王保建， 陳花玲， 楊立娟, 王永泉， 張鐵山， 段玉崗

(西安交通大學(xué) 機械基礎(chǔ)國家級實驗教學(xué)示范中心，西安 710049)

0 引 言

2016年6月我國正式成為國際本科工程學(xué)位互認協(xié)議《華盛頓協(xié)議》的正式成員，這標志著我國工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量標準與國際通用標準的實質(zhì)等效[1-4]?！度A盛頓協(xié)議》的工程教育專業(yè)認證有三大核心理念：以學(xué)生為中心、產(chǎn)出導(dǎo)向(OBE)及持續(xù)改進，在OBE教育理念中，教學(xué)單位必須首先對學(xué)生畢業(yè)時及畢業(yè)一段時間內(nèi)(5年內(nèi))應(yīng)達到的能力及其水平有清楚的設(shè)定，即有清楚的培養(yǎng)目標，然后構(gòu)造適當?shù)慕虒W(xué)體系來保證學(xué)生達到這些預(yù)期目標。所有的教學(xué)環(huán)節(jié)包括課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式等都是為達到培養(yǎng)目標而設(shè)置的，教學(xué)體系及教學(xué)方法是達到培養(yǎng)目標的手段而非教學(xué)的目的，如果課程無法為培養(yǎng)學(xué)生特定能力作出貢獻，課程就要被取消或重建[5-7]。工程教育認證委員會提出了新畢業(yè)要求12條，各個學(xué)校在制定培養(yǎng)目標的時候要基于畢業(yè)要求12條充分認識學(xué)校及專業(yè)定位、了解學(xué)生畢業(yè)工作性質(zhì)合理制定本專業(yè)的畢業(yè)要求及培養(yǎng)目標[8-9]。

在工程教育認證標準下要培養(yǎng)合格的畢業(yè)生在培養(yǎng)目標上要根據(jù)學(xué)生后期從事的工作性質(zhì)結(jié)合學(xué)校及專業(yè)自身定位合理制定，要充分聽取雇主的意見，按照OBE的教學(xué)理念進行教學(xué)體系重構(gòu)。除了理論課要根據(jù)雇主要求進行重建外實踐教學(xué)也是工程教育改革的重點和難點所在，因為創(chuàng)新能力的鍛煉、動手能力的培養(yǎng)及團隊合作意識的養(yǎng)成都需要通過實踐教學(xué)環(huán)節(jié)完成。以需求引領(lǐng)改革方向，聚焦工程教育認證的內(nèi)涵特征，及時更新教學(xué)理念與教學(xué)模式，是當前和今后面臨的一項重要的改革任務(wù)[10-13]。

1 課程大綱

“機械工程測試技術(shù)”是工科類高校機械類專業(yè)的一門專業(yè)核心課。根據(jù)工程教育認證標準，課程大綱設(shè)置的依據(jù)是本課程在“課程支撐畢業(yè)要求”矩陣圖中的支撐點，形象的描述就是“從矩陣圖中領(lǐng)取任務(wù)”，而課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段都是為了完成“任務(wù)”而量身定制的。

本專業(yè)在結(jié)合學(xué)校辦學(xué)特色及人才培養(yǎng)定位、高標準地響應(yīng)社會經(jīng)濟發(fā)展對高素質(zhì)工程人才的需求及社會評價制定了專業(yè)培養(yǎng)目標，依據(jù)認證的通用標準和專業(yè)的培養(yǎng)目標，制定了專業(yè)的畢業(yè)要求，畢業(yè)要求內(nèi)容完全覆蓋通用標準12條，共包含36條二級指標點。圖1為本專業(yè)課程支撐畢業(yè)要求矩陣圖(局部)。從矩陣圖上可以看出，“機械工程測試技術(shù)”在整個培養(yǎng)體系下支撐畢業(yè)要求2.2、4.3、4.4、5.4、9.2五項二級指標點，以此為依據(jù)設(shè)定本課程教學(xué)大綱。

