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正文

基于成果导向教育的机械类专业实践教学改革

摘要:实践教学环节是应用型本科高校机械类专业课程体系中重要的组成部分,也是当今市场对工科人才培养的客观需求,新工科教育更注重培养学生的实践能力和创新能力,实践教学环节在其中起着举足轻重的作用。文章在分析传统实践教学存在问题的基础上,基于成果导向教育构建了层级式实践教学体系和相应的教学质量评价体系,并付诸实施,为新工科教育背景下学生解决工程问题能力的培养提供参考。
关键词:成果导向教育;机械专业;实践教学
一、引言
       成果导向教育是1981年美国学者斯派蒂(Spady) 提出的教育理念,其核心是通过教学活动学生所达到的学习成果,注重学生获得的能力。我国工程教育专业认证协会颁布的《工程教育认证标准》(2015)充分体现了这一教育理念[1,2],机械类专业实践教学环节是学生工程实践能力和工程素质培养过程中关键的一环。因此,对现有实践教学进行改革,对适应新工科建设和培养新时代机械工程师具有十分重要的现实意义。
二、机械类专业实践教学存在的主要问题分析
       在机械类专业课程体系设置中,实践教学环节主要包括认识实习、生产实习、毕业实习、机械设计课程设计、专业课程设计、专业综合实践、专业综合实验、毕业实习、毕业设计等,形成了较为成熟的实践教学体系,对机械类专业人才培养起到了巨大作用。随着科技的发展和社会对机械类人才的需求,传统机械类专业实践教学存在的问题也日渐凸显,主要体现在以下几个方面。
       1.教师的角色定位问题。在现有实践教学中,教学的主体多以教师为主,实践教学主体错位,教师是整个实践教学活动的主角,负责学生的学习,由教师指定设计内容、规划设计进度、指导实践环节,希望学生掌握什么样的知识,具备怎样的能力,学生是被动的。
       2.实践教学内容单一问题。在专业的各种实习、设计及实践活动中,侧重机械制造工艺的设计和机械结构设计中纯技术性内容的设计,注重学生工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、研究、使用现代工具等工程技术能力的培养,忽略工程实践活动中学生工程与社会、环境与可持续发展、职业规范、个人与团队、沟通、项目管理、终身学习等非技术能力的培养。
       3.实践教学评价的评教问题。教学质量优劣以教师指导的怎么样为考核要点,以学生学会工程知识、了解设计方法、掌握设计理论等作为评价依据,评价标准大多比较宏观,缺少对学生学习产出的评价和持续的形成性评价。
三、基于成果导向教育的机械类专业实践教学改革
       1.层级式实践教学体系。借鉴国内外工程教育理念和模式,结合本专业教学实际,设计了自下而上、从单一到综合、融知识能力素质培养于一体的层级式实践教学体系。该体系共分三级,一级项目以毕业设计为主,创新设计训练项目为辅,主要对学生进行综合能力和创新能力的训练和培养;二级项目为机械设计课程设计、专业课程设计、生产实习、专业综合实践、专业综合实验等,主要培养学生专业技能;三级项目为专业核心课对应的训练项目,这类项目数量最多, 内容紧密结合各门课程的教学目标进行设计,形式多样。根据课程性质,三级项目可以进行理论设计、仿真模拟、试验研究、实物制作等,主要培养学生的学习兴趣,掌握课程的基本理论知识与技能。
       2.由评教向评学转变的实践教学质量评价体系。(1)评价理念:教学的主体由教师为中心向学生为中心转变,教学评价由教师教得怎么样向学生学得怎么样转变,以学生学习成果为评价核心要素,关注学生能力的达成。(2)评价方法:采取直接评价和间接评价两种方法对实践教学质量进行总体评价,直接评价主要针对各实践环节中相应的技术文件,实践环节不同,技术文件的类别也不相同,包括设计图纸、说明书、设计内容答辩、实习报告、实习日记、实践报告等; 间接评价通过对学生问卷调查的形式完成。(3)评价内容:依据应用型人才的培养目标和社会对毕业生的要求,对于实践教学环节而言,教学目标的实现以解决复杂机械工程问题为核心评价内容。将学生能否正确表达复杂机械工程问题,是否体现创新意识,是否考虑社会、环境、健康、环境和可持续发展的影响,能否遵守职业道德和规范;个体和团队角色的转换,报告和设计文稿的撰写,工程管理基本原理与经济决策方法的应用等都纳入评价的内容。(4)评价标准:实践教学环节评价标准的制度依据是各环节的教学目标, 教学目标不同,同一评价内容的评价标准也不同,如专业课程设计中的设计图纸针对“设计/开发解决方 案”这一教学目标,评价主要以“学生能否熟练运用机械工程原理、技术和方法,设计机械系统设计方案,并能完整、清晰地绘制机床夹具的方案图和结构图”为  标准;而针对“沟通”这一教学目标,评价标准为“学生图纸质量能否正确、清楚表达相应的工作原理、装配关系和零件结构;制图是否符合现行国家标准”。
四、基于成果导向教育的机械类专业实践教学实施
       以专业课程设计这一实践教学环节为例,根据其在人才培养方案课程体系中的作用,支撑了毕业要求中的六个指标点,即工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、使用现代工具、工程与社会、沟通。本着课程教学目标与毕业要求指标点一一对应的原则,该课程教学目标设计了六个,其中强支撑包括问题分析、工程与社会、沟通等三项,所占权重分别为0.3、0.2、0.2, 其他三项为弱支撑。抽取一个班为样本进行分析,专业课程设计六个教学目标达成评价值如下图所示,分别为0.7241、0.7716、0.7034、0.7724、0.7759、0.7425。
教学目标的达成评价值_论文发表 期刊发表





