任素波　張興中　金昕　任廷志　許志強(qiáng)　白明華

[摘要]工程教育認(rèn)證對(duì)本科生的畢業(yè)能力提出了新要求，并在認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中明確提出了“解決復(fù)雜工程問題”的要求。機(jī)械裝備專業(yè)以工程教育專業(yè)認(rèn)證為契機(jī)，對(duì)本專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)改革提出了一種新做法，將以往分散的實(shí)踐教學(xué)以一個(gè)綜合實(shí)物項(xiàng)目的形式串聯(lián)起來，給學(xué)生提供了一個(gè)綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)與技能進(jìn)行工程實(shí)踐的應(yīng)用平臺(tái)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，深受學(xué)生好評(píng)，取得了良好教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞]工程教育；實(shí)踐教學(xué)；教改

[中圖分類號(hào)]G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1005-4634（2016）04-0105-04

0 引言

工程教育認(rèn)證是當(dāng)前國內(nèi)高校都高度重視的工作之一。開展工程教育專業(yè)認(rèn)證，是為了進(jìn)一步深化中國工程教育改革，使中國工程教育領(lǐng)域與國際化接軌，實(shí)現(xiàn)中國與國際工程教育專業(yè)間的實(shí)質(zhì)性互認(rèn)，提升國際競(jìng)爭(zhēng)力?！度A盛頓協(xié)議》是世界上最具影響力的國際本科工程學(xué)位互認(rèn)協(xié)議，其宗旨是通過雙邊或多邊認(rèn)可工程教育資格及工程師執(zhí)業(yè)資格，促進(jìn)工程師跨國執(zhí)業(yè)。該協(xié)議提出的工程專業(yè)教育標(biāo)準(zhǔn)和工程師職業(yè)能力標(biāo)準(zhǔn)，是國際工程界對(duì)工科畢業(yè)生和工程師職業(yè)能力公認(rèn)的權(quán)威要求。2013年6月，中國成為該協(xié)議組織的第21個(gè)成員。我國從2006年開始開展工程教育認(rèn)證，現(xiàn)有14 000多個(gè)工程教育專業(yè)布點(diǎn)數(shù)，占高等學(xué)校專業(yè)總布點(diǎn)數(shù)的1/3，工程專業(yè)類在校生超過300萬人，占全國本科總數(shù)的1/3，畢業(yè)生超過100萬人，占全國本科畢業(yè)生總數(shù)的1/3。開展工作9年來，工程教育認(rèn)證對(duì)構(gòu)建我國高等工程教育質(zhì)量保障體系，推動(dòng)高等工程教育改革，密切工程教育與工業(yè)界的聯(lián)系，促進(jìn)工程教育國際化，提高工程教育質(zhì)量發(fā)揮了重要作用。

2012年，燕山大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)參加中國工程教育專業(yè)認(rèn)證，通過學(xué)校自評(píng)、專家組現(xiàn)場(chǎng)考查、分委員會(huì)（試點(diǎn)工作組）審議、認(rèn)證結(jié)論審議委員會(huì)審議等程序，順利通過了此次認(rèn)證，有效期為三年。2015年4月，向中國工程教育認(rèn)證協(xié)會(huì)提交了本專業(yè)第二輪的自評(píng)報(bào)告，并獲得通過。

以燕山大學(xué)工程教育認(rèn)證為契機(jī)，結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，機(jī)械裝備專業(yè)在本科生實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)嘗試新模式下教學(xué)改革與探索。機(jī)械裝備專業(yè)是學(xué)校的傳統(tǒng)專業(yè)，自專業(yè)成立至今為各大企業(yè)、科研院所，尤其是冶金設(shè)備行業(yè)培養(yǎng)了眾多人才。多年來，我專業(yè)就發(fā)展定位和人才培養(yǎng)規(guī)格的討論和探索，始終沒有停息。隨著社會(huì)進(jìn)步與工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，廣大企業(yè)對(duì)高素質(zhì)專業(yè)技術(shù)人才的需求不斷增長，而且對(duì)專業(yè)人才的知識(shí)水平和實(shí)踐能力要求也愈來愈高。作為一個(gè)歷史久遠(yuǎn)的傳統(tǒng)專業(yè)，如何與社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步相結(jié)合，與時(shí)俱進(jìn)，培養(yǎng)適合當(dāng)今企業(yè)需求的精英人才是專業(yè)在發(fā)展進(jìn)程中要解決的重大問題。這些都對(duì)機(jī)械裝備專業(yè)人才培養(yǎng)模式提出了新要求。