圖1 本專業(yè)課程支撐畢業(yè)要求矩陣圖(局部)

本課程的主要任務(wù)是通過課堂教學(xué)、實驗教學(xué)及企業(yè)專家案例講解等環(huán)節(jié)，讓學(xué)生牢固掌握機械工程測試技術(shù)的基本理論和知識，培養(yǎng)學(xué)生分析與解決復(fù)雜機械工程測試方面問題的能力及創(chuàng)新意識，以滿足該領(lǐng)域科學(xué)研究與技術(shù)創(chuàng)新需求，培養(yǎng)學(xué)生具有自主學(xué)習(xí)能力以及團隊合作意識。根據(jù)以上定位進而設(shè)定本課程目標及能力要求：

課程目標1。掌握機械工程測試技術(shù)中的基礎(chǔ)知識和分析方法，能夠利用它們對復(fù)雜問題進行描述及分析并給出解決方案，且能夠綜合評價、比較不同測試方案(支撐畢業(yè)要求中的2.2)。

課程目標2。掌握機械工程測試技術(shù)中常用的測試技術(shù)、數(shù)據(jù)處理方法，能夠?qū)C械工程中的復(fù)雜測試問題設(shè)計測試方案，搭建實驗系統(tǒng)，采集實驗數(shù)據(jù)，并能依據(jù)實驗數(shù)據(jù)解釋現(xiàn)象、評價性能、解決問題(支撐畢業(yè)要求中的4.3、4.4和5.4)。

課程目標3。培養(yǎng)學(xué)生團隊合作意識，對給定的復(fù)雜測試任務(wù)能夠以團隊形式完成，個人能在團隊中有效工作(支撐畢業(yè)要求中的9.2)。

表1為“機械工程測試技術(shù)”課程目標與畢業(yè)要求關(guān)系，到這一步就把課程對畢業(yè)要求的支撐轉(zhuǎn)換為課程的培養(yǎng)目標，接下來就是組織教學(xué)環(huán)節(jié)及教學(xué)手段以達到課程目標進而有效支撐專業(yè)畢業(yè)要求。

2 教學(xué)體系

根據(jù)教學(xué)目標鉤織教學(xué)體系。教學(xué)內(nèi)容上系統(tǒng)講授測試技術(shù)的基本理論與構(gòu)建測試系統(tǒng)的方法，培養(yǎng)解決工程測試問題的相關(guān)基礎(chǔ)知識；教學(xué)方式上采用虛擬仿真教案、多媒體與傳統(tǒng)板書教具相結(jié)合，提高課堂教學(xué)信息量，增強教學(xué)的直觀性；教學(xué)手段上采用以問題為驅(qū)動的啟發(fā)式和討論式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的興趣，以學(xué)生為中心，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、分析問題和解決問題的能力，引導(dǎo)學(xué)生主動通過實踐和自學(xué)獲得知識，讓學(xué)生從被動接受知識轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)知識；同時在課外設(shè)立網(wǎng)上答疑時間，及時解決學(xué)習(xí)過程中的問題；加大課內(nèi)綜合設(shè)計性試驗，課內(nèi)講授內(nèi)容與實驗互動，發(fā)揮課堂講解對實驗的指導(dǎo)作用，同時通過實驗鞏固和加深對講授內(nèi)容的理解；理論講授與實際案例結(jié)合，聘請企業(yè)專家進課堂，給出典型的工程測試系統(tǒng)設(shè)計案例，從而起到舉一反三的效果。表2為課程教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時分配表(部分)。

表1 本課程課程目標與畢業(yè)要求關(guān)系

表2 課程教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時分配(部分)

