基于工程教育专业认证的材控专业教学改革与实践

曹芳 肖光春 许崇海

摘  要：工程教育专业认证对高质量工程教育人才培养体系的建设具有重要意义。在工程教育专业认证先进的教育教学理念的指导下，结合材料成型与控制工程专业的特点，对其课程教学内容和教学方法、实验教学、评价体系、虚拟教学环境和教学资源建设等方面进行探讨与改进，真正做到以学生为中心，以成果导向教育理念为指导，激发学生学习的主动性和创造性，提高学生解决复杂工程问题的实践能力，从而达到进一步提高工程教育质量的目的。

关键词：工程教育专业认证;材控专业;教学改革

中图分类号：G642         文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2020）06-0132-03

Abstract： Engineering education professional certification has a great significance for the construction of highquality engineering education talent cultivation system. According to the characteristics of the material forming and control engineering， the teaching content， teaching methods， experimental teaching， evaluation system， virtual teaching environment and teaching resources construction are discussed and improved， under the guidance of the advanced education teaching idea of engineering education professional certification. While taking the student as the center and results-oriented education concept as the guidance， learning initiative and creativity of students are motivated， and practical ability of students to solve the complicated engineering problem is improved. The purpose of further improve the quality of engineering education is achieved.

Keywords： engineering education professional certification; material forming and control engineering major; teaching reform

工程教育专业认证是指专业认证机构针对高等教育机构开设的工程类专业教育实施的专门性认证[1]。针对目前高校教师教学、学生学习的现状及材料成型与控制工程专业课程的特点，应充分认识到工程教育专业认证对材控專业的重要意义，在其先进的教育教学理念的指导下，有力的推动材控专业课程的教学改革，明确教师在教学质量提升过程中的责任，不断提高教学能力，采用现代化的教学方法，把传统学习方式的优势和数字化学习的优势相结合[2]，构建能够充分体现出学生作为学习过程主体的主动性和创造性的学习平台，保证和提高工程教育人才培养质量，最终使材控专业学生的工程实践能力和创新水平得到提升。

一、材控专业传统教学模式

（一）理论课程主要以教师讲解为主，教学的主体是教师

材控专业传统的教学模式为：教师的讲授是所上理论课程的主要教学形式，教学手段仍以静态、二维的教学资源为主，教师成为作为课堂教学的主体，在授课过程中，较为注重理论知识的输出，而忽视了学生的接受程度，使学生学习的“质”和“量”都受到影响，因此，这种传统的教学模式不能从根本上体现“学生为本”的基本理念，导致学生无法提高学习兴趣，陷入被动学习、为考试达标而学的境况[3]。

工程教育认证强调的是一种以学生为中心，结果为导向的教育理念，其根本目的是考核“教育产出”，学生能学到什么，能提升哪种能力，而非“教育输入”，看教师教什么。为提高教学质量，需要教师在教学过程中，不断提高自身的教学能力，把传统教学方式中教师作为主体，转变为学生作为主体，从而能够更好的服务于材控专业人才的培养。

（二）实验项目受条件限制，成果导向效果不明显

材控专业课程理论性和实践性都很强，会有实验课、实践训练依附理论课，或有单独开设的综合实验课程。实验教学是高等教育教学过程中实践性教学的一个重要环节，在传统教学过程中，教师较为注重理论知识的培养，实验教学往往被认为是理论教学的辅助环节，而对于实验课程未能引起足够的重视，使教学体系缺乏完整性，同时也缺乏对学生素质、能力及创新精神培养的整体构思。因此，对于所学理论知识，学生不能较好的通过实验环节进行感性认识，无法更好的去理解所学知识，从而造成理论知识和实践活动相脱节[4]。

另外，由于材控专业自身特点，一部分实验项目高危险、高消耗、高成本以及实际操作难度较大，或者实验设备结构复杂，体积庞大并且价格昂贵，在实验操作时，学生如果出现失误，导致机器损坏，就会产生高额的维修费用以及较长的维护周期。并且在传统的实验教学中，基本上是“一对多”的实验教学模式，实验项目和内容会受到实验时间、实验场地或实验成本的限制，使得学生的动手机会相对比较少，直接造成学生参与度低，每位学生的学习效果和操作技能训练难以保证[5-6]，无法较好的体现工程教育专业认证的以学习成果为导向的核心理念。

