工程教育专业认证背景下的液压与气压传动课程实验教学改革

摘 要：在全国各高校普遍开展工程教育专业认证的大背景下，笔者结合本校液压与气压传动课程的具体教学实践情况，针对存在的问题，通过分析工程教育专业认证标准，重新明确实验教学目标，以目标达成为导向，反向设计，从实验内容安排，实验课堂教学的方法，实验成绩的评定机制，实验教学反馈机制等方面进行了具体的改革。有效地提高了学生在实验中的主动参与度，增强了学生的创新意识，强化了工程实践能力，也有利于教师对学生能力形成情况的更全面的监控。文章所提出的具体的教学改革举措，也可供同类院校实验课程的教学改革参考使用。

关键词：工程教育专业认证 液压与气压传动 实验教学 能力形成

液压与气压传动是一种以液体或气体为工作介质实现传动控制的技术，以其传动平稳，结构紧凑，便于实现低速大扭矩传动、无级调速和过载保护等特点而在制造设备和工程装备中有重要作用[1]。因此，液压与气压传动也成了智能制造，材料成型、机械设计制造等制造类专业的一门共同的专业基础课。为了让学生真正具备在实际工作中设计、调试液压与气压系统的能力，实验教学在该课程的教学中具有不可或缺的作用。

我国正式加入华盛顿协议后工程教育专业认证在全国各高校迅速铺开。这既是实现我国工程教育和工程师资格认定走向国际的必由之路，也是保障我国工程教育质量的必要举措[2]。工程教育专业认证对毕业生提出了12条通用毕业标准[3]，这要求我们对照这12条标准重新设计课程目标，理清课程目标对毕业标准的支撑关系。同时，工程教育专业认证完全接受成果导向教育（Outcome-based Education，OBE）的理念的指导，这要求我们在教学中应以学生的目标达成为导向，反向设计教学[4]。具体来说就是一方面要结合课程目标为学生设计有阶梯，有挑战性的目标，另一方面在教学中要以学生为中心，让不同学生在不同时期都能找到合适的阶梯性目标，充分体验学习与目标达成的过程。

本文以液压与气压传动课程的实验教学为例，结合本校的具体实验教学现状，在理解工程教育专业认证的要求的基础上，对其内容安排，教学方式更新以及实验考核方式与反馈机制改革的具体举措进行了探讨。

1 液压与气压传动课程实验教学存在的问题

液压与气压传动这门专业基础课很早就在本校的制造类专业里开设了，也正因为此，在实验项目内容方面过于老套。同时，由于实验教学方法不够新颖，对学生的吸引力也不够，学生在实验中的主动参与度不高。考核方式上也不能全面反映学生的能力形成，也不利于教师对自身教学效果的观察。因此，在工程教育专业认证的大背景下越来越不能满足越来越高的实验教学质量要求。基于近年对该课程实验教学的实践经验总结，发现存在的具体问题有以下几方面：

1.1 实验内容单一

目前该课程共开设有四次实验，共计8个实验学时。每次实验对应一种液压或气压回路，多为验证性实验，学生通过按照回路搭建，调试系统并测试参数以验证该回路及相关元件的理论性能。这些实验相对简单，也便于学生掌握相关理论。但实验内容没有阶梯度，涉及的知识点窄，也不利于学生综合能力的形成。

1.2 实验教学方式单一

实验课的传统教学方式主要是教师介绍实验设备、实验原理，演示实验方法，学生按步骤要求根据回路自己完成实验内容。这种形式相对较死板，学生成了简单的操作员和记录员，不利于调动学生的积极性和激发学生的创新意识，也不利于对学生综合能力的全面培养。

1.3 考核评价体系不全面

传统的考核方式仅从学生实验完成情况和实验报告两方面进行评价，缺乏细化的考核标准，也无法全面地反映学生的能力形成情况。所得出的实验成绩与学生的目标达成度的关系也不够明确。

