工程教育專業認證下的機械基礎實驗課程改革

竇艷濤+蔡曉君+曹建樹+顧艷紅

[摘 要]工程教育專業認證下的機械基礎實驗課程改革，需要結合學校實際情況。針對機械基礎實驗系列課程可以提出以下改革措施：充實實驗教學內容，實驗項目革新；增加實驗課程中設計性實驗和創新性實驗的比重，轉變教學模式；借助“慕課”微課程視頻、網絡多媒體及微信群等現代交流工具，拓寬學生的學習空間；建立科學、合理的實驗教學課程考核評價體系。教學實踐效果表明，學生參加實驗教學活動的主動性、積極性有了顯著提高，發現問題、分析問題和解決問題的能力得到了顯著增強。

[關鍵詞]專業認證；機械基礎實驗；改革

[中圖分類號] TU241 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）07-0142-03

我國工程界、教育界對工程教育專業認證制度已達成廣泛的共識：建立完善的認證制度是實現我國工程教育全面、協調、可持續發展的迫切需要，能促進我國工程教育領域與國際接軌，顯著提升相關產業的國際競爭力。[1] [2] [3]我國工程教育專業認證中對培養的學生提出了明確的畢業要求：“具有系統的工程實踐學習經歷，具備設計和實施工程實驗的能力，能夠對實驗結果進行分析，掌握基本的創新方法，具有追求創新的態度和意識等?！盵4]結合我國高校工程教育的發展現狀，對其改革已刻不容緩。就目前來說，如何將工程教育改革戰略、CDIO標準和能力培養目標通過具體的實踐教學活動落實到學生的課程學習過程中，是工程教育改革的重點和難點。[5]機械基礎實驗課程作為機械基礎系列課程（工程圖學、工程材料、理論力學、材料力學、機械原理、機械設計、機械制造及互換性測量技術等）教學中的主要實踐環節，機械基礎實驗是提高課程教學質量的重要手段，更是大學生提高工程素質與能力，實現知識向技能轉化的重要平臺。[6] [7]機械基礎實驗課程學習與實踐能給學生提供綜合性很強的基本實驗技能訓練，是培養學生機械設計、研究、開發能力的一個重要環節，對學生更好地理解理論知識、提高實驗技能、培養產品創新設計意識等都有重要的意義。[8] [9] [10]

一、存在的主要問題

北京石油化工學院歷來重視“實踐育人”，尤其是近幾年來，其對機械基礎實驗課程教學進行了大量的改革，取得了長足的進步和豐碩的成果。如實驗教學課程獨立設課，不再完全附屬于理論課程；綜合性、創新性實驗項目、內容逐年更新，激發了學生的學習興趣，提高了其獨立完成實驗項目的積極性、主動性。但總體看來依然存在不少問題：如實踐教學的目標仍然以驗證理論知識和掌握實驗實訓技能為主，對學生責任感、表達能力、創新能力和協作能力沒有多方面的要求和考核指標，實踐教學目標不合理；綜合性設計性實驗的比重依然較低，且實驗項目單一，缺乏對多學科、多課程知識綜合運用的新型實驗項目內容；另外實驗項目設置偏重于理論課程中知識點的演示與驗證，缺乏對工程實際問題的關注與思考；課程的過程管理和監督缺位，教學評價流于形式，未形成準確、客觀的實驗教學考核考評辦法。這些都大大降低了實踐教學對學生的約束力和吸引力，從而無法保證實驗教學的質量，使學生的主動性和創新性很難得到發揮?？梢?，對實驗課程中的相關環節進行改革刻不容緩。[11] [12]

二、改革的思路及主要內容

以機械基礎實驗課程為載體，學生為主體，實驗教師為主導，通過充實實驗內容、創新實驗項目、轉變教學模式、構建考核體系等方法，結合現階段國家工程教育認證要求，努力改變現有實驗教學中的弊端，提高學生解決工程實踐問題的能力，使其在工程產品設計中能以更加開闊的視野和思維方式，以考核促學習，考核與激勵并重，充分調動學生學習的積極性、主動性。

