针对机械基础实验系列课程可以提出以下改革措施：充实实验教学内容，实验项目革新；增加实验课程中设计性实验和创新性实验的比重，转变教学模式；借助“慕课”微课程视频、网络多媒体及微信群等现代交流工具，拓宽学生的学习空间；建立科学、合理的实验教学课程考核评价体系。教学实践效果表明，学生参加实验教学活动的主动性、积极性有了显著提高，发现问题、分析问题和解决问题的能力得到了显著增强。

[关键词]专业认证；机械基础实验；改革

[中图分类号] TU241 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）07-0142-03

我国工程界、教育界对工程教育专业认证制度已达成广泛的共识：建立完善的认证制度是实现我国工程教育全面、协调、可持续发展的迫切需要，能促进我国工程教育领域与国际接轨，显著提升相关产业的国际竞争力。[1] [2] [3]我国工程教育专业认证中对培养的学生提出了明确的毕业要求：“具有系统的工程实践学习经历，具备设计和实施工程实验的能力，能够对实验结果进行分析，掌握基本的创新方法，具有追求创新的态度和意识等。”[4]结合我国高校工程教育的发展现状，对其改革已刻不容缓。就目前来说，如何将工程教育改革战略、CDIO标准和能力培养目标通过具体的实践教学活动落实到学生的课程学习过程中，是工程教育改革的重点和难点。[5]机械基础实验课程作为机械基础系列课程（工程图学、工程材料、理论力学、材料力学、机械原理、机械设计、机械制造及互换性测量技术等）教学中的主要实践环节，机械基础实验是提高课程教学质量的重要手段，更是大学生提高工程素质与能力，实现知识向技能转化的重要平台。[6] [7]机械基础实验课程学习与实践能给学生提供综合性很强的基本实验技能训练，是培养学生机械设计、研究、开发能力的一个重要环节，对学生更好地理解理论知识、提高实验技能、培养产品创新设计意识等都有重要的意义。[8] [9] [10]

一、存在的主要问题

北京石油化工学院历来重视“实践育人”，尤其是近几年来，其对机械基础实验课程教学进行了大量的改革，取得了长足的进步和丰硕的成果。如实验教学课程独立设课，不再完全附属于理论课程；综合性、创新性实验项目、内容逐年更新，激发了学生的学习兴趣，提高了其独立完成实验项目的积极性、主动性。但总体看来依然存在不少问题：如实践教学的目标仍然以验证理论知识和掌握实验实训技能为主，对学生责任感、表达能力、创新能力和协作能力没有多方面的要求和考核指标，实践教学目标不合理；综合性设计性实验的比重依然较低，且实验项目单一，缺乏对多学科、多课程知识综合运用的新型实验项目内容；另外实验项目设置偏重于理论课程中知识点的演示与验证，缺乏对工程实际问题的关注与思考；课程的过程管理和监督缺位，教学评价流于形式，未形成准确、客观的实验教学考核考评办法。这些都大大降低了实践教学对学生的约束力和吸引力，从而无法保证实验教学的质量，使学生的主动性和创新性很难得到发挥。可见，对实验课程中的相关环节进行改革刻不容缓。[11] [12]

二、改革的思路及主要内容

以机械基础实验课程为载体，学生为主体，实验教师为主导，通过充实实验内容、创新实验项目、转变教学模式、构建考核体系等方法，结合现阶段国家工程教育认证要求，努力改变现有实验教学中的弊端，提高学生解决工程实践问题的能力，使其在工程产品设计中能以更加开阔的视野和思维方式，以考核促学习，考核与激励并重，充分调动学生学习的积极性、主动性。