图一  教学目标的达成评价值
       从下图中可以看出,所有评价值均达到了0.70以上,较好地达成了课程的教学目标。其中,教学目标2、4、5与其他教学目标评价值相比较高,说明该班学生运用机械工程原理、技术和方法,对机械系统设计方案的可行性进行分析和论证的能力,以及进行文献查询等方面的能力较好。教学目标3的评价值与其他指标点评价值相比低些,说明学生在综合考虑创新、安全、环境和社会因素,设计满足特定需求的机械系统方面还不够理想。课程的总体达成评价值为:0.7241×0.1+0.7716 ×0.3+0.7034 ×0.1+0.7724 ×0.1+0.7759 ×0.2+0.7425×0.2=0.7552,其评价结果为达成。
五、结语
       在新工科教育和工程教育专业认证背景下,高校工科专业学生实践能力的培养尤为重要,借鉴美国、英国等国家教育改革的主流理念,改革传统工科专业实践教学,对高校人才培养具有重要的现实意义。基于对现有实践教学运行中存在问题的分析,以学习成果为导向,构建了应用型高校机械类专业三级项目式实践教学体系,结合毕业要求指标点对课程教学目标达成进行评价,逐步提高机械类专业人才培养质量。在教学实践中,不断吸收新的教育理念,对现有实践教学进行改革,才能适应经济社会发展对机械人才的需要。
参考文献:
1、李志义.解析工程教育专业认证的成果导向理念(OBE)[J].中国高等教育,2014,(17):7- 10.
2、赵永生,刘毳,赵春梅.教学学术视野下的CDIO ——兼论燕山大学的实践与探索 [J]. 高等工程教育研究,2017, (6):141- 144,172.
 

