徐麗霞　隋鳳利　黃貞益

摘? 要：以社會(huì)需求作為成果導(dǎo)向的OBE理念引導(dǎo)工程類本科實(shí)踐教學(xué)要著眼于“新工科”，這無疑給工程類本科實(shí)踐教學(xué)提出艱巨的挑戰(zhàn)。在以“創(chuàng)新”為核心的新工科背景下，實(shí)踐教學(xué)的改革要從實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)、指導(dǎo)教師和團(tuán)隊(duì)建設(shè)、課程體系建設(shè)和管理機(jī)制建設(shè)四個(gè)方面入手，促進(jìn)創(chuàng)新型新工科實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)、學(xué)科交叉型指導(dǎo)教師和指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)建設(shè)、相互融合和相互促進(jìn)型課程體系建設(shè)，并從管理機(jī)制上予以保證。

關(guān)鍵詞：新工科;OBE;實(shí)踐教學(xué);教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-000X（2020）02-0123-03

Abstract： The concept of OBE regarding the social needs as the achievement orientation leads the engineering undergraduate practical teaching to focus on the emerging engineering education. This undoubtedly poses a formidable challenge to the practice teaching of engineering undergraduates. In the context of new engineering with "innovation" as the core， the reform of practical teaching should start from four aspects： the construction of a practical platform， the construction of instructors and teams， the construction of a curriculum system， and the construction of management mechanisms. Furthermore， the necessary management mechanism should be built to ensure the above reform.

Keywords： emerging engineering education; OBE; practice teaching; teaching reform

引言

2016年，我國(guó)成為《華盛頓協(xié)議》下的成員國(guó)，與其它成員國(guó)之間在工程教育認(rèn)證專業(yè)本科學(xué)位形成互認(rèn)，向工程人才國(guó)際化邁出重要一步[1]。以成果為導(dǎo)向的OBE理念是工程教育認(rèn)證的核心理念，實(shí)際需求、教學(xué)目標(biāo)、培養(yǎng)過程、效果評(píng)價(jià)、過程改進(jìn)是其五個(gè)核心問題[2]。這五個(gè)核心問題是通過社會(huì)對(duì)學(xué)生有著什么樣的需求，學(xué)生要取得什么樣的學(xué)習(xí)成果，老師如何讓學(xué)生取得這樣的學(xué)習(xí)成果，如何去衡量學(xué)生的學(xué)習(xí)效果并不斷改進(jìn)教學(xué)指導(dǎo)手段。OBE理念以社會(huì)需求作為成果導(dǎo)向的出發(fā)點(diǎn)，進(jìn)一步突出了本科實(shí)踐教學(xué)的重要性。

“新工科”是教育部為了應(yīng)對(duì)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的挑戰(zhàn)，主動(dòng)服務(wù)國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展和“一帶一路”、“中國(guó)制造2025”、“互聯(lián)網(wǎng)+”等重大戰(zhàn)略實(shí)施，加快工程教育改革創(chuàng)新，培養(yǎng)造就一大批多樣化、創(chuàng)新型卓越工程科技人才，支撐產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)而提出的[3]。一方面，“新工科”對(duì)應(yīng)于新興產(chǎn)業(yè)，如人工智能、智能制造、機(jī)器人、云計(jì)算等，也包括傳統(tǒng)工科專業(yè)的升級(jí)改造，具體說就是把數(shù)字化與工業(yè)制造結(jié)合起來;另一方面，“新工科”助推工程教育改革，培養(yǎng)創(chuàng)新人才。因而，“新工科”無疑給本科實(shí)踐教學(xué)提出艱巨的挑戰(zhàn)。

一、存在問題

傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)存在的主要問題是：（1）教學(xué)模式與教學(xué)平臺(tái)陳舊，專業(yè)分割嚴(yán)重，沒有實(shí)現(xiàn)學(xué)科交叉，不能跟上社會(huì)發(fā)展的最新需求，無法著陸于新工科建設(shè);（2）教師的專業(yè)背景較強(qiáng)，但僅僅局限于專業(yè)或?qū)W科內(nèi)部，無法適應(yīng)當(dāng)前多學(xué)科交叉發(fā)展的趨勢(shì)，更無法滿足培養(yǎng)適應(yīng)新工科發(fā)展的技術(shù)人才的需求;（3）學(xué)校相關(guān)管理機(jī)制沒有建立或尚待完善。這些都制約著以新工科為背景，基于OBE理念的實(shí)踐教學(xué)改革的深入開展。

