工程教育專業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認證為契機，深入剖析其現行教學模式與教育環節存在的問題，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，為后續教學研究和改革提供借鑒與思考。

關鍵詞：實踐教學；卓越工程師；工程認證；有效模式

本文將結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要求，探索并改進中國工程教育專業認證背景下工程實踐教學的新模式。

1現行實踐教學的背景與模式剖析

我國于2016年成為《華盛頓協議》第18個正式成員國以來，為體現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、產品導出理念和持續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認證區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的技術創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，為工程專業實踐教育提供參考。工程實踐與協作創新是機械設計制造及其自動化專業人才培養的出發點和落腳點，其主要包括學生工程意識、實踐能力、協作精神和創新思維的培養，目前，國內大多數高等院校已將認知實習、生產實習和畢業實習作為機械工程專業實踐教學課程的主要環節和固有模式。實踐教學經歷了卓越工程師計劃的人才培養模式，在企業實踐過程中，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，更多地強調在加強校企合作基礎上構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節。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新能力和創新思維的培養，通過“學習+企業”的實踐教學模式培養學生的工程實踐能力，達到卓越工程師的培養目標。而在當前進行的國際工程認證背景下，工程教育培養學生解決“復雜工程問題”能力的教學模式可以借鑒企業在技術創新中用到的方法論。從企業需求視角來看，只有真正既掌握集成產品開發模式又掌握專業技術知識的畢業生，才具備解決“復雜工程問題”的能力。“復雜工程問題”在涉及工程技術問題的同時還涉及大量非技術性的問題，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界多年來在技術創新探索歷程中的經驗教訓，吸收諸如集成產品開發模式（IPD）等適用于解決“復雜工程問題”的方法論和最佳實踐，從而培養具備解決企業實際工程問題綜合素質的高水平工程師。

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本科生工程實踐教學體系分為基礎實踐層、工程認知層、綜合實踐層和創新實踐層四個層次，即基礎層、主干層、專業層和核心層；具體實施措施分為計劃內必修實踐環節和課外選修實踐環節兩部分，工程實踐環節和畢業設計構成了實踐教學綜合體系。以計劃內必修實踐環節為主的專業實踐能力培養課程體系，包括獨立設課實驗、課程設計、實習教學、項目訓練、畢業設計（論文）以及其他實踐環節等。此外，本專業還增加了課外選修實踐環節，相對應計劃內各層次實踐環節配套開展了數學建模、大學生創業設計、UG(Pro/E、SolidWorks)CAD證書、博世力士樂行業資格證書等多種學科競賽、科技創新及社會實踐活動的創新實踐層體系，為本專業培養高素質創新人才的目標的實現進一步提供保障。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”，在實踐教學環節和改進中采取“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的發展，理論知識間的學科交叉融合已經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專業課程教學過程中，為了提升學生理論知識與實踐能力相結合的重要教學環節，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有的實驗設施，增加了搭建實驗系統或使用仿真手段驗證自身設計回路正確性的環節，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合，進一步強化了學生對工程實踐的感性認識。加深校內實習教學的遠度(Vision)：實習教學充分發揮校內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，采用計算機虛擬現實技術進行零部件和機械工程設備的三維動畫建模，實現了虛實結合的教學模式。強化專業綜合實踐的深度(Depth)：專業綜合實踐通過與校企合作建設了穩定的實踐基地，實行校企雙導師制度，將校方老師的理論知識和企業導師的生產實踐經驗融合，保證項目訓練的順利進行和訓練質量的提高。選題既要符合本階段課程的教學要求和結合人工智能、機器人等時代特征，又要注意選題內容的先進性、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)：團隊實踐是現代高等教育對學生培養必不可少的一個環節和關鍵，從課程實驗、專業認識實踐、課程設計到畢業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驗。

3結語

本文針對工程實踐教學環節和模式存在的問題，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、校內生產實習和校外專業綜合實踐等實踐教學環節進行探索，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成功通過工程教育認證，專業將繼續以提高學生實踐能力為中心，與時俱進地持續改進理念，不斷完善實踐教學體系和實踐教學培養方案的建設。在學生實踐教學環節的培養方面，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展戰略，實施“融合創新”范式和構建新的知識體系、專業設置邏輯和管理辦法、人才培養模式，以真正提高高校畢業生解決“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