3 實驗教學(xué)設(shè)置

布盧姆等人曾于1956年提出認知領(lǐng)域教育目標分類,圖2為新布盧姆教育目標模型，從圖中可以看出該模型把認知過程維度主要分為6類：記憶(Remembering)、理解(Understanging)、應(yīng)用(Applying)、分析(Analyzing)、評價(Evaluating)、創(chuàng)造(Creating)，其中記憶是對學(xué)習(xí)內(nèi)容的“保持”，與理解一同處于認知過程的基本階段；應(yīng)用、分析、評價和創(chuàng)造則是對各種知識的遷移、加工和應(yīng)用，從而使學(xué)習(xí)者習(xí)得解決問題的能力。創(chuàng)造更多的是學(xué)習(xí)者通過認知過程，隨著知識的積累，產(chǎn)生和形成的各種新觀念、新理論和新技術(shù),認知過程維度中的“創(chuàng)造”正符合當前社會對學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)[14-15]。

圖2 新布盧姆教育目標模型

從教學(xué)過程中看，理論教學(xué)主要實現(xiàn)知識的記憶及理解，應(yīng)用、分析、評價和創(chuàng)造則需要通過實踐教學(xué)來實現(xiàn)。為了達到應(yīng)用階段課程設(shè)置了企業(yè)講座及基礎(chǔ)實驗，通過企業(yè)講座學(xué)生可以了解測試技術(shù)在企業(yè)實際生產(chǎn)中的應(yīng)用，通過基礎(chǔ)實驗學(xué)生可獲得部分知識點的應(yīng)用及加深知識點的理解，而分析、評價和創(chuàng)造則需要更深層次的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)來支撐，而且在分析、評價和創(chuàng)造的過程中學(xué)生一定會達到記憶、理解及應(yīng)用，所以在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)應(yīng)該加大綜合設(shè)計性實驗的教學(xué)設(shè)置，減少基礎(chǔ)實驗的教學(xué)設(shè)置。

基于以上分析，課程加大了綜合設(shè)計性實驗的開設(shè)，通過綜合設(shè)計性實驗將課程知識點有機的系統(tǒng)的整合起來，使得所有需要學(xué)習(xí)的知識、需要培養(yǎng)的能力和需要具備的素質(zhì)都圍繞綜合設(shè)計性實驗項目這個核心形成一個整體，學(xué)生以團隊形式在實驗進行過程中經(jīng)過查閱文獻、設(shè)計方案、系統(tǒng)搭建、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析及答辯陳述的過程中培養(yǎng)實踐動手能力、綜合創(chuàng)新能力、團隊協(xié)作精神。

對于綜合設(shè)計性實驗，實驗室提供以上4個大綜合實驗條件，要求學(xué)生自由選擇其中2個；完成形式采用團隊形式，學(xué)生3～5人一組自由組合，每個綜合實驗設(shè)1個組長2～4個組員，由組長協(xié)調(diào)組員的分工，第2個綜合實驗換1個組長，新組長協(xié)調(diào)組員完成新的綜合實驗。對于每個綜合實驗，6學(xué)時課內(nèi)、4學(xué)時課外，6學(xué)時課內(nèi)實驗具體安排為：測試系統(tǒng)設(shè)計與系統(tǒng)搭建(2學(xué)時)、數(shù)據(jù)采集及記錄(2學(xué)時)，數(shù)據(jù)處理與分析(2學(xué)時)；4學(xué)時課外準備具體安排為：熟悉與自學(xué)補充相應(yīng)知識(2學(xué)時)，完成實驗報告及準備答辯PPT(2學(xué)時)。

2個綜合實驗完成后除了提交2份實驗報告外，還需準備PPT進行答辯。每組答辯總時間20 min，每個小組由2個人分別匯報2個綜合實驗完成情況，每人匯報7 min，2人共14 min，教師提問6 min。答辯時由任課教師與實驗教師共同組成評委，評委給出每個小組、每個綜合實驗的總成績，由組長根據(jù)組員在實驗中的實際貢獻度分配成績，原則上不可平分。