（一）充实机械基础实验教学内容，通过实验内容的革新加强学生工程素质培养

在日常实验教学中，将实验内容、方法与工程实际紧密联系。首先，尽量在每项实验内容的讲授中引入与课程实验相关的典型工程实例，增强学生对课程所涉及知识点的工程实践应用背景的了解。另外，通过开发改进仪器装置，整合实验内容，使常规实验项目内容与工程实践更为贴近。例如将动平衡实验中通用待平衡转子用高度仿真按比例缩小的汽车车轮、轮毂、车轮整体，风扇、泵的叶轮、普通电机转子代替，采用现有实验系统对这些传动部件的平衡问题进行测试并矫正，增加实验内容的工程真实性等，这些贴近工程实际的实验项目改进更能激发并调动学生参与实验课程的积极性和主动性。我们在实验教学过程中注重培养学生的工程基础理论及解决工程实际问题的思维和方法，加强学生的工程素质培养。

（二）开发新实验，提高主动实验和创新实验的比重，转变教学模式，调动学生的积极性、主动性

综合性、创新性、设计性实验项目内容是工程教育中极为重要的组成部分，为克服传统演示型实验和验证型实验难以调动学生主动性和学习积极性的弱点，开设一批新的综合性、设计性、提高性、创新性实验项目，对激发学生的学习兴趣，拓展其专业视野，锻炼其专业能力都有事半功倍的效果。首先，建立“点面结合”的主动教学模式，提倡学有余力的学生在自主设计的“点”上进行创新，让学生自己设计实验对象，综合运用所学知识进行实验设计或撰写设计报告，实现“面”上创新。其次，建立“课内课外结合”的实践教学模式，将课内实验创意在课外延伸。例如在机构运动方案创新设计，轴系结构设计等试验中将方案设计放在课下完成，增加课后实验问题分析并提出机构或结构的创新性方案和总结，以加深学生对所学专业技术知识的理解，培养其独立工作和分析问题的能力，为后续课程的学习和毕业后从事机械工程的相关工作与研究打下良好的基础。同时应注意现代工程需要学科交叉和集成。这就要求工程师按照项目逻辑而不是学科逻辑开展工作，需要工程师团队运用不同学科的知识协同解决问题；要求工程师既具有所在工程领域的理论知识和实践能力，又具有沟通交流和团队协作的能力。因此，实验课程内容尝试采用“实验小组结合”的探究性实验模式，实验评分增加组内评分环节，以考查学生在组内实验中的领导力、参与度和组织协调能力等综合素质。

（三）制作“慕课”微课程视频，借助网络、微信等现代交流方式，拓宽学习空间

2012年起，慕课（MOOC）的先进理念开始席卷全球，其现已成为最流行的在线开放课程。[14] [15]在课程改革中制作“慕课”微课程视频，并利用学校的网络资源、计算机多媒体等实现教学内容、教学空间和教学时间的全面开放。通过线上学习，线下操作实践的方式来完成教学进程。线上学习主要包含课程视频制作、教学资料及习题内容整理上传以及课前课后的互动讨论，通过现有的教育在线系统及微信群通讯交流方式即能实现相关的功能。“慕课”背景下机械基础实验课程改革的实施，需要学生诚信、自主素质的提高。必须使学生重视每一次登录、点击、作业、答疑，同时可以采用同伴互评、教师课前提问的方法来主动约束规范学生的“慕课”学习过程，提高学习效果。线下操作，是指学生在教师的引导下独立完成实验项目内容。实验教师主要作为实验教学中问题的解答者和推进者而存在，作为一个聆听者、引导者、帮助者，他们给予学生充足的发展空间，从而充分调动学生动手实践的主观能动性，由学生自己去学习，去探索。

（四）建立科学的、合理的实验教学课程考核评价体系

目前，在机械基础实验课程教学中，主要是通过实验报告的水平来对学生的实验技能进行综合评价。很显然，实验报告并不能全面反映学生实验课程的真实完成情况，并且存在抄袭现象。这不仅不能真实、准确的反映学生的实验操作技能、投入程度及实验收获，而且会抑制学生的学习积极性及主动性。因此必须改变现有机械基础实验的教学成绩评定模式，研究出一套科学合理的机械基础实验的考核评价方法。图1为机械基础实验课程考核评价体系框图。