二、以成果导向教育理念为指导，教学中充分发挥学生的主体作用

用成果导向教育理念指导工程教育改革具有现实意义，其强调的是学生通过学习能获得的学习成果，确保每个学生都能够在学习上获得成功[7]。因此，在材控专业教学中要选择更加适合学生主体，强调“以学生为中心”的教学内容和教学方法，才能真正激发学生的创造思维，使学生在学习的过程中能够做到理论联系实际，得到实际工程能力的培养。

（一）利用学校完善的现代化教学设备，丰富教学情景，优化教学过程

鉴于学生缺乏实际工程经验的现实情况，在教学过程中，遵循工程教育专业认证所强调的以学生为中心的教育理念，根据对学生的期望设计教学内容。同时，依照材控专业课程的特点，针对不同的教学内容，充分利用学校完善的多媒体教学设备，发挥现代化教学手段的优势，借助动画、视频等进行全方位、多角度讲解和动态演示，突出真实情境，吸引学生的注意力，提高学生学习的积极性，使学生能直观地理解课程的内容，熟悉课程内容的实际应用，从而使教学过程得到优化。

以材控专业模具类课程为例，由于模具结构形式多样，成型设备结构复杂，授课时通过三维化展示资源，学生可以直观的看到模具以及成型设备的三维构造，并通过对成型过程的动态仿真演示，学生可以观察零件的动态加工过程，掌握成型工艺过程，全方位的了解成型设备的内部结构及工作原理，从而激发学生学习相关知识的兴趣，显著提高教学效果。

（二）注重启发式、交互式教学，“教、学、练、做”有机融合

为了树立学生的主体地位，提高学生的学习兴趣，开展以学生为主体的教学活动。在教师的教学过程中，适时的加入讨论式、启发式、案例式、场景式等多种课堂教学方法，师生做到随时交流、互动，采用“项目导向，任务驱动”的教学模式，做到“教、学、练、做”有机融合，实现理论和实践一体化，引导学生进行多向思维，创造出学生能够从启发式思维到创造性思维的教学规律。进行知识讲解时，教师要做到循循善诱，举一反三，既是对已经学过的知识点进行回顾和复习，又让学生学习到了新的知识点，使学生自主创新、综合运用课程知识的能力能够得到锻炼。

讨论式课堂教学是开展双向交互式教学，可以培养与训练学生独立分析与思考问题的能力，从而发挥学生的主体作用。以“工程材料”课程为例，在讲解“机械制造中零件材料的选择”这一章节内容时，可以引出疑问：“汽车是日常生活最常用到的机械，你能否区分汽车各部件所用的材料？”让学生针对汽车材料的选择和使用、热处理工艺以及如何编写加工工艺路线分成小组展开讨论，通过组内成员以及小组之间的探讨，最终得到最佳的选材及工艺方案。这种教学方法确定了学生的主体地位，促进了学生的学习热情，加深了学生对相关知识点的理解。

案例式教学，可把企业生产一线现有技术及存在的问题引入到教学中。如“失效分析”课程讲解时，引入实例：某工厂生产的继电器，春天存放在仓库里，到秋天就发现大批继电器的弹簧片发生沿晶界断裂，经失效分析判定是氨引起的应力腐蚀开裂。但仓库里从来没有存放过能释放氨气的化学物质，因此，分析结论中的腐蚀介质还得不到证实。问题就出在把系统局限于仓库这个小环境。后来查明，在仓库大门南面附近的田野里有一个大鸡粪堆，是鸡粪放出的氨气经春、夏的南风送进仓库，提供了应力腐蚀必要的介质，引起了损坏。通过此案例，学生认识到在失效分析时要能够和更广的环境联系起来，否则就得不到正确的结论。通过相关的工程实例，让学生能够做到融会贯通，从而提升学生解决实际工程问题的能力。

