面向专业认证的机械类专业实践教学体系改革

2022-09-06陈红兵何辉波马永昌罗书强

装备制造技术 2022年5期

陈红兵，何辉波，马永昌，罗书强，李丽＊

（西南大学工程技术学院，重庆 400716)

0 引言

培养学生的实践能力是工程教育的重要任务，这是工程教育界形成的一种普遍共识。我国于2016 年加入《华盛顿协议》[1，2]。该协议是一种国际互认协议，它是一种全球工程教育界认可的工程教育质量保障制度，是实现国际互认的前提条件[3]。“以学生为中心”“成果导向”和“持续改进”是工程教育专业认证的基本理念。工程教育专业认证要求专业开设的课程、专业的师资队伍、专业的办学条件等都必须围绕培养学生的能力能够实现培养目标达成这一核心任务进行配置，而且还要建立持续改进机制，以确保教育质量的持续改进和提升。《工程教育认证标准》要求课程设置能够有力地支持毕业要求的实现，并且要求实践环节至少占总学分的20%以上[4]。2020 年，机械设计制造及其自动化专业成为我校第一个通过认证的专业，分析总结改革举措，期望对兄弟院校有一定借鉴意义。

1 面向工程专业认证的机械类专业实践教学的主要问题

培养学生的实践动手能力、工程综合素质和创新创业意识等只有通过大量的实践教学才能够实现。目前，工程教育实践教学存在以下几方面的问题[2，5-7]：

（1）实践教学没有得到足够重视。在制定培养方案的过程中，很多高校实行“大类招生，重基础、宽口径”，实践学时数被大幅压缩，导致学生亲自动手操作的机会减少，实践课以参观和讲解的形式居多。

（2）实践教学内容更新滞后，没有紧跟学科发展和产业发展。一方面，基础性的和验证性的教学内容过多，这些教学内容没有紧密结合实际工程背景，无法有效地把解决复杂工程问题融入到实践教学中，严重缺乏融合交叉学科知识的实践项目。另一方面，实践教学方法没有与时俱进，“微课”“翻转课堂”“项目驱动学习”“慕课（MOOC）”“虚拟实验”等没有得到推广应用。

（3）部分实践项目的教学目标对毕业要求指标的支撑作用较弱。有的实践教学项目对毕业要求指标点没有什么贡献，而有的毕业要求指标点又缺乏足够的实践项目来支撑。另外，一些实践项目的考核评价不科学、合理，难以对学生的学习进行有效评价。

（4）教师的实践经历不足。随着高校人事制度的深度改革，大量实验教学岗位要求硕士或博士，往往这些应聘者是从高校毕业就到高校就业了，缺乏工程实践经验。

2 工程专业认证标准对实践教学的要求

工程教育专业认证标准在课程体系设置中对工程实践与毕业设计（论文）提出了具体要求[4]：首先，工程实践和毕业设计（论文）的学分合计占本专业培养方案总学分的20%及以上。其次，实践教学课程的设置和教学内容要符合培养要求，要充分利用企业的工程背景，广泛开展校企合作、开展实习、实训，从而提高培养学生的实践能力和创新能力。再次，需要设置大量的、具有工程实际背景的毕业设计（论文）课题，通过解决实际问题，从而培养学生的工程意识和解决实际工程问题的能力。最后，要积极邀请生产企业的高级工程师或技术专家参与毕业设计（论文）的指导和答辩工作。由此可以看出，实践教学在工程教育专业认证标准中占有十分重要的地位。因此，需要结合培养目标和毕业要求，对以往开设的实践课程进行删减或增加，更新实践课程内容，删除落后的、过时的教学内容，增加先进的、最新的、符合学科发展和产业发展要求的实践教学内容。对毕业要求指标点进行合理的实践课程安排，明确实现方式，合理分配每门实践课程的权重。确保实践课程和毕业要求指标具有严密的量化关系，才便于毕业要求的量化评价，这样才能使实践教学课程设置具有根本性的依据。