4 課程評價體系

在工程教育認證的標準下，各個教學(xué)環(huán)節(jié)都需要有清晰可實施的評價體系，課程或環(huán)節(jié)的達成度評價是認定畢業(yè)要求是否達成的基礎(chǔ)，科學(xué)、合理和真實的課程評價方式才能反映畢業(yè)要求是否達成，才能反饋教學(xué)中存在的問題，為教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法的持續(xù)改進提供依據(jù)。課程的評價體系以評價學(xué)生能力培養(yǎng)目標為主要目的，以檢查學(xué)生對各知識點的掌握程度和應(yīng)用能力為重要內(nèi)容，包括課后作業(yè)、實驗、期中考試和期末考試環(huán)節(jié)?，F(xiàn)重點闡述綜合性實驗的評價體系。

綜合設(shè)計性實驗由于涉及環(huán)節(jié)較多，對這些主觀性較強的教學(xué)采用量規(guī)法可直觀地反映教學(xué)的效果，也可以更好地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。所以課程制定綜合設(shè)計性實驗量規(guī)表，公正、清晰評價每一個學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果。關(guān)于綜合性設(shè)計實驗量規(guī)表的構(gòu)建首先評價內(nèi)容和過程上與實驗教學(xué)目標一致，針對學(xué)生的主要方面進行重點評價，以起到激勵和引導(dǎo)作用，評價原則和標準要清晰，評價體系要具有公開性和透明性及持續(xù)改進性。表4是機械工程測試技術(shù)綜合設(shè)計性實驗量規(guī)表。

在該綜合設(shè)計性實驗評價體系中，教師根據(jù)量規(guī)表認真評價小組各項細則上情況，每一項執(zhí)行過程中準確給出評價結(jié)果并通報小組，對于好的方面給予肯定，對于有待改進的地方提出改進意見，在整個實驗答辯完成后匯總各項成績，給出該小組的平均成績，而各個組員的最終成績由組長負責(zé)給出，原則上小組成員成績不能一樣，按照個人對小組貢獻程度在平均分的基礎(chǔ)上給出差異化的成績。在整個綜合設(shè)計性實驗開設(shè)過程及公開答辯中發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生都完成了教學(xué)目標，一些團隊進行了一些思考和總結(jié)甚至超出教師的預(yù)期，學(xué)生對該實驗的評價和心得也非常好[16]。

5 持續(xù)改進

持續(xù)改進是工程教育認證的核心理念之一，教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法應(yīng)根據(jù)用人單位反饋、學(xué)生反饋、達成度計算等結(jié)果持續(xù)進行改進，以保證在不斷變化的社會、技術(shù)環(huán)境中始終能培養(yǎng)達到畢業(yè)要求的畢業(yè)生。

為了有效提高“機械工程測試技術(shù)”課程教學(xué)質(zhì)量，更好地滿足企業(yè)對機械工程專業(yè)畢業(yè)生在測試技術(shù)方面能力的需求，課程組定期針對測試技術(shù)課程教學(xué)大綱向機械、航空航天、船舶能源等行業(yè)大型企業(yè)的專家開展問卷調(diào)查，就課程教學(xué)內(nèi)容、實驗內(nèi)容以及學(xué)時安排等征求企業(yè)專家的意見和建議，同時對每一屆學(xué)生發(fā)放教學(xué)質(zhì)量調(diào)查問卷，為教學(xué)大綱的修訂和改進提供依據(jù)，為提高課程教學(xué)質(zhì)量提供了保證。

最近一次行業(yè)的專家調(diào)查反饋結(jié)果中顯示企業(yè)希望在現(xiàn)有的教學(xué)大綱基礎(chǔ)上增加課程綜合實驗的數(shù)量，提高綜合實驗的質(zhì)量，增加無損檢測技術(shù)方面的內(nèi)容和學(xué)時，增加計算機測試技術(shù)的內(nèi)容、學(xué)時和案例。最近一屆的學(xué)生調(diào)查問卷反饋結(jié)果中學(xué)生認為部分內(nèi)容和其他課程有重復(fù)、希望加大綜合性實驗的學(xué)時。

