修 云，李 濤，陶 晶

(湖北理工學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院,湖北 黃石 435003)

湖北理工學(xué)院是一所應(yīng)用型地方本科高校，于2018年實(shí)行機(jī)械類專業(yè)大類招生。學(xué)生進(jìn)校后，先按照大類培養(yǎng)的原則統(tǒng)一進(jìn)行1.5學(xué)年的通識(shí)教育類和學(xué)科基礎(chǔ)類課程的學(xué)習(xí)，再結(jié)合其自身的興趣與特長(zhǎng)，按照一定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行專業(yè)分流，進(jìn)入機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、機(jī)械電子工程、車輛工程、材料成型及控制工程4個(gè)專業(yè)中的一個(gè)進(jìn)行學(xué)習(xí)。專業(yè)分流后，學(xué)生開(kāi)始具體的專業(yè)類課程學(xué)習(xí)，以夯實(shí)學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)，拓寬知識(shí)面，提升綜合素質(zhì)。應(yīng)用型本科高校以應(yīng)用技術(shù)類型為辦學(xué)定位，旨在培養(yǎng)高素質(zhì)工程應(yīng)用型人才。當(dāng)前，工程教育普遍呈弱化的趨勢(shì)，存在著以理科教育的方式培養(yǎng)工程師的現(xiàn)象。工程教育專業(yè)認(rèn)證是我國(guó)高等工程教育與世界接軌的有效途徑，其認(rèn)證體系和程序?qū)嵸|(zhì)等效于協(xié)議其他成員國(guó)的認(rèn)證體系和程序[1-2]。按照工程教育專業(yè)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)和要求來(lái)培養(yǎng)未來(lái)的工程師，有利于提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量，為學(xué)生的就業(yè)及職業(yè)發(fā)展創(chuàng)造便利條件。在工程教育的大背景之下，原有的課程體系在課程定位、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及考核方式等方面已不能滿足實(shí)施大類招生后的工程教育需求。以機(jī)械大類專業(yè)的“機(jī)械工程導(dǎo)論”課程為例，各專業(yè)既定的生源范圍被打破，各原有的“機(jī)械工程導(dǎo)論”課程已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)前的大類招生模式，課程教學(xué)改革勢(shì)在必行。

1 “機(jī)械工程導(dǎo)論”課程的定位

“機(jī)械工程導(dǎo)論”是機(jī)械大類專業(yè)學(xué)生入校第一學(xué)期的一門通識(shí)課程，是了解其學(xué)科的第一扇窗，也是對(duì)新生進(jìn)行工程教育，培養(yǎng)工程意識(shí)的最佳時(shí)機(jī)?！皺C(jī)械工程導(dǎo)論”課程是幫助學(xué)生在正式接觸具體專業(yè)課程之前，對(duì)機(jī)械工程學(xué)科、專業(yè)知識(shí)體系及其發(fā)展趨勢(shì)形成框架式的理解，掌握本學(xué)科的研究方法和思維方式，培養(yǎng)工程意識(shí)，理解工程師的職責(zé)，為今后的學(xué)習(xí)和職業(yè)發(fā)展打下良好基礎(chǔ)[3-4]。此外，為學(xué)生介紹機(jī)械工程學(xué)科下的各種專業(yè)和職業(yè)選擇，激發(fā)新生的專業(yè)興趣和對(duì)未來(lái)發(fā)展的信心，使其明白大學(xué)四年“學(xué)什么、為何學(xué)、怎么學(xué)”，提高專業(yè)認(rèn)可度和專業(yè)保留率。按照工程教育專業(yè)認(rèn)證的12項(xiàng)畢業(yè)要求，“機(jī)械工程導(dǎo)論”課程應(yīng)在工程與社會(huì)、職業(yè)規(guī)范、個(gè)人和團(tuán)隊(duì)、溝通等方面對(duì)畢業(yè)要求起到支撐作用。