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基于成果导向教育的机械类专业实践教学改革
摘要:实践教学环节是应用型本科高校机械类专业课程体系中重要的组成部分,也是当今市场对工科人才培养的客观需求,新工科教育更注重培养学生的实践能力和创新能力,实践教学环节在其中起着举足轻重的作用。文章在分析传统实践教学存在问题的基础上,基于成果导向教育构建了层级式实践教学体系和相应的教学质量评价体系,并付诸实施,为新工科教育背景下学生解决工程问题能力的培养提供参考。
关键词:成果导向教育;机械专业;实践教学
一、引言
       成果导向教育是1981年美国学者斯派蒂(Spady) 提出的教育理念,其核心是通过教学活动学生所达到的学习成果,注重学生获得的能力。我国工程教育专业认证协会颁布的《工程教育认证标准》(2015)充分体现了这一教育理念[1,2],机械类专业实践教学环节是学生工程实践能力和工程素质培养过程中关键的一环。因此,对现有实践教学进行改革,对适应新工科建设和培养新时代机械工程师具有十分重要的现实意义。
二、机械类专业实践教学存在的主要问题分析
       在机械类专业课程体系设置中,实践教学环节主要包括认识实习、生产实习、毕业实习、机械设计课程设计、专业课程设计、专业综合实践、专业综合实验、毕业实习、毕业设计等,形成了较为成熟的实践教学体系,对机械类专业人才培养起到了巨大作用。随着科技的发展和社会对机械类人才的需求,传统机械类专业实践教学存在的问题也日渐凸显,主要体现在以下几个方面。
       1.教师的角色定位问题。在现有实践教学中,教学的主体多以教师为主,实践教学主体错位,教师是整个实践教学活动的主角,负责学生的学习,由教师指定设计内容、规划设计进度、指导实践环节,希望学生掌握什么样的知识,具备怎样的能力,学生是被动的。
       2.实践教学内容单一问题。在专业的各种实习、设计及实践活动中,侧重机械制造工艺的设计和机械结构设计中纯技术性内容的设计,注重学生工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、研究、使用现代工具等工程技术能力的培养,忽略工程实践活动中学生工程与社会、环境与可持续发展、职业规范、个人与团队、沟通、项目管理、终身学习等非技术能力的培养。
       3.实践教学评价的评教问题。教学质量优劣以教师指导的怎么样为考核要点,以学生学会工程知识、了解设计方法、掌握设计理论等作为评价依据,评价标准大多比较宏观,缺少对学生学习产出的评价和持续的形成性评价。
三、基于成果导向教育的机械类专业实践教学改革
       1.层级式实践教学体系。借鉴国内外工程教育理念和模式,结合本专业教学实际,设计了自下而上、从单一到综合、融知识能力素质培养于一体的层级式实践教学体系。该体系共分三级,一级项目以毕业设计为主,创新设计训练项目为辅,主要对学生进行综合能力和创新能力的训练和培养;二级项目为机械设计课程设计、专业课程设计、生产实习、专业综合实践、专业综合实验等,主要培养学生专业技能;三级项目为专业核心课对应的训练项目,这类项目数量最多, 内容紧密结合各门课程的教学目标进行设计,形式多样。根据课程性质,三级项目可以进行理论设计、仿真模拟、试验研究、实物制作等,主要培养学生的学习兴趣,掌握课程的基本理论知识与技能。
       2.由评教向评学转变的实践教学质量评价体系。(1)评价理念:教学的主体由教师为中心向学生为中心转变,教学评价由教师教得怎么样向学生学得怎么样转变,以学生学习成果为评价核心要素,关注学生能力的达成。(2)评价方法:采取直接评价和间接评价两种方法对实践教学质量进行总体评价,直接评价主要针对各实践环节中相应的技术文件,实践环节不同,技术文件的类别也不相同,包括设计图纸、说明书、设计内容答辩、实习报告、实习日记、实践报告等; 间接评价通过对学生问卷调查的形式完成。(3)评价内容:依据应用型人才的培养目标和社会对毕业生的要求,对于实践教学环节而言,教学目标的实现以解决复杂机械工程问题为核心评价内容。将学生能否正确表达复杂机械工程问题,是否体现创新意识,是否考虑社会、环境、健康、环境和可持续发展的影响,能否遵守职业道德和规范;个体和团队角色的转换,报告和设计文稿的撰写,工程管理基本原理与经济决策方法的应用等都纳入评价的内容。(4)评价标准:实践教学环节评价标准的制度依据是各环节的教学目标, 教学目标不同,同一评价内容的评价标准也不同,如专业课程设计中的设计图纸针对“设计/开发解决方 案”这一教学目标,评价主要以“学生能否熟练运用机械工程原理、技术和方法,设计机械系统设计方案,并能完整、清晰地绘制机床夹具的方案图和结构图”为  标准;而针对“沟通”这一教学目标,评价标准为“学生图纸质量能否正确、清楚表达相应的工作原理、装配关系和零件结构;制图是否符合现行国家标准”。
四、基于成果导向教育的机械类专业实践教学实施
       以专业课程设计这一实践教学环节为例,根据其在人才培养方案课程体系中的作用,支撑了毕业要求中的六个指标点,即工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、使用现代工具、工程与社会、沟通。本着课程教学目标与毕业要求指标点一一对应的原则,该课程教学目标设计了六个,其中强支撑包括问题分析、工程与社会、沟通等三项,所占权重分别为0.3、0.2、0.2, 其他三项为弱支撑。抽取一个班为样本进行分析,专业课程设计六个教学目标达成评价值如下图所示,分别为0.7241、0.7716、0.7034、0.7724、0.7759、0.7425。
教学目标的达成评价值_论文发表 期刊发表





图一  教学目标的达成评价值
       从下图中可以看出,所有评价值均达到了0.70以上,较好地达成了课程的教学目标。其中,教学目标2、4、5与其他教学目标评价值相比较高,说明该班学生运用机械工程原理、技术和方法,对机械系统设计方案的可行性进行分析和论证的能力,以及进行文献查询等方面的能力较好。教学目标3的评价值与其他指标点评价值相比低些,说明学生在综合考虑创新、安全、环境和社会因素,设计满足特定需求的机械系统方面还不够理想。课程的总体达成评价值为:0.7241×0.1+0.7716 ×0.3+0.7034 ×0.1+0.7724 ×0.1+0.7759 ×0.2+0.7425×0.2=0.7552,其评价结果为达成。
五、结语
       在新工科教育和工程教育专业认证背景下,高校工科专业学生实践能力的培养尤为重要,借鉴美国、英国等国家教育改革的主流理念,改革传统工科专业实践教学,对高校人才培养具有重要的现实意义。基于对现有实践教学运行中存在问题的分析,以学习成果为导向,构建了应用型高校机械类专业三级项目式实践教学体系,结合毕业要求指标点对课程教学目标达成进行评价,逐步提高机械类专业人才培养质量。在教学实践中,不断吸收新的教育理念,对现有实践教学进行改革,才能适应经济社会发展对机械人才的需要。
参考文献:
1、李志义.解析工程教育专业认证的成果导向理念(OBE)[J].中国高等教育,2014,(17):7- 10.
2、赵永生,刘毳,赵春梅.教学学术视野下的CDIO ——兼论燕山大学的实践与探索 [J]. 高等工程教育研究,2017, (6):141- 144,172.