二、改革方案

新工科建設(shè)的基本模式是：（1）面向新興產(chǎn)業(yè)，立足于專業(yè)現(xiàn)有基礎(chǔ)和專業(yè)方向，向?qū)I(yè)前沿領(lǐng)域深度發(fā)展;（2）面向傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，立足于社會(huì)需求和科技發(fā)展動(dòng)向，對(duì)傳統(tǒng)專業(yè)進(jìn)行升級(jí)改造。這兩個(gè)基本模式是“OBE”理念在社會(huì)需求方面的一個(gè)更高層次的反映，而“創(chuàng)新”是新工科建設(shè)的核心。在這樣的大背景下，實(shí)踐教學(xué)改革已成必然趨勢(shì)。

（一）課程體系與實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)的優(yōu)化

1. 基于生產(chǎn)流程工藝與設(shè)備管理的數(shù)字化虛擬仿真培訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)

數(shù)字化虛擬仿真培訓(xùn)平臺(tái)在本科生實(shí)踐教學(xué)中的基本功能是通過人機(jī)交互界面更加直觀地觀看基于現(xiàn)場(chǎng)模擬的生產(chǎn)工藝流程，及其生產(chǎn)組織、工藝管理，每個(gè)工藝環(huán)節(jié)的設(shè)備拆裝、工藝調(diào)整的人工實(shí)現(xiàn)。學(xué)生可在教師指導(dǎo)下進(jìn)行設(shè)備參數(shù)、工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)與調(diào)整，完成參數(shù)優(yōu)化并觀看虛擬效果。圖1所示為安徽工業(yè)大學(xué)冶金流程虛擬仿真平臺(tái)中的軋制模塊，教師可利用該平臺(tái)完成生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)、教學(xué)過程，還可以通過二次開發(fā)與新工科進(jìn)行接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化教學(xué)。

2. 基于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)

利用計(jì)算機(jī)和控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的工藝參數(shù)控制，完成傳統(tǒng)手動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置到程序控制和參數(shù)調(diào)整的轉(zhuǎn)變，并進(jìn)一步構(gòu)建控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)開發(fā)模塊。這樣，平臺(tái)就具備材料、工藝、控制系統(tǒng)開發(fā)的多功能，學(xué)生通過這個(gè)平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)基于性能實(shí)現(xiàn)的材料與工藝設(shè)計(jì)、基于裝備功能和工藝實(shí)現(xiàn)的程序開發(fā)。圖2為安徽工業(yè)大學(xué)重型實(shí)驗(yàn)室基于控制系統(tǒng)可進(jìn)行工藝和功能開發(fā)的軋制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，教師可利用這個(gè)平臺(tái)進(jìn)行控制系統(tǒng)開發(fā)、先進(jìn)材料開發(fā)、先進(jìn)工藝開發(fā)。

3. 基于校企合作的共享式大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)建設(shè)

根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)與產(chǎn)學(xué)研合作企業(yè)共同開發(fā)校企共享的大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)品、生產(chǎn)、工藝、質(zhì)量等信息的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)共享，學(xué)生通過平臺(tái)可以實(shí)時(shí)學(xué)習(xí)企業(yè)在生產(chǎn)、技術(shù)、工藝上的全流程管理，教師可利用平臺(tái)數(shù)據(jù)進(jìn)一步指導(dǎo)學(xué)生如何通過數(shù)據(jù)分析來了解現(xiàn)場(chǎng)的裝備、生產(chǎn)流程、工藝實(shí)施所處的狀態(tài)，如何找出企業(yè)在管理、生產(chǎn)流程和工藝實(shí)施上可能存在的漏洞，并加以有效解決。圖3為馬鋼與安徽工業(yè)大學(xué)擬共建冶金流程大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，專業(yè)聘請(qǐng)企業(yè)專家與學(xué)生分享大數(shù)據(jù)平臺(tái)，圍繞生產(chǎn)實(shí)際問題展開分析、討論，提升學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