2 “機(jī)械工程導(dǎo)論”課程教學(xué)存在的不足

1)導(dǎo)論課“引導(dǎo)”不足。導(dǎo)論課程在內(nèi)容設(shè)置上以專業(yè)涵蓋的專業(yè)技術(shù)為主，即實(shí)現(xiàn)其自身的工程目標(biāo)所采用的工藝和方法。如機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)的授課內(nèi)容包含“機(jī)械工程發(fā)展”“力學(xué)在機(jī)械工程中的應(yīng)用”“機(jī)構(gòu)學(xué)及工程應(yīng)用”“工程材料及其應(yīng)用”“現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法”“先進(jìn)制造技術(shù)”“機(jī)電一體化技術(shù)”等多方面，面面俱到，卻淺嘗輒止，泛泛而談，缺乏系統(tǒng)性和全面性，使學(xué)生“只見(jiàn)樹(shù)木不見(jiàn)森林”，不能形成完整的工程概念，容易將工程片面地等同于技術(shù)或科學(xué)。同時(shí)，學(xué)生也無(wú)法清晰地認(rèn)識(shí)到作為未來(lái)工程師應(yīng)具備的職業(yè)素養(yǎng)。

2)理論為主，缺乏實(shí)踐。導(dǎo)論課的教學(xué)形式以課堂講授為主，輔以實(shí)驗(yàn)室參觀。這對(duì)于第一次接觸機(jī)械工程的新生而言，無(wú)法形成感性認(rèn)識(shí)。雖然通過(guò)理論學(xué)習(xí)能對(duì)該專業(yè)所涉及的內(nèi)容有一個(gè)大致了解，但往往不能形成對(duì)工程的完整理解，無(wú)法全面理解自己作為未來(lái)工程師應(yīng)具備的素養(yǎng)、能力和肩負(fù)的責(zé)任，不能讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到工程是一種社會(huì)實(shí)踐，是知行并重、理論密切聯(lián)系實(shí)際的學(xué)問(wèn)，是在各種約束限制條件下想方設(shè)法解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的學(xué)問(wèn)。

3)學(xué)時(shí)總量少，實(shí)踐學(xué)時(shí)占比小。導(dǎo)論課程學(xué)時(shí)偏少，一般為16學(xué)時(shí)，包含了4學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)室參觀的實(shí)踐環(huán)節(jié)。學(xué)時(shí)總量少，教師為了能在有限課時(shí)內(nèi)完成教學(xué)內(nèi)容，只能滿堂灌，沒(méi)有充足的時(shí)間留給學(xué)生進(jìn)行思考和討論。實(shí)踐比例小，只能設(shè)置參觀性質(zhì)的實(shí)踐環(huán)節(jié)，既不能達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)的目的，也不符合國(guó)家鼓勵(lì)“讓學(xué)生忙起來(lái)”的精神[5]。

4)考核和評(píng)價(jià)模式單一。導(dǎo)論課程采用傳統(tǒng)的考核與評(píng)價(jià)模式，即期末論文與平時(shí)成績(jī)加權(quán)平均的綜合評(píng)定方式。這種缺乏多元化和過(guò)程化的考評(píng)方法無(wú)法真實(shí)體現(xiàn)課程目標(biāo)的達(dá)成程度，也與工程教育專業(yè)認(rèn)證的理念和標(biāo)準(zhǔn)相違背。

3 “機(jī)械工程導(dǎo)論”課程改革思路及措施

3.1 改革思路

工程教育立足于工程，致力于培養(yǎng)具有全面素質(zhì)的工程人才。導(dǎo)論課程不是專業(yè)知識(shí)的簡(jiǎn)單介紹和堆砌，應(yīng)重在“導(dǎo)”，引導(dǎo)學(xué)生理解和思考，即理解和思考工程是什么、工程師是什么、工程師的職責(zé)、工程師應(yīng)具備的素養(yǎng)，以及如何成為一個(gè)合格的工程師。通過(guò)合理設(shè)置課程內(nèi)容和環(huán)節(jié)，強(qiáng)化責(zé)任意識(shí)教育，強(qiáng)化實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)，強(qiáng)化交流合作。為克服傳統(tǒng)導(dǎo)論課程的不足，“機(jī)械工程導(dǎo)論”課程應(yīng)在課程目標(biāo)設(shè)置、教學(xué)模式、評(píng)價(jià)與考核方式、引入探索式實(shí)踐環(huán)節(jié)方面進(jìn)行積極的探究和實(shí)踐。