（三）依托网络平台，共享教学资源

工程教育认证要求专业任课教师应在学生学习指导工作中发挥主力作用，结合课程教学开展学习指导工作，建立良好地师生沟通渠道，使学生在学习过程中遇到问题时能够方便地寻求帮助。因此，通过学校的网络学习平台、在线开放课堂MOOC慕课等，教师上传学习资源，学生可以随时随地获取课程资源，进行知识点的学习和复习。QQ群、微信群等也是目前师生交流的平台之一。这些平台有效地扩大了教学空间，实现了资源共享，也成为教师课下指导学生学习问题的一种有效手段，使更多的学生能够通过平台更好地进行个性化的学习，更好的掌握课程的相关知识。

（四）科研成果反哺教学，提高学生的工程应用能力

工程教育认证通用标准中指出，专业必须有明确、公开、可衡量的毕业要求，毕业要求应能支撑培养目标的达成。专业制定的毕业要求包括12项基本要求，其中多条内容强调要能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识应用于分析和解决复杂的工程问题，可以使用现代工具对复杂工程问题进行预测和模拟，以获得有效的结论。基于此，教师在教学过程中要将“素质”和“能力”作为培养目标，强调“问题分析”的方法论，将教学与科研成果相结合，使个人和团队的科研成果、工程项目转化，充分应用到理论教学的案例或者实验教学项目中，使教学内容具备良好的科学性、前沿性和实用性，达到培养学生的科学思维能力的目的。将科研成果反哺教学，可以开拓学生视野，提高学生的工程应用能力，锻炼学生参与科研的能力，为培养具有特色的应用型专业人才奠定坚实的基础。

（五）评价体系改革，提高学生的综合素质能力

工程教育专业认证理念认为评价的焦点是对学生学习效果的评价。而传统的材控专业课程考试模式由于受到学时、学习内容等因素的影响，基本都安排在一个学期期末或一门课程结束时进行，缺乏对学生学习全过程的考核，也就是说，课程考试是一种总结性评价，而不是诊断性评价。这既不利于教师根据考核结果及时调整教学内容和教学方法，也不利于发挥考试对学生的引導作用。这种评价方式增加了学生学习的功利性和目的性，普遍存在平时松懈、考前紧张、考后忘记的现象，不利于引导学生掌握良好的学习方法。因此，针对传统考试方式存在的问题，基于工程教育专业认证教育理念，以注重学生学习效果的评价为目标，以培养和强化学生的综合素质能力为目的，对考试内容及方法进行改革研究与探索，采取多元化的考核方式，真正使考试评价成为实现教育目标的一种有效手段。

在考核时增加课程小论文环节，在某些章节学习结束后，安排学生到相关的实习工厂进行观摩调研，对出现的实际问题进行讨论和分析，并找出行之有效的解决方法，然后以论文形式写出调查报告。学习过程中进行的讨论式、案例式等课堂教学，根据学生的表现量化成不同等级，给予学生不同的评价成绩。这种贯穿课堂始终的评价方式将极大的提升学生学习的兴趣，提高学生自主创新、综合运用专业知识的能力。

三、依托信息化技术，构建系统化的虚拟教学环境及教学资源

教育部《关于中央部门所属高校深化教育教学改革的指导意见》明确指出，具有学科专业优势和现代教育技术优势的高校，应着力推进信息技术与教育教学深度融合，推动线上线下混合式教学，推进以学生为中心的教与学方法变革。而对于理论性和实践性都很强的材控专业，系统化的虚拟教学环境及教学资源建设，也同时满足了工程教育专业认证通用标准中提出的学校要能够提供毕业所必需的基础设施的要求，包括为学生的实践活动、创新活动提供有效支持，为学生良好的开展课外活动、创新实践提供平台条件等内容。

（一）信息化教学平台建设

针对材控专业课程抽象、概念多、信息量大的特点，依托虚拟现实、网络和多媒体交互等现代技术，推进信息化教学平台建设，构建高度仿真和系统化的虚拟教学资源以及教学环境，将课程中比较抽象、复杂的理论知识用生动的3D动画和图像表现出来，学生可以更直观地理解和学习教学内容，激发学习兴趣。同时，将其应用到课程的评价考核方式中，建设包含多种题型的试题库以及在线考试系统，实现虚拟考试功能，方便学生对学习效果进行自我检验和测试。