4. 課程體系與新工科實(shí)踐平臺(tái)的有機(jī)結(jié)合

基于“OBE”理念的課程體系的實(shí)施必須面向當(dāng)前社會(huì)的前沿需求，實(shí)現(xiàn)與新工科實(shí)踐平臺(tái)的有機(jī)結(jié)合;新工科實(shí)踐平臺(tái)既要體現(xiàn)專業(yè)特色，更是專業(yè)特色的深度延伸。因此，專業(yè)課程體系應(yīng)該與新工科實(shí)踐平臺(tái)有機(jī)結(jié)合，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）新工科實(shí)踐平臺(tái)應(yīng)該基于專業(yè)的特色與定位、滿足多學(xué)科交叉來建立;（2）課程體系中開設(shè)與新工科實(shí)踐平臺(tái)有機(jī)結(jié)合的新工科創(chuàng)新教育選修課平臺(tái)，學(xué)生根據(jù)所在導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)進(jìn)行合理選修;（3）公共基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課、新工科創(chuàng)新教育選修課形成一個(gè)具有專業(yè)特色的逐步提升學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的課程體系。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)類課程與新工科實(shí)踐平臺(tái)要達(dá)到相互促進(jìn)、協(xié)同發(fā)展，即新工科平臺(tái)建設(shè)要時(shí)刻滿足設(shè)計(jì)類課程實(shí)施的需求，設(shè)計(jì)類課程的實(shí)施過程要推動(dòng)新工科平臺(tái)的建設(shè)與發(fā)展。圖4所示為安徽工業(yè)大學(xué)材料成型及控制工程專業(yè)以金屬塑性成形為專業(yè)特色的課程體系，該體系實(shí)踐教學(xué)占比達(dá)到30%以上，從公共基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課到新工科創(chuàng)新選修課，理論與實(shí)踐相結(jié)合、圍繞金屬塑性成形逐層提升，注重于學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

圖4 材料成型及控制工程專業(yè)逐層提升的課程體系

（二）機(jī)制改革

1. 實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)基于導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)的指導(dǎo)機(jī)制建設(shè)

實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的展開要以導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)的形式展開，即導(dǎo)師與學(xué)生形成團(tuán)隊(duì)，圍繞平臺(tái)的現(xiàn)有功能進(jìn)行材料、工藝、設(shè)備、控制等方面開發(fā)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)。實(shí)施途徑：加強(qiáng)面向?qū)W生的導(dǎo)師介紹，學(xué)生與導(dǎo)師之間進(jìn)行雙向選擇;導(dǎo)師與學(xué)生組成導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)，必要時(shí)引進(jìn)研究生、交叉學(xué)科教師、校外導(dǎo)師，也可以多個(gè)導(dǎo)師與學(xué)生組團(tuán)，實(shí)現(xiàn)老中青和交叉學(xué)科的結(jié)合;導(dǎo)師應(yīng)及早制定指導(dǎo)計(jì)劃，并在計(jì)劃實(shí)施過程不斷推陳出新、持續(xù)改進(jìn);導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)的指導(dǎo)機(jī)制應(yīng)該貫穿于本科階段的各個(gè)環(huán)節(jié)。學(xué)校應(yīng)該在導(dǎo)師制建設(shè)中適度引進(jìn)獎(jiǎng)懲機(jī)制。

2. 建立交叉學(xué)科指導(dǎo)教師的人員培訓(xùn)機(jī)制

“智能化”對(duì)實(shí)踐教學(xué)的授課教師提出更高的要求，專業(yè)交叉已成必然趨勢(shì)，在考慮引進(jìn)交叉專業(yè)外援教師的同時(shí)，更要注重專業(yè)教師自身多學(xué)科背景的交叉培養(yǎng)，形成一專多能的實(shí)踐課指導(dǎo)教師隊(duì)伍。多學(xué)科交叉培養(yǎng)要傾向于精力充沛、接受能力強(qiáng)的中、青年教師，與經(jīng)驗(yàn)、專業(yè)知識(shí)豐富的老年教師之間形成“以老帶新、融合共進(jìn)”的格局;人員培訓(xùn)的形式可以是教育部、各學(xué)會(huì)舉辦的新工科培訓(xùn)會(huì)，也可以是針對(duì)性比較強(qiáng)的交叉學(xué)科博士后學(xué)習(xí)和訪學(xué)等形式。學(xué)校更要建立長(zhǎng)效機(jī)制，在政策和經(jīng)費(fèi)上給予支持。

三、結(jié)束語(yǔ)

新工科背景下基于OBE理念的實(shí)踐教學(xué)改革要突出以社會(huì)需求為導(dǎo)向、以創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)，著眼于實(shí)踐平臺(tái)、指導(dǎo)教師和團(tuán)隊(duì)、課程體系、管理機(jī)制四個(gè)方面的建設(shè)，促進(jìn)創(chuàng)新型新工科實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)、學(xué)科交叉型指導(dǎo)教師和指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)建設(shè)、相互融合和相互促進(jìn)型課程體系建設(shè)，并從管理機(jī)制上予以保證。

參考文獻(xiàn)：

[1]華爾天，計(jì)偉榮，吳向明.中國(guó)加入《華盛頓協(xié)議》背景下工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)的探索與實(shí)踐[J].中國(guó)高教研究，2017（1）：82-85.

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