3.2 改革措施

3.2.1設(shè)定基于OBE的課程目標(biāo)

根據(jù)課程對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系，從學(xué)生工程意識(shí)和工程能力培養(yǎng)的角度出發(fā)，“機(jī)械工程導(dǎo)論”課程設(shè)定如下課程目標(biāo)。

1)結(jié)合工程案例，了解機(jī)械工程領(lǐng)域的發(fā)展歷史，了解機(jī)械工程學(xué)科及其二級(jí)學(xué)科(專業(yè))，認(rèn)識(shí)工程與科學(xué)的關(guān)系。

2)了解工程倫理，正確認(rèn)識(shí)工程師的職責(zé)與挑戰(zhàn)。

3)了解并掌握文獻(xiàn)查閱方法、科技交流的常用方式與規(guī)范，能通過(guò)書面報(bào)告和口頭陳述交流解決方案、過(guò)程和成果。

4)通過(guò)團(tuán)隊(duì)的工程全過(guò)程實(shí)踐，了解機(jī)械工程設(shè)計(jì)和機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)全周期的基本流程、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)方法和技術(shù)，培養(yǎng)認(rèn)識(shí)和發(fā)現(xiàn)工程問(wèn)題、尋求并論證工程問(wèn)題解決方案、協(xié)作解決工程問(wèn)題及交流項(xiàng)目研究成果的能力，初步培養(yǎng)工程意識(shí)。

3.2.2調(diào)整教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)安排

采用課堂學(xué)習(xí)及項(xiàng)目實(shí)踐并行方式，將總學(xué)時(shí)調(diào)整為32學(xué)時(shí)，每周4學(xué)時(shí)，分別為2學(xué)時(shí)理論教學(xué)和2學(xué)時(shí)實(shí)踐教學(xué)。理論教學(xué)支撐課程目標(biāo)1，2，3，實(shí)踐教學(xué)支撐課程目標(biāo)3，4。

理論教學(xué)內(nèi)容分為工程學(xué)通識(shí)知識(shí)和實(shí)踐項(xiàng)目支撐理論知識(shí)兩部分，以主題形式展開(kāi)。工程學(xué)通識(shí)部分分為工程與科學(xué)、科技交流、工程倫理與工程師、設(shè)計(jì)與創(chuàng)新、制造與制備5個(gè)主題，主要采用工程案例展示和課堂討論等教學(xué)手段。支撐實(shí)踐項(xiàng)目的必備理論知識(shí)，主要包括傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)械制圖與CAD、測(cè)量技術(shù)、工程力學(xué)基礎(chǔ)、電氣基礎(chǔ)、控制器與編程6個(gè)主題，根據(jù)所選定的實(shí)踐項(xiàng)目及項(xiàng)目需求在主題內(nèi)容上會(huì)有所側(cè)重，在順序安排上做適當(dāng)調(diào)整。

3.2.3改進(jìn)課程考核和評(píng)價(jià)方法

采用分項(xiàng)考核方式進(jìn)行課程考核，既注重結(jié)果也考量過(guò)程，包括平時(shí)成績(jī)10%、小測(cè)驗(yàn)10%、項(xiàng)目成果40%、課堂討論與項(xiàng)目展示20%、期末考試20%。

平時(shí)成績(jī)包括出勤率和課堂表現(xiàn)。小測(cè)驗(yàn)和期末考試采用半開(kāi)卷形式，不以識(shí)記為目標(biāo)，重在考察學(xué)生對(duì)工程與社會(huì)、工程倫理、工程師職業(yè)規(guī)范等問(wèn)題的理解和分析能力。課堂討論考察學(xué)生分析整理材料并以口頭方式清晰表達(dá)觀點(diǎn)、回應(yīng)質(zhì)疑的能力。項(xiàng)目成果以小組的最終作品和小組互評(píng)成績(jī)作為評(píng)分依據(jù)，考察學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作完成任務(wù)的能力及個(gè)人在團(tuán)隊(duì)中的表現(xiàn)。項(xiàng)目展示考察學(xué)生用口頭和文字、圖表等方式展示設(shè)計(jì)方案、過(guò)程和結(jié)果的能力。項(xiàng)目成果和項(xiàng)目展示成績(jī)的具體評(píng)定詳見(jiàn)4.4節(jié)。

