齐建家

摘要：本文基于工程教育专业认证标准，及其对机械类专业课程体系的要求， 分析了当前机械类课程体系中存在的问题，提出了以“产品设计”为中心的“集成化”课程群建设方案。为进一步提高我国高等学校机械类专业课程教学效果，培养学生对产品、过程和系统的建造能力提供一些借鉴。

关键词：专业认证;课程体系;集成化;课程群

0  引言

对于一个从业者整体素质和能力而言，各门课程之间的从属关系、相互联系、都是有机相关的。“集成化”即通过工程项目将专业培养方案中的相关课程联系起来，形成有机整体，通过项目的牵引，使学生突破课程之间的界限，与生产实际进行无缝对接。

1  工程教育专业认证对机械类课程体系的要求

工程教育专业认证遵循以学生为中心和以成果为导向的核心理念，通过持续改进，不断优化课程体系、教学内容和教学方法。专业需针对认证标准规定的12项毕业要求建设师资队伍，在培养方案实施过程中，及时发现问题，适时调整培养目标和课程体系，并以对培养目标和课程体系的有效支撑为目的，明确各门课程之间的顺序和进度，优化课程内容，调整课程结构，改革课程教学方式方法，既满足毕业要求，又体现专业特色[1]。

2  机械类专业课程教学现状分析

传统教学模式下，机械类专业教学体系内各门课程之间课程内容相对独立，教师不注重各门课之间的联系，缺乏交流沟通，缺乏对各门课程内容的系统整合。且教学内容理论性强，生涩难懂，学生学习兴趣低。

授课方式上，多数专业课能将工程实例引入课堂，使学生对理论知识更好地理解。但基础课及专业基础课与工程实例结合较困难，往往只用工程问题中的一个环节代替整个系统的分析。或各门课程所举实例相互缺乏前后联系，因而学生不能很好地将前后学习的课程内容与工程实际联系起来。传统授课方式下，课程多以教师讲授为主，教学环节单一，评价方式单一，缺少学生独立思考、实践和发展兴趣的空间，不利于学生学习兴趣的培养。

从学生学习状况来看，学生入学之初，带着足够的好奇、兴趣和信心开始大学的学习生活。随着学习的不断深入，课程从内容到难度都发生变化，内容越来越多，难度越来越大，且一门一门独立的课程内容堆积在一起，使学生迷失了学习的方向，学习兴趣逐渐减弱。原因主要有二：一是课程本身理论性强，涉及的知识多，课堂上讲授的内容太抽象、且与现实生活脱节，以致产生心理落差，渐失学习信心;二是各门课程的教学内容缺乏联系，学生不能在脑子里将这些内容系统地联系起来，不知道课程学完了能做什么，与后续课程有什么关系，也就不知道如何将所学的知识学以致用。

从教学资源看，教学资源包括人的因素——师资，和物的因素——教学设备两部分。

过去课程体系内课程之间脱节，原因之一就是从基础课到专业课教师之间互不通气，各教各的，一教就是几年甚至几十年。教师只管教自己的课，对培养目标以及其他课程不闻不问，最后形成课程的孤岛。如果教师不明确并理解专业培养目标，以及所教课程对培养目标的支撑作用，只从课程自身的内容出发，而不兼顾课程体系内其他课程的需要，是无法使课程真正服务于专业的培养目标，无法高效利用教学资源，保证对培养目标的支撑的。而这个问题必须通过打破课程之间的界限，教师之间团队合作才能予以纠正。

实验及实训是学校给予学生的离开课堂，接触工程实践的机会之一。实验设备是否体现课程之间的融合是学生能否较好地理解课程对解决工程实际问题所起作用的关键。现有的实验设备多数是专门针对一门课程设计，只能开设某门课程的实验，不能兼顾多门课程之间的联系开展综合性、设计性实验。这也是人的传统观念不能与现代教学理念接轨的结果。

3  以“产品设计”为中心的“集成化”课程群建设

“集成化”就是要在使课程与课程之间，课程各环节之间关联起来，形成有机整体，而非各自为战。我校机械类专业根据自身的特点及专业面向，在2019版人才培养方案修订过程中，以培养目标和毕业要求为指导，对培养方案内所有课程按照产品全生命周期的要求及职场能力需求进行了课程群的划分，打破课程之间的壁垒，形成不同于以往的，符合工程教育认证对学生能力素质培养要求的课程体系。具体做法如下：

3.1 根据产品全生命周期的要求组建课程群

学科知识是成体系的，而非独立存在的，一门课程中是如此，课程模块中的基础课、专业基础课和专业课也是如此。工程实践的问题多为多学科交叉综合的问题，而单一学科只能解决较为单纯的问题。因此，如何把课程群内课程的各个模块进行集成才能达到优化学科知识，最大限度地利用好课堂内时间，达到工程教育对学生解决工程实际问题能力的要求，是我们需要研究与探讨的一个重要课题[2]。

我们选择机械设计基础、基础工程控制基础、机械工程测试技术、电气控制与PLC技术、液压与气压传动控制技术、机电系统设计、机器人技术等理论课程，以及机电系统项目化设计、可编程控制器仿真实习、毕业设计等实践类课程组成课程群。课程涵盖理论课、实践课，基础课、专业基础课、专业课，设计类课程、控制类课程。课程群的建设目标是：

①学生通过课程群内课程的学习，加深理解课程之间的联系及其在实际中的综合应用，强化“机电一体化”及“产品全生命周期”理念;

②初步掌握文献检索、设计手册和图册等资料查询方法，能够运用现代信息技术获取相关信息;

③注重理论与实际工程应用相结合，初步具备分析与解决复杂工程问题的能力。初步掌握运用所学知识进行机械结构及其控制系统综合设计的方法;具备制造及自動化设备的PLC控制系统设计能力;熟悉机电系统的结构、控制及相关技术;