3 构建面向工程专业认证的实践教学体系

3.1 制定面向工程专业认证的实践教学培养目标

工程专业认证制度明确要求专业培养目标应该符合学校的定位、适应经济社会发展的需要；培养目标应该体现学生毕业时能够达到的基本能力要求[4]。而且，具体的毕业要求指标点能够支撑培养目标的实现，专业的课程设置必须能够充分支撑毕业要求指标点的达成和培养目标的实现。因此，通过深入理解培养目标、毕业要求、课程体系三者之间的相互关系，根据培养目标制定恰当的毕业要求，根据毕业要求构建恰当的课程配置。本专业以工程教育专业认证制度的要求为指导，结合学校的定位和本地区的制造业发展现状及趋势，制定了实践教学培养目标，见表1。

表1 机械类专业的实践教学培养目标

3.2 构建全周期、多层次、多模块化的实践教学体系

在以往的实践教学体系设置过程中，实践环节的开设通常没有全盘考虑。根据制造业发展趋势以及学科发展现状，打破原有的实践教学内容，重新编制符合机械学科发展和产业发展需求的实践教学内容；结合新工科、智能制造等行业发展背景设置一系列全新的实践教学内容[6]。比如智能制造生产线、机器人（工业机器人、服务机器人、机器人维修）专题实践、虚拟仿真实验项目、数字化工厂项目、高端数控机床维修项目、工业互联网（机器视觉、智能传感器、工业以太网）、工业软件及数据处理系统（ERP/MES/DCS 等）、增材制造（3D 打印）、激光加工等实践教学内容。众所周知，学习知识应遵循循序渐进的原则，从基础到高级，从单一到综合，从简单到复杂，使学生逐步掌握适应岗位要求的工程能力[2]。以校内实验和实践为主，以校外实习为辅，构建全周期、多层次、多模块化的实践平台，如图1 所示。

图1 全周期、多层次、多模块化的实践教学体系

3.3 建立科学、合理的实践教学考核方式

目前，实践环节的考核通常缺乏科学的、合理的方式方法。现有的考核方式比较单一，缺乏系统性、科学性、多样性、不能精确地评价学生的学习效果。而且，以往的考核方式及成绩记录方式存在不合理之处，与毕业要求分解指标没有形成一一对应的关系。综上，实践教学考核方式应从以下几方面进行改革[7-9]。

（1）加强对学习过程的考察。需要加强对学生实践过程的全程评价，包括实验预习、考勤、实验操作、课堂提问等。

（2）增加考核方式的多样性。除了实验报告，还应当增加实验操作能力、分析问题的能力、解决问题的能力、沟通能力、团队协作能力等方面的评价。

（3）侧重考核解决实际问题的能力。让学生参与科研项目以及一些复杂的、综合性的实践项目、各种科技创新比赛等等，重点考核学生解决实际问题的能力，从而不断提高实践动手能力。

（4）加强团队能力和沟通能力的培养。团队能力和沟通能力是工程教育专业认证中一个重要的评价指标。比如，通过项目制的方式让学生组队参加完成一些科技创新项目或者课程设计实践，在项目实施过程中，使学生学会与其他团队成员以及老师之间的沟通和交流，从而加强沟通能力培养和团队能力建设。

3.4 加大实践教学投入及学生获奖情况

随着智能制造、机器人、大数据、物联网、人工智能等先进技术的发展，“机器换人”是制造业发展的趋势，为了紧跟时代的发展和产业发展趋势，我们必须及时更新实验仪器设备，增加相关实践教学内容，才能够培养真正符合产业发展需求的人才。近年来，我校对机械专业的实践教学条件进行了大量投入，2021年建成的新工科实验大楼有25000m2，采购的实验仪器设备约2000 万元，并且相继开设了相关实践教学项目。近3 年，学生参加各类科技竞赛活动，获得国家级一等奖7 项，省部级一等奖22 项，省部级二等奖48项。在2021 年，第七届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛全国总决赛中荣获金奖。第十四届“高教杯”全国大学生先进成图技术产品信息建模创新设计大赛，荣获个人全能一等奖2 项，二等奖1 项等。