（一）充實機械基礎實驗教學內容，通過實驗內容的革新加強學生工程素質培養

在日常實驗教學中，將實驗內容、方法與工程實際緊密聯系。首先，盡量在每項實驗內容的講授中引入與課程實驗相關的典型工程實例，增強學生對課程所涉及知識點的工程實踐應用背景的了解。另外，通過開發改進儀器裝置，整合實驗內容，使常規實驗項目內容與工程實踐更為貼近。例如將動平衡實驗中通用待平衡轉子用高度仿真按比例縮小的汽車車輪、輪轂、車輪整體，風扇、泵的葉輪、普通電機轉子代替，采用現有實驗系統對這些傳動部件的平衡問題進行測試并矯正，增加實驗內容的工程真實性等，這些貼近工程實際的實驗項目改進更能激發并調動學生參與實驗課程的積極性和主動性。我們在實驗教學過程中注重培養學生的工程基礎理論及解決工程實際問題的思維和方法，加強學生的工程素質培養。

（二）開發新實驗，提高主動實驗和創新實驗的比重，轉變教學模式，調動學生的積極性、主動性

綜合性、創新性、設計性實驗項目內容是工程教育中極為重要的組成部分，為克服傳統演示型實驗和驗證型實驗難以調動學生主動性和學習積極性的弱點，開設一批新的綜合性、設計性、提高性、創新性實驗項目，對激發學生的學習興趣，拓展其專業視野，鍛煉其專業能力都有事半功倍的效果。首先，建立“點面結合”的主動教學模式，提倡學有余力的學生在自主設計的“點”上進行創新，讓學生自己設計實驗對象，綜合運用所學知識進行實驗設計或撰寫設計報告，實現“面”上創新。其次，建立“課內課外結合”的實踐教學模式，將課內實驗創意在課外延伸。例如在機構運動方案創新設計，軸系結構設計等試驗中將方案設計放在課下完成，增加課后實驗問題分析并提出機構或結構的創新性方案和總結，以加深學生對所學專業技術知識的理解，培養其獨立工作和分析問題的能力，為后續課程的學習和畢業后從事機械工程的相關工作與研究打下良好的基礎。同時應注意現代工程需要學科交叉和集成。這就要求工程師按照項目邏輯而不是學科邏輯開展工作，需要工程師團隊運用不同學科的知識協同解決問題；要求工程師既具有所在工程領域的理論知識和實踐能力，又具有溝通交流和團隊協作的能力。因此，實驗課程內容嘗試采用“實驗小組結合”的探究性實驗模式，實驗評分增加組內評分環節，以考查學生在組內實驗中的領導力、參與度和組織協調能力等綜合素質。

（三）制作“慕課”微課程視頻，借助網絡、微信等現代交流方式，拓寬學習空間

2012年起，慕課（MOOC）的先進理念開始席卷全球，其現已成為最流行的在線開放課程。[14] [15]在課程改革中制作“慕課”微課程視頻，并利用學校的網絡資源、計算機多媒體等實現教學內容、教學空間和教學時間的全面開放。通過線上學習，線下操作實踐的方式來完成教學進程。線上學習主要包含課程視頻制作、教學資料及習題內容整理上傳以及課前課后的互動討論，通過現有的教育在線系統及微信群通訊交流方式即能實現相關的功能?！澳秸n”背景下機械基礎實驗課程改革的實施，需要學生誠信、自主素質的提高。必須使學生重視每一次登錄、點擊、作業、答疑，同時可以采用同伴互評、教師課前提問的方法來主動約束規范學生的“慕課”學習過程，提高學習效果。線下操作，是指學生在教師的引導下獨立完成實驗項目內容。實驗教師主要作為實驗教學中問題的解答者和推進者而存在，作為一個聆聽者、引導者、幫助者，他們給予學生充足的發展空間，從而充分調動學生動手實踐的主觀能動性，由學生自己去學習，去探索。

（四）建立科學的、合理的實驗教學課程考核評價體系

目前，在機械基礎實驗課程教學中，主要是通過實驗報告的水平來對學生的實驗技能進行綜合評價。很顯然，實驗報告并不能全面反映學生實驗課程的真實完成情況，并且存在抄襲現象。這不僅不能真實、準確的反映學生的實驗操作技能、投入程度及實驗收獲，而且會抑制學生的學習積極性及主動性。因此必須改變現有機械基礎實驗的教學成績評定模式，研究出一套科學合理的機械基礎實驗的考核評價方法。圖1為機械基礎實驗課程考核評價體系框圖。

