工程教育專業(yè)認證機械工程實踐教學模式

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摘要：以中國工程教育專業(yè)認證為契機，深入剖析其現(xiàn)行教學模式與教育環(huán)節(jié)存在的問題，以南京工程學院機械制造及其自動化認證專業(yè)為例，提出實踐教學“四層六度”模式及其具體實施措施，以期進一步提高實踐教學能效，探索機械工程實踐教學模式的應用方法，為后續(xù)教學研究和改革提供借鑒與思考。

關(guān)鍵詞：實踐教學；卓越工程師；工程認證；有效模式

本文將結(jié)合國際工程認證和卓越工程師計劃兩方面的標準，以南京工程學院流體傳動與控制專業(yè)卓越工程師計劃實施以來取得的成效為切入點，探索新工科背景下如何提高學生的工程實踐能力和實踐教學效果，以及如何滿足國際工程教育認證和企業(yè)要求，探索并改進中國工程教育專業(yè)認證背景下工程實踐教學的新模式。

1現(xiàn)行實踐教學的背景與模式剖析

我國于2016年成為《華盛頓協(xié)議》第18個正式成員國以來，為體現(xiàn)其宗旨和貫徹其基本理念，我國工程教育認證堅持以學生為中心理念、產(chǎn)品導出理念和持續(xù)改進理念等三個基本理念，以達到解決復雜工程問題能力這一目的。解決“復雜工程問題”是工程教育本科專業(yè)認證區(qū)別于其他類型工程教育認證的重要特征,這也是我國高等院校本科工程專業(yè)達成工程教育認證的重點和難點；其中，良好的校企合作實習基地建設可借鑒企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新方法和最佳實踐思路,對工程教育中的“復雜工程問題”中的難點問題提出一種解決思路，為工程專業(yè)實踐教育提供參考。工程實踐與協(xié)作創(chuàng)新是機械設計制造及其自動化專業(yè)人才培養(yǎng)的出發(fā)點和落腳點，其主要包括學生工程意識、實踐能力、協(xié)作精神和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，目前，國內(nèi)大多數(shù)高等院校已將認知實習、生產(chǎn)實習和畢業(yè)實習作為機械工程專業(yè)實踐教學課程的主要環(huán)節(jié)和固有模式。實踐教學經(jīng)歷了卓越工程師計劃的人才培養(yǎng)模式，在企業(yè)實踐過程中，形成了工程設計、工程制造、工程應用的三段式工程訓練模式，更多地強調(diào)在加強校企合作基礎(chǔ)上構(gòu)建面向工程一線的工程教育體系，形成了一套特有的教學環(huán)節(jié)。因此，卓越工程師計劃更多的是強化學生在工程實踐方面的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，通過“學習+企業(yè)”的實踐教學模式培養(yǎng)學生的工程實踐能力，達到卓越工程師的培養(yǎng)目標。而在當前進行的國際工程認證背景下，工程教育培養(yǎng)學生解決“復雜工程問題”能力的教學模式可以借鑒企業(yè)在技術(shù)創(chuàng)新中用到的方法論。從企業(yè)需求視角來看，只有真正既掌握集成產(chǎn)品開發(fā)模式又掌握專業(yè)技術(shù)知識的畢業(yè)生，才具備解決“復雜工程問題”的能力。“復雜工程問題”在涉及工程技術(shù)問題的同時還涉及大量非技術(shù)性的問題，因此，工程教育院校在國際工程認證背景下卓越工程師計劃的實踐教學可以借鑒企業(yè)界多年來在技術(shù)創(chuàng)新探索歷程中的經(jīng)驗教訓，吸收諸如集成產(chǎn)品開發(fā)模式（IPD）等適用于解決“復雜工程問題”的方法論和最佳實踐，從而培養(yǎng)具備解決企業(yè)實際工程問題綜合素質(zhì)的高水平工程師。