通過(guò)全過(guò)程、全目標(biāo)的考核和評(píng)價(jià)方式，達(dá)到對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成果的考核和評(píng)價(jià)的目的。

4 “機(jī)械工程導(dǎo)論”課程實(shí)踐環(huán)節(jié)

工程教育重在實(shí)踐，在導(dǎo)論課程中設(shè)置實(shí)踐環(huán)節(jié)有助于培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)，加深對(duì)工程和工程師責(zé)任的理解，初步培養(yǎng)工程素養(yǎng)。

4.1 實(shí)踐項(xiàng)目的設(shè)置

1)考慮學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)和能力的需求?！皺C(jī)械工程導(dǎo)論”課程開(kāi)設(shè)在新生入校的第一學(xué)期，學(xué)生尚未開(kāi)始學(xué)習(xí)專業(yè)課程，因此實(shí)踐項(xiàng)目的難度應(yīng)基于學(xué)生高中階段的工程基礎(chǔ)知識(shí)，或通過(guò)自學(xué)或簡(jiǎn)單教學(xué)就能使學(xué)生掌握的工程知識(shí)和工程軟件。

2)給學(xué)生自主探究的空間。實(shí)踐項(xiàng)目的設(shè)定是為了調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維意識(shí)和能力。因此，該項(xiàng)目應(yīng)是一個(gè)開(kāi)放型的項(xiàng)目，規(guī)定主題，可以有多種解決方案，能給學(xué)生更多自主探究的空間。

3)覆蓋產(chǎn)品的全周期過(guò)程。實(shí)踐項(xiàng)目的設(shè)定應(yīng)符合機(jī)械大類學(xué)生的專業(yè)特點(diǎn)，能夠覆蓋機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的主要流程。因此，項(xiàng)目以典型機(jī)電產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)為宜。

4)合理安排項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的資金和時(shí)間成本。資金和時(shí)間成本也是在項(xiàng)目設(shè)定時(shí)應(yīng)考慮的因素。從資金及環(huán)保的角度出發(fā)，項(xiàng)目所需的材料以標(biāo)準(zhǔn)件或易加工材料為主，最好能重復(fù)利用，能在一學(xué)期規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成。

5)學(xué)校能提供場(chǎng)地、技術(shù)及實(shí)驗(yàn)條件支持。

4.2 實(shí)踐項(xiàng)目的指導(dǎo)和管理

學(xué)生在實(shí)踐項(xiàng)目中所需的理論知識(shí)和軟件應(yīng)用能力，一部分是通過(guò)課堂理論學(xué)習(xí)獲得，另一部分是需要通過(guò)課堂實(shí)踐環(huán)節(jié)和課外實(shí)踐來(lái)掌握。為幫助學(xué)生順利完成實(shí)踐項(xiàng)目，除了教師在規(guī)定學(xué)時(shí)內(nèi)對(duì)實(shí)踐項(xiàng)目進(jìn)行指導(dǎo)外，學(xué)院還在課外時(shí)間開(kāi)放了實(shí)驗(yàn)室供學(xué)生預(yù)約使用。同時(shí)，選派若干高年級(jí)學(xué)長(zhǎng)作為“朋輩導(dǎo)師”，在課外時(shí)間為各小組項(xiàng)目方案擬定、項(xiàng)目實(shí)施等提供指導(dǎo)和建議。