新型考核评价方法首先必须考虑对规定完成的实验项目内容进行客观、全面的评价。通常来说，实验项目的完成情况主要取决于三个方面，即实验准备，实验过程和实验结果分析与数据处理。因此，评价方法除应对实验报告进行量化评价外，还要对实验操作、分析、表达、实验习惯、科学态度等方面进行定性评价，同时还应采用自我评价、相互评价的方法来对实验方案的贡献情况，组员的团队合作意识与能力来进行考量。另外，考虑到实验过程中学生自主思考能力的培养和锻炼，在评价体系中增加了实验思考与附加项。最后在学期末实验课程结束后增加考试环节以强化学习效果。所考实验内容可分为基础性和提高性两类基础性题目，以课程中常规实验题目为主，有既定的实验步骤与方法，学生容易上手，难度低，但起评分也较低；提高性实验题目内容为教师根据工程实际设计拟定，其有一定深度及难度，但起评分也较高。考试前学生可根据自身情况自由分档，分档完成后题目由抽签决定。实验考试通过笔试、实际操作及实验数据处理分析三方面相结合的方式进行评定。实验考试成绩等于学生实验考试分数乘以实验题目起评分。而学生课程成绩综合所有实验项目评定成绩与实验考试成绩来确定。这样一方面可督促学生认真独立完成每次实验，对每次实验内容有更为清晰、准确的了解，并有效杜绝实验报告组内抄袭的不良现象；另一方面也可使教师对学生的综合素质有更为准确的判断，给出客观的评价，并激发学生的学习潜能，使其在实验教学实施过程中更主动、更热情、更独立，同时，更自觉地思考。

三、结语

工程教育专业认证是大势所趋，并且认证标准中已经明确了学生在工程教育的主体地位。机械基础实验课程是机械类各专业的一门重要专业基础课程，应面向机械类各专业工程教育认证的目标，以培养行业内认可的具有创新和综合设计能力及应用现代技术解决工程实验问题的复合型人才为导向，应更新教育理念，充实教学内容，丰富教育方法与手段，建立多元化的课程考核评价体系，以学生专业能力和综合素质的全面提升为目标来持续改进各教学环节。

通过机械基础实验课程的改革实践也证明，相关措施紧密结合国家工程教育认证要求，充分调动了学生主动学习和动手实践的积极性，提高了学生解决工程实践问题的能力，使其在工程产品设计中具有更加开阔的视野，这对二类本科院校高级工程应用型人才培养具有较好的借鉴作用。

[ 参考文献 ]

[1] 方峥.中国工程教育认证国际化之路——成为《华盛顿协议》预备成员之后[J].高等工程教育研究，2013（6）：72-76.

[2] 王娜.中国大陆高等工程教育专业认证的发展历程与展望[J].高等理科教育，2011（1）：64-67.

[3] 郑秀英，王海滨，姜广峰.以专业认证标准为指导，深化高等工程教育改革[J].高等工程教育研究，2011（5）：51-53，77.

[4] 韩晓燕，张彦通，王伟.高等工程教育专业认证研究综述[J].高等工程教育研究，2006（6）：6-10.

[5] 蒋宗礼.工程教育认证的特征、指标体系及与评估的比较[J].中国大学教学，2009（1）：36-38.

[6] 蔡晓君，傅水根，窦艳涛.依托教学实验基地构建工程实践教学新体系[J].实验技术与管理，2007（9）：125-127.

[7] 蔡晓君，刘湘晨，窦艳涛，等.机械基础实践教学新体系的改革与实践[J].实验室研究与探索，2015（1）：210-214.

[8] 王庆九，钟瑞明，顾大强.面向工程能力培养的机械基础实验教学方法探讨[J].实验室研究与探索，2011（11）：125-127，187.

[9] 郑蓓蓉，周晨，谢晓文，等.构建机械基础实验教学体系培养大学生创新能力[J].实验室研究与探索，2009（11）：137-139.

[10] 宋立权，何玉林，李成武，等.机械基础实验实践教学体系改革与实践[J].实验室研究与探索，2009（9）：88-91.