新型考核評價方法首先必須考慮對規定完成的實驗項目內容進行客觀、全面的評價。通常來說，實驗項目的完成情況主要取決于三個方面，即實驗準備，實驗過程和實驗結果分析與數據處理。因此，評價方法除應對實驗報告進行量化評價外，還要對實驗操作、分析、表達、實驗習慣、科學態度等方面進行定性評價，同時還應采用自我評價、相互評價的方法來對實驗方案的貢獻情況，組員的團隊合作意識與能力來進行考量。另外，考慮到實驗過程中學生自主思考能力的培養和鍛煉，在評價體系中增加了實驗思考與附加項。最后在學期末實驗課程結束后增加考試環節以強化學習效果。所考實驗內容可分為基礎性和提高性兩類基礎性題目，以課程中常規實驗題目為主，有既定的實驗步驟與方法，學生容易上手，難度低，但起評分也較低；提高性實驗題目內容為教師根據工程實際設計擬定，其有一定深度及難度，但起評分也較高?？荚嚽皩W生可根據自身情況自由分檔，分檔完成后題目由抽簽決定。實驗考試通過筆試、實際操作及實驗數據處理分析三方面相結合的方式進行評定。實驗考試成績等于學生實驗考試分數乘以實驗題目起評分。而學生課程成績綜合所有實驗項目評定成績與實驗考試成績來確定。這樣一方面可督促學生認真獨立完成每次實驗，對每次實驗內容有更為清晰、準確的了解，并有效杜絕實驗報告組內抄襲的不良現象；另一方面也可使教師對學生的綜合素質有更為準確的判斷，給出客觀的評價，并激發學生的學習潛能，使其在實驗教學實施過程中更主動、更熱情、更獨立，同時，更自覺地思考。

三、結語

工程教育專業認證是大勢所趨，并且認證標準中已經明確了學生在工程教育的主體地位。機械基礎實驗課程是機械類各專業的一門重要專業基礎課程，應面向機械類各專業工程教育認證的目標，以培養行業內認可的具有創新和綜合設計能力及應用現代技術解決工程實驗問題的復合型人才為導向，應更新教育理念，充實教學內容，豐富教育方法與手段，建立多元化的課程考核評價體系，以學生專業能力和綜合素質的全面提升為目標來持續改進各教學環節。

通過機械基礎實驗課程的改革實踐也證明，相關措施緊密結合國家工程教育認證要求，充分調動了學生主動學習和動手實踐的積極性，提高了學生解決工程實踐問題的能力，使其在工程產品設計中具有更加開闊的視野，這對二類本科院校高級工程應用型人才培養具有較好的借鑒作用。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 方崢.中國工程教育認證國際化之路——成為《華盛頓協議》預備成員之后[J].高等工程教育研究，2013（6）：72-76.

[2] 王娜.中國大陸高等工程教育專業認證的發展歷程與展望[J].高等理科教育，2011（1）：64-67.

[3] 鄭秀英，王海濱，姜廣峰.以專業認證標準為指導，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] 韓曉燕，張彥通，王偉.高等工程教育專業認證研究綜述[J].高等工程教育研究，2006（6）：6-10.

[5] 蔣宗禮.工程教育認證的特征、指標體系及與評估的比較[J].中國大學教學，2009（1）：36-38.

[6] 蔡曉君，傅水根，竇艷濤.依托教學實驗基地構建工程實踐教學新體系[J].實驗技術與管理，2007（9）：125-127.

[7] 蔡曉君，劉湘晨，竇艷濤，等.機械基礎實踐教學新體系的改革與實踐[J].實驗室研究與探索，2015（1）：210-214.

[8] 王慶九，鐘瑞明，顧大強.面向工程能力培養的機械基礎實驗教學方法探討[J].實驗室研究與探索，2011（11）：125-127，187.

[9] 鄭蓓蓉，周晨，謝曉文，等.構建機械基礎實驗教學體系培養大學生創新能力[J].實驗室研究與探索，2009（11）：137-139.

[10] 宋立權，何玉林，李成武，等.機械基礎實驗實踐教學體系改革與實踐[J].實驗室研究與探索，2009（9）：88-91.

[11] 蔣宏春.機械基礎實驗成績評價方法的探討[J].機械基礎教育，2012（1）：56-59.

[12] 奚鷹，浦海英，熊學訓，等.機械基礎實驗課程學生成績考核體系的設計[J].實驗室研究與探索，2005（2）：72-74.

[13] 許濤.“慕課”同伴互評模型設計研究[J].開放教育研究，2015（2）：70-77.

[14] 劉莉，賈文友，許德章，等.“慕課”背景下機械基礎實驗課程教學改革研究[J].機械職業教育，2015（2）：17-18.

[15] 董玲玲.“慕課”對傳統高等教育的沖擊和應對策略[J].中國成人教育，2013（23）：145-147.

[責任編輯：陳 明]