4.3 實(shí)踐項(xiàng)目的實(shí)施

以“簡(jiǎn)易風(fēng)力渦輪機(jī)”項(xiàng)目為例，要求學(xué)生自組團(tuán)隊(duì)，完成發(fā)電風(fēng)車原型的設(shè)計(jì)、制造和測(cè)試，使功率輸出最大，重量和材料的使用(和浪費(fèi))最小。學(xué)生團(tuán)隊(duì)需考慮渦輪葉片結(jié)構(gòu)(葉片數(shù)與葉片角)、齒輪傳動(dòng)比、塔結(jié)構(gòu)、電力負(fù)荷、檢測(cè)儀表、控制算法、材料效率等。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)生需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)、計(jì)算和分析比較以確定優(yōu)選方案。在學(xué)期末舉行評(píng)比，各團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)海報(bào)對(duì)作品進(jìn)行展示，評(píng)審組對(duì)每個(gè)團(tuán)隊(duì)的作品進(jìn)行測(cè)試。

4.4 實(shí)踐項(xiàng)目的考核

實(shí)踐項(xiàng)目的考核從設(shè)計(jì)美學(xué)、海報(bào)展示、材料效率、實(shí)現(xiàn)效果4個(gè)方面進(jìn)行。

設(shè)計(jì)的本質(zhì)是按照美的規(guī)律為人造物，只有技術(shù)和形式完美結(jié)合的產(chǎn)品才會(huì)被廣大消費(fèi)者認(rèn)可。在考核中增加形式美的考核，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到美的因素也是評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)成果優(yōu)劣程度的標(biāo)準(zhǔn)之一。

學(xué)術(shù)海報(bào)是一種常見(jiàn)的設(shè)計(jì)方案及學(xué)術(shù)成果的展現(xiàn)形式。各設(shè)計(jì)小組將自己的設(shè)計(jì)主題、設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)過(guò)程及設(shè)計(jì)成果以簡(jiǎn)潔、直觀的海報(bào)形式呈現(xiàn)，并配合講解，使觀看者快速了解其設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)思路及成果。通過(guò)海報(bào)設(shè)計(jì)及展示，使學(xué)生體會(huì)科研創(chuàng)新的樂(lè)趣，培養(yǎng)科研交流的習(xí)慣和能力。

材料效率的考核旨在培養(yǎng)學(xué)生項(xiàng)目管理的成本意識(shí)和材料循環(huán)使用的環(huán)保意識(shí)。整個(gè)學(xué)期使用材料最少的團(tuán)隊(duì)得到該項(xiàng)滿分，而使用材料最多的團(tuán)隊(duì)得到0分。中間團(tuán)隊(duì)按使用材料的排名，按比例得分，成績(jī)四舍五入。

項(xiàng)目效果從技術(shù)角度對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行考評(píng)，以項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)的達(dá)成程度作為評(píng)價(jià)依據(jù)。以“簡(jiǎn)易風(fēng)力渦輪機(jī)”項(xiàng)目為例，考核的是輸出功率的大小。各小組的該項(xiàng)分值=該項(xiàng)目總分×作品輸出功率÷所有小組中作品輸出最大功率。實(shí)踐項(xiàng)目的考核以小組為單元進(jìn)行，基準(zhǔn)得分組內(nèi)各成員相同。在此基礎(chǔ)上根據(jù)小組互評(píng)成績(jī)進(jìn)行調(diào)整，得到小組各成員該項(xiàng)最終得分。

5 結(jié)束語(yǔ)

問(wèn)卷調(diào)查顯示，“機(jī)械工程導(dǎo)論”課程教學(xué)改革后，學(xué)生對(duì)專業(yè)的認(rèn)知度和認(rèn)可度都大幅提升。后續(xù)課程的教師反映學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、技術(shù)交流和動(dòng)手能力相比改革前的學(xué)生有明顯提高。

通過(guò)課程改革，“機(jī)械工程導(dǎo)論”課程改變了以往形式化課程的面貌，學(xué)生在觀念上形成了對(duì)機(jī)械工程學(xué)科的整體印象，明確了自己作為未來(lái)工程師應(yīng)肩負(fù)的責(zé)任，培養(yǎng)了工程意識(shí)和工程能力，了解了機(jī)械工程實(shí)踐中應(yīng)掌握的知識(shí)和能力，明確了學(xué)習(xí)任務(wù)和目標(biāo)，提升了學(xué)習(xí)興趣，為今后的進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。