1.4 缺乏反馈机制

随着学校对教学质量越来越重视，评教评学机制逐步建立。但这些评价表都属于通用性评价，对于实验教学的评价的针对性不足。此外，由于理论部分和实验部分通常由不同教师担任，彼此缺乏反馈交流，容易造成理论教学与实验教学的割裂，难以真正实现互补作用。

2 液压与气动实验教学设计改革

针对以上存在的问题，笔者通过结合OBE教育理念，将改革的重心落在学生的能力形成上，在实验内容、教学方式、考核方式、反馈机制等方面进行改革。

2.1 实验内容设计改革

工程教育专业认证所接受的OBE理念要求我们先确定好目标，然后反向设计相应的实验内容去支撑这些目标。因此，需要先依据该课程适用专业的毕业要求确定该课程的课程目标，再由课程目标确定实验教学目标[5]。结合本校的相关专业培养要求，重新制定的课程目标与实验教学目标如表1所示：

根据实验教学目标，针对实验内容单一的问题，笔者改革的思路在于将验证性实验变为综合设计性实验，从给定回路变为仅给定控制需求，从单一回路变为多回路选做。改革后的实验内容设计如表2所示。

从表中可以看出，改革后每次实验可以选择的回路明显变多，可以涉及的知识点相较于原来给定回路的实验要广。实验前，教师仅仅给出要实现的控制要求，并引导学生使用不同的液压或气压元件设计回路实现相同/相近的控制要求，再让学生在实验课堂上自己搭建调试所设计的回路。这样，能让学生参与从理论设计到工程实现的全过程，对学生的液压/气压回路设计能力提出了更高要求，也更利于学生形成创新性想法。同时，学生可以根据能力自由选择完成一种或多种回路的搭建调试与参数测试工作，把选择权交给学生，有利于激发学生的积极主动性。同时，实验内容的阶梯度和区分度有利于每位学生都能选择到合适的阶梯性目标去参与实现，也便于体现学生能力水平的不同。

2.2 实验教学方式改革

工程教育专业认证要求我们在教学中应发挥学生的主体地位，而教师在其中更多的是引导和督促的主导作用[6]。应从传统的教师讲授，学生跟着做的实验教学方式向学生自己主动参与实验，教师负责监管和指导的方式转变。

具体来说，就是实验课前预习时，教师仅仅给出实验指导书和需要实现的控制任务要求，提示、鼓励学生自己查阅相关资料，选用元件完成液压或气压回路原理图的设计。在实验课堂中，教师不要急着公布设计任务的答案，而仅仅只简单介绍安全操作规程，让学生自己按照自己设计的回路在实验台上选择合适的元件搭建液压/气压系统，并进行调试。在这段时间里，教师仅在旁边进行巡视，避免学生违反安全规程进行操作。当学生无法调试达到预期控制要求时，教师不要急着回答问题，而是通过提问，引导学生根据实验现象反推可能的原因，进而重新检查/修正回路的接法乃至自己所设计的回路，再重新进行调试直至实现控制目标。通过建立从实践到理论设计的反馈机制，能培养学生根据实验现象分析问题的能力，能让学生自己更好地强化对相关知识点的掌握，也能强化学生的工程问题分析能力。

2.3 实验考核方式改革

实验考核是评定学生目标达成情况的关键环节，对于这一环节，需要从实验教学目标出发，对学生从课前预习，到现场实验操作再到实验报告形成的全过程进行考核，设置多种考核项目，并明确这些考核项目对实验教学目标的支撑关系。笔者结合教学实践探索，建立的实验课考核项目与实验教学目标关系矩阵如表3所示。