課程教學(xué)組認真分析了調(diào)查結(jié)果，結(jié)合2015版培養(yǎng)方案提出了相應(yīng)的改進措施：在新版教學(xué)計劃中增加了無損檢測技術(shù)的內(nèi)容，無損檢測技術(shù)內(nèi)容由原來的一節(jié)擴展到了一章，用于新版培養(yǎng)方案的教材已經(jīng)編寫完成等待印刷，保證下屆學(xué)生按計劃使用；新版同時修改并增加了計算機測試系統(tǒng)的內(nèi)容和計算機測試案例，對原教材中的計算機測試系統(tǒng)設(shè)計案例內(nèi)容進行精簡、豐富和充實。在綜合實驗方面，從2013年開始就設(shè)置了轉(zhuǎn)子振動與噪聲測量綜合設(shè)計性實驗、機械結(jié)構(gòu)模態(tài)測試綜合設(shè)計性實驗、大位移測量綜合設(shè)計性實驗， 2017年新開設(shè)多轉(zhuǎn)速測量綜合設(shè)計性實驗，學(xué)生綜合性實驗由原來三選一增加為四選二，綜合實驗數(shù)量及學(xué)時提高一倍。

表4 綜合設(shè)計性實驗量規(guī)表

以上在教學(xué)大綱、教材內(nèi)容和綜合性實驗方面的改進均來源于對企業(yè)專家調(diào)研及學(xué)生反饋的結(jié)果，課程把定期開展大綱的調(diào)查工作作為教學(xué)的一部分，不斷改進課程的教學(xué)內(nèi)容，為本專業(yè)畢業(yè)生達到預(yù)期培養(yǎng)目標提供有力的支撐。

6 實施效果

以“機械工程測試技術(shù)”為例，期末考試在本課程考核環(huán)節(jié)中所占比例為60%，主要檢驗3個課程目標的達成度。實施效果首先從期末考試成績分析來看，同樣試卷難度，同一個教師負責(zé)的班級，2016年分數(shù)區(qū)間為56分～89分，平均成績72分，其中：60分以下(不及格)為14%；60～79分(中等)為63%，80～89分(良好)為23%，90分以上(優(yōu)秀)無；2017年分數(shù)區(qū)間為54分～95分，平均成績77分，其中：60分以下(不及格)為12%；60～79分(中等)為42%，80～89分(良好)占21%，90分以上(優(yōu)秀)為6%，從以上2年的試卷統(tǒng)計分析可以看出，2017年學(xué)生期末考試成績及反應(yīng)出來的課程目標達成度比2016年全面提高，說明了該課程在工程教育認證體系下以學(xué)生為中心、持續(xù)改進的教學(xué)效果。另外機械工程專業(yè)學(xué)生參加各類高水平學(xué)科競賽及獲獎呈上升態(tài)勢，學(xué)生申請的全國大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練基金呈上升態(tài)勢，學(xué)生就業(yè)率、就業(yè)平均工資、升學(xué)率及出國深造率都呈現(xiàn)上升趨勢。

7 結(jié) 語

在工程教育認證標準下專業(yè)畢業(yè)要求和培養(yǎng)目標的達成需要每一門課程尤其是專業(yè)核心課程的有效支撐，這就要求每一門課程都要按照工程教育認證標準來組織、重建課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，確保課程目標能達成進而支撐整個專業(yè)的畢業(yè)要求達成，專業(yè)畢業(yè)要求的持續(xù)改進也需要落實到具體課程的持續(xù)改進，所以說課程是基石，是按照工程教育認證標準組織教學(xué)的最底層保障，在頂層設(shè)計做好之后，各認證專業(yè)需要監(jiān)督每一門課程按照工程教育認證的標準重建課程的教學(xué)體系以確保培養(yǎng)質(zhì)量。

認證不是目的而是手段，通過工程教育認證可以推進我國工程教育改革，提高高校工程教育質(zhì)量，促進我國高校與企業(yè)的聯(lián)系與合作，有針對性地培養(yǎng)企業(yè)、社會發(fā)展需要的有國際競爭力畢業(yè)生，為我國快速發(fā)展的各個領(lǐng)域提供人才保證。