2實踐教學“四層六度”模式的改革舉措

在國際工程認證背景下南京工程學院機械制造及其自動化專業(yè)本科生工程實踐教學體系分為基礎(chǔ)實踐層、工程認知層、綜合實踐層和創(chuàng)新實踐層四個層次，即基礎(chǔ)層、主干層、專業(yè)層和核心層；具體實施措施分為計劃內(nèi)必修實踐環(huán)節(jié)和課外選修實踐環(huán)節(jié)兩部分，工程實踐環(huán)節(jié)和畢業(yè)設計構(gòu)成了實踐教學綜合體系。以計劃內(nèi)必修實踐環(huán)節(jié)為主的專業(yè)實踐能力培養(yǎng)課程體系，包括獨立設課實驗、課程設計、實習教學、項目訓練、畢業(yè)設計（論文）以及其他實踐環(huán)節(jié)等。此外，本專業(yè)還增加了課外選修實踐環(huán)節(jié)，相對應計劃內(nèi)各層次實踐環(huán)節(jié)配套開展了數(shù)學建模、大學生創(chuàng)業(yè)設計、UG(Pro/E、SolidWorks)CAD證書、博世力士樂行業(yè)資格證書等多種學科競賽、科技創(chuàng)新及社會實踐活動的創(chuàng)新實踐層體系，為本專業(yè)培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才的目標的實現(xiàn)進一步提供保障。為了進一步加強應用型本科院校建設的進程，在機械制造及其自動化通過工程認證后，提升卓越工程師計劃取得的前期成果上，面向“中國制造2025”，在實踐教學環(huán)節(jié)和改進中采取“六度”模式即（B-D-H-V-D-P模式）,以進一步提高實踐教學的效果。拓寬獨立設課實驗的廣度（Breadth）：隨著當代人工智能技術(shù)的發(fā)展，理論知識間的學科交叉融合已經(jīng)成為新工科的必然趨勢，因此，必須拓寬獨立設課實驗的廣度，增加生物仿生學、光學等基礎(chǔ)學科的獨立設課實驗范疇，強化學生在交叉學科之間的感性認識。提高課程教學實驗的難度(Difficulty)：課程教學實驗是設置在相關(guān)專業(yè)課程教學過程中，為了提升學生理論知識與實踐能力相結(jié)合的重要教學環(huán)節(jié)，從單一的驗證型實驗過渡到設計型實驗的模式，增加一定的難度，滿足專業(yè)認證通用標準和機械類補充標準的要求，使學生積累解決復雜工程問題的基本經(jīng)驗。提升課程設計水平的高度(High)：課程設計的項目化訓練不僅可以加強學生對所修理論課程的理解和掌握，而且充分利用博世力士樂機電一體化實驗中心等現(xiàn)有的實驗設施，增加了搭建實驗系統(tǒng)或使用仿真手段驗證自身設計回路正確性的環(huán)節(jié)，不僅使學生通過課程設計加強理論知識的理解和應用，而且將理論知識和工程實踐應用結(jié)合，進一步強化了學生對工程實踐的感性認識。加深校內(nèi)實習教學的遠度(Vision)：實習教學充分發(fā)揮校內(nèi)實驗室博世力士樂機電一體化實驗中心及仿真中心等實驗室建立的可視化機械零件、液壓元件等專用模型供學生觀摩教學，同時，采用計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行零部件和機械工程設備的三維動畫建模，實現(xiàn)了虛實結(jié)合的教學模式。強化專業(yè)綜合實踐的深度(Depth)：專業(yè)綜合實踐通過與校企合作建設了穩(wěn)定的實踐基地，實行校企雙導師制度，將校方老師的理論知識和企業(yè)導師的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗融合，保證項目訓練的順利進行和訓練質(zhì)量的提高。選題既要符合本階段課程的教學要求和結(jié)合人工智能、機器人等時代特征，又要注意選題內(nèi)容的先進性、綜合性、實踐性，具有一定的工程實用價值，訓練學生綜合運用所學的理論知識獨立分析、解決復雜工程實際問題的綜合能力。促進團隊形式實踐教學活動的力度(Power)：團隊實踐是現(xiàn)代高等教育對學生培養(yǎng)必不可少的一個環(huán)節(jié)和關(guān)鍵，從課程實驗、專業(yè)認識實踐、課程設計到畢業(yè)設計均采用團隊形式進行，促進學生在學校實踐教學活動過程中的團隊合作精神和集體觀念，為走向社會積累一定的經(jīng)驗。

3結(jié)語

本文針對工程實踐教學環(huán)節(jié)和模式存在的問題，在深化實踐教學改革的過程中，對獨立課程設計實驗、課程教學實驗、課程設計、校內(nèi)生產(chǎn)實習和校外專業(yè)綜合實踐等實踐教學環(huán)節(jié)進行探索，實施了一系列的改進措施，提出了“四層遞進，六度支撐”的模式體系，并取得了一定成效。伴隨著我校機械制造及其自動化專業(yè)成功通過工程教育認證，專業(yè)將繼續(xù)以提高學生實踐能力為中心，與時俱進地持續(xù)改進理念，不斷完善實踐教學體系和實踐教學培養(yǎng)方案的建設。在學生實踐教學環(huán)節(jié)的培養(yǎng)方面，不應該處于簡單的模仿階段，而必須走出一條適合我國工程大國相匹配的有中國工程特色的獨特道路，為支撐新時代中國工程教育的發(fā)展戰(zhàn)略，實施“融合創(chuàng)新”范式和構(gòu)建新的知識體系、專業(yè)設置邏輯和管理辦法、人才培養(yǎng)模式，以真正提高高校畢業(yè)生解決“復雜工程問題”的實踐能力，走出一條能反映中國應用型大學獨特水平的工程教育之路。

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作者：李曉暉 許悅 張艷芹 孫孟輝 許坤波 高佩川 單位：南京工程學院