进一步地，笔者对各考核项目的具体考察点的设计如表4所示。

根据表4，教师在实验中可以依据各主要考察点对相应的考核项目进行评分，每项考核项目的成绩按百分制给出。其中，前三项考核项目应在实验课堂中完成，每次实验完成后可随堂给出成绩并及时反馈给学生，让学生清楚自己每次实验哪些方面的表现存在问题，便于改进。实验报告学生应在完成实验后一周内提交，教师应及时批阅并及时公布该项目的成绩。各实验项目考核完成后，可依据表3计算该次实验学生的综合成绩以及目标达成度。四次实验完成后，用各次实验的综合成绩取平均值作为实验课的总成绩，按30%计入整门课程的平时成绩。考核方式改革后，对学生的考核更加全面，也更加细化。教师也可以依据各次实验的学生目标达成度，更好地观察学生的能力形成情况，从而反向改进自身的教学方式。这样经过多次的反馈循环，更好地促进学生达成预期目标。

2.4 反馈与联动机制改革

反馈是实现工程教育认证中的“持续改进”的前提，在完成了评价后，必须及时反馈才可能实现后续的改进。对于学生，可以通过将各次实验的各项成绩及时公布给学生实现；对于老师，从定量的方面可以根据上述表3计算目标达成度，形成目标达成度报告实现反馈，从定性的方面，可以在实验后面向学生及听课教师设置调查问卷，问卷内容可包括实验环境，实验设备维护情况，教师讲授情况，教学效果等。每次实验的问卷可根据实验内容的不同细化具体的调查问题。通过问卷，便于教师收集到来自受教育方与教学监管方的建议和意见，便于后续改进。

另外，针对理论教学与实验教学缺乏联动的问题，首先，在安排实验时间时，根据理论教师的授课进度表，在相关内容的理论教学完成后及时安排相应实验内容，便于学生巩固所学知识。同时，在每次实验后，实验教师可将在实验原理图设计、随堂答辩中发现的学生具体知识点掌握不牢的问题进行总结，及时与理论课老师进行沟通，便于理论课教师在后续教学中安排相应的知识点强化环节。

3 结语

随着工程教育专业认证的普及，对于工程类专业的培养要求越来越高，对实验教学的质量监控也必然越来越严格。笔者以对长期的液压与气压传动实验课程的教学的观察总结为基础，从液压与气压传动实验内容、教学方式方法，考核与反馈机制等方面进行了具体的改革。实践表明，通过积极开发可自选，有梯度的实验项目，注重启发式教学，细化实验成绩评定，注重师生相互反馈以及实验教学与理论教学的联动，一方面能让学生的液压与气压回路设计及工程现场调试能力都有较大的提升。并能有效提高学生参与度，激发学生创新意识。另一方面也能让教师更好地监控学生的能力形成，反思自己的教学效果。在对学生和教师两方面的共同作用下，更好地达到了工程教育认证标准所需要的实践教学效果。

基金项目：广西高等教育本科教学改革工程项目：“标准引领·双课融通·能力驱动”智能制造专业人才培养体系的构建与探索，项目编号：2024JGZ162。

参考文献：

[1]潘静.液压与气压传动课程实验教学的改革与实施[J].辽宁工业大学学报（社会科学版），2017，19（04）：130-132.

[2]王久鑫，赵武云，张炜，等.基于工程教育专业认证标准的“液压与气压传动”课程教学改革研究[J].林业机械与木工设备，2021，49（12）：69-75，78.

[3]虞启辉，谭心，蒙建国，等.工程教育与新工科建设背景下液压与气压传动课程教学改革研究——项目驱动教学方法探索[J].山东化工，2020，49（18）：180-182.

[4]胡万强，葛瑜，王松涛，等.基于OBE理念的液压与气压传动课程目标达成度评价与持续改进[J].许昌学院学报，2023，42（05）：153-156.

[5]胡瑞强，叶东，申立群，等.基于OBE理念的单片机原理及应用实验教学设计和实践[J].中国现代教育装备，2023（21）：75-77.

[6]姜春玲，陈君.工程教育专业认证下实践教学体系与模式探索[J].高教学刊，2024，10（08）：63-67.