④锻炼机电系统设计、机电信号检测的能力;

⑤引导学生主动学习，锻炼和提高交流沟通以及团队合作与竞争能力，培养责任感。

3.2 建设课程群教师团队

要使课程体系“集成化”，首先要使教师“团队化”。 团队成员应包括基础课教师、专业基础课和专业课教师、实验教师，以及负责学生工作的辅导员等课程群内涉及的所有教师。教师参与课程群建设，深入研究和探讨通过什么样的教学环节去落实培养目标和毕业要求、各门课在培养方案中的作用、地位、贡献及与其他课程的关系和关联[2]。

从多名讲授同一门课程的教师中选择责任心强、有特长、实践经验丰富的教师组建团队。为了便于课程群建设的顺利进行，选择的过程中要兼顾教师的专业特长，力争使团队教师形成优势互补。

团队负责人定期组织开展教研活动，讨论课程群及课程建设相关问题。课程责任教师主持讨论，并将讨论结果应用于教学当中。并就实施过程中发现的问题进行及时反馈，及时解决。

3.3 以“产品设计”为中心的课程群建设

按照人才培养目标要求，遵循知识与能力素质并重的原则，构建基于教师团队的分级项目式课程体系。

课程群建设初期，首先从机械类专业所需的专业技能入手，选取相关课程组建课程群，并建立技能知识库[3]。其次，将课程群内的所有课程内容按功能模块进行拆分，重新进行优化组合，对不同课程中相同的知识模块进行删减。经过优化后的知识模块全部放入知识库，课程按照优先级别从知识库中选取知识模块，已选过的模块将不能被二次选取，这样首先解决了课程间部分内容重复的问题。老师有更多的时间可以用来引入工程实例，并与学生一起展开讨论。

知识模块整合完成，课程重新确定了教学内容。接下来进行以工程能力为导向的项目式教学模式改革，在课程体系框架内建立三级项目体系，项目间相互关联，各级项目与各教学环节紧密衔接，项目内容从易到难、从基础到专业分层次进行，项目实施贯穿课内外，涵盖专业基础知识和专业技能。并充分利用现有实验设备，利用课程之间的联系开发综合性、设计性实验。图1为按照三级项目体系来构建的课程群组织框图（图1）。

三级项目体系为：

①三级项目以加强对课程重点内容的理解与应用为目的，设置于课程内。是一级或二级项目的子项目;

②二级项目是包含产品生命周期全过程的项目，有机融合多门课程专业知识。旨在提高学生利用专业知识解决工程实际问题的能力;

③一级项目是综合性最强、难度最大的项目。处于整个项目体系的最顶层。旨在培养学生专业知识综合应用能力和创新能力。

一级项目包括毕业设计和创新设计。毕业设计一级项目主要是让学生参与教师承担的企业研究课题、技术服务项目，以及实物制作类项目，以此提高学生的综合实践能力与素质;创新设计以具有一定创意的机电产品研制为主，可以是国家、省、校不同层次的创新训练项目，也可以是参加各类创新设计大赛期间的设计作品，旨在培养学生专业兴趣和创新意识。

各级项目与教学环节紧密衔接，项目内容和实施贯穿课内与课外，项目间相互关联，从易到难[4]。

项目教师团队紧紧围绕技能要求，精心设计项目内容，力争将项目贯穿于课程群的所有课程之中。通过项目在课与课之间建立起学生对生产实际认知的桥梁。为了让学生了解课程之间的联系，使学习更具针对性，按照最初项目设置原则，课程内的三级项目均采用机床作为典型项目實例，课程不同，侧重的点不同[4]。如：机械设计基础课程选取机床结构设计项目[5]，机械工程控制基础课程中选取的项目是机床控制系统性能的分析与校正，液压与气压传动控制技术课程选取的项目是机床的液压回路分析与设计，电气控制与PLC技术课程选取的项目是机床的电气控制系统分析与设计[6]，机电系统设计课程中选取的项目是机床传动系统及控制系统设计。每门课程内容通过项目式的实际工程任务导入，全部教学内容以工程项目贯穿始终。课程间的二级项目以机电系统项目化设计和可编程控制器仿真实习为载体，在三级项目的基础上，综合各门课程内容，完成车床的结构、传动系统、液压系统、控制系统的设计。至此，学生已初步具备了进行机电系统设计的能力。进一步通过创新训练项目、科技竞赛、毕业设计等一级项目历练，学生可初步具备解决复杂工程问题的能力。

4  结论

基于工程教育专业认证标准对学生能力的要求，以“产品设计”为中心，选择课程群内的项目及内容，打破课程之间的界限，力求使课程间通过项目建立起联系，一个项目的不同阶段在不同课程中引用，使学生清晰了课程之间的联系。充分体现以学生为中心的OBE理念，对进一步提高机械类专业建设质量起到积极推动作用。

参考文献：

[1]胡雪，夏博.基于“工科教育专业认证”构建机械制造及其自动化专业课程体系[J].教育现代化，2018（48）：143-146，157.

[2]查建中.从能力大纲到集成化课程体系设计的CDIO模式[J].高等工程教育模式，2013（2）：10-23.

[3]王军，吴凤和.以工程能力为导向的CDIO项目式教学模式探索[J].教学研究，2016，3：98-102.

[4]陈鹏.中美高校机械工程教育课程体系比较研究[J].应用型高等教育研究，2017（2）：86-91，95.

[5]陈波，张建中.基于CDIO的“机械设计课程群”教学改革与实践[J].教育教学论坛，2012（10）：181-182，116.

[6]徐惠敏.基于工程应用项目的机床电气控制与PLC课堂教学改革实践[J].中国现代教育装备，2015（12）：60-62.