（二）虚拟仿真实验教学项目建设

建设虚拟仿真实验教学项目，可以有效克服真实实验教学中的诸多局限因素，使具有高危、高成本、高消耗并且实际操作难度较大的实验项目能够顺利开展。虚拟仿真实验作为真实实验的有益补充，二者相结合的实验教学模式，可以弥补并提升实验教学效果，同时延伸课堂理论教学的功能，是实验教学模式的探索和改革。通过虚拟仿真实验，学生可以接受到更加系统的创新训练，提高自身的独立工作能力和创新能力。

（三）“第二课堂”建设

结合材控专业课程的特点，利用相关的设计软件开辟富有成效的“第二课堂”，引导学生多向思维，结合课程特点，充分讨论各种工艺、方案，创造出从启发式思维到创造性思维的教学规律。利用材控专业的优势，强化技能训练，组织学生积极参加各种相关竞赛，实现以赛促学、以赛促教，提高学生的动手能力。

四、基于工程教育专业认证的教学改革实践

齐鲁工业大学（山东省科学院）是山东省人民政府于2017年整合原齐鲁工业大学、山东省科学院等优质教育科研资源组建而成的省属重点高校。是首批山东特色名校工程学校，被主流媒体评为山东省“最具就业竞争力本科院校”、山东省十大“最具社会口碑学校”。学校机械与汽车工程学院下设机械制造及其自动化专业、材料成型及控制工程、工业设计等6大专业。机械制造及其自动化专业是山东省特色专业，山东省名校工程重点建设专业，山东省卓越工程师培养计划试点专业，山东省省级一流本科专业建设点，并获得山东省普通本科高校应用型人才培养专业发展支持计划资助，于2019年6月正式通过工程教育专业认证，在高质量工程教育人才培养的道路上又前进了一大步。以这次机械专业工程教育专业认证为契机，材控专业提出工程教育专业认证申请，并围绕材控专业的课程进行了教学内容及教学方法、评价体系等方面的改革，建设了部分课程的虚拟仿真教学平台，取得了较好的教学效果。

五、结束语

结合齐鲁工业大学（山东省科学院）实际情况，基于工程教育专业认证先进教育理念，对材控专业课程教学模式和方法进行了探讨。在教学过程中，始终贯彻成果导向教育理念，真正做到以学生为中心，以学生为主体，重视对全体学生学习成效的评价。通过采用多种先进的课堂教学方法，坚持科研成果反哺教学，改革评价体系，建设系统化的虚拟教学环境及教学资源，不断优化教学过程和教学内容，提高学生学习的主动性和创造性，培养学生自主学习和自主服务的能力，使学生在学习的过程中能够做到理论联系实际，得到实际工程能力的培养，从而达到进一步提高工程教育質量的目的。

齐鲁工业大学（山东省科学院）教研项目“新工科建设背景下机械类专业计算机软件类课程改革与实践”（编号：2019yb39）

参考文献：

[1]李志义.解析工程教育专业认证的持续改进理念[J].中国高等教育，2015（Z3）：33-35.

[2]余胜泉，路秋丽.网络环境下的混合式教学——一种新的教学模式[J].中国大学教学，2005（10）：50-56.

[3]王晓萍，刘玉玲，梁宜勇，等.“以学生为中心”的教法、学法、考法改革与实践[J].中国大学教学，2017（6）：73-76.

[4]张静婕，杜劲，郝甜妹.面向工程教育专业认证的机械专业实践教学模式改革[J].高教学刊，2018，6：114-116，119.

[5]黄玉霞，李艳荣，郭进伟.构建模具创新实验教学体系与实践[J].当代教育理论与实践，2017，9（3）：48-50.

[6]柳秉毅.应用型本科材料成型及控制工程专业人才培养的探索与实践[J].中国现代教育装备，2010，7：93-95.

[7]李志义.解析工程教育专业认证的成果导向理念[J].中国高等教育，2014（17）：7-10.