1 實(shí)踐教學(xué)改革思路

中國工程教育認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)列出了本科生應(yīng)達(dá)到的12項(xiàng)基本要求，其中第3條指出：“設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案：能夠設(shè)計(jì)針對(duì)復(fù)雜工程問題的解決方案，設(shè)計(jì)滿足特定需求的系統(tǒng)、單元（部件）或工藝流程，并能夠在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)”，該條強(qiáng)調(diào)了要解決的是“復(fù)雜工程問題”，并要有系統(tǒng)性，包括設(shè)計(jì)方案、工藝流程等多個(gè)環(huán)節(jié)，同時(shí)強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新。為了鍛煉本科生的實(shí)踐動(dòng)手能力，使之達(dá)到上述要求，本專業(yè)經(jīng)過系統(tǒng)研究，結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)提出了名為“典型冶煉設(shè)備的設(shè)計(jì)與實(shí)物制作（二級(jí)項(xiàng)目）”的專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革項(xiàng)目，并獲得了學(xué)校的教改立項(xiàng)和資助。本項(xiàng)目以提倡學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)和實(shí)踐為核心的“做中學(xué)”教學(xué)理念為指導(dǎo)原則，結(jié)合機(jī)械裝備專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)，通過設(shè)計(jì)制定科學(xué)合理的執(zhí)行計(jì)劃，結(jié)合鋼鐵冶煉設(shè)備的設(shè)計(jì)、應(yīng)用和研究，給學(xué)生提供一個(gè)實(shí)踐鍛煉平臺(tái)，充分發(fā)揮其主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，能夠更加適應(yīng)當(dāng)前冶金行業(yè)對(duì)高層次人才的需求。

2 項(xiàng)目的實(shí)施方案

本教改項(xiàng)目立足于機(jī)械裝備專業(yè)的核心專業(yè)課《機(jī)械裝備及設(shè)計(jì)》，實(shí)物制作的原型均來自該課程，為保證本項(xiàng)目的順利完成，主講教師對(duì)該課程的教學(xué)內(nèi)容中涉及實(shí)物制作模型的部分章節(jié)及時(shí)進(jìn)行授課方式的調(diào)整，在授課過程中結(jié)合課程特點(diǎn)、學(xué)生掌握的基礎(chǔ)知識(shí)以及實(shí)驗(yàn)室條件有針對(duì)性地進(jìn)行講解，為項(xiàng)目奠定理論基礎(chǔ)。項(xiàng)目的最終實(shí)施方案由教研室老師經(jīng)過多次研討后確定，結(jié)合項(xiàng)目執(zhí)行周期設(shè)計(jì)合理的考核節(jié)點(diǎn)、向?qū)W生下達(dá)任務(wù)書，相關(guān)理論課的任課教師為指導(dǎo)教師，由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人進(jìn)行有關(guān)事項(xiàng)的組織和協(xié)調(diào)，安排實(shí)驗(yàn)室教師和任課教師對(duì)學(xué)生的加工、安裝和實(shí)驗(yàn)調(diào)試進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)。根據(jù)專業(yè)學(xué)生人數(shù)，通常4～5人為一個(gè)小組，每組設(shè)組長1名。每個(gè)小組完成一部專業(yè)設(shè)備（圓筒混合機(jī)或部圓盤造球機(jī)）的設(shè)計(jì)與制作，小組中每名成員均有明確的設(shè)計(jì)任務(wù)，包括零部件的設(shè)計(jì)、仿真、加工與采購等，組長負(fù)責(zé)任務(wù)的分配和協(xié)調(diào)，并組織組內(nèi)成員最終完成設(shè)計(jì)仿真、安裝調(diào)試等任務(wù)。學(xué)生制作部分具體的實(shí)施過程分以下幾個(gè)階段。

1）設(shè)計(jì)方案的可行性分析。各小組首先進(jìn)行資料搜集與整理，通過觀看圓筒混合機(jī)和圓盤造球機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)錄像和查閱相關(guān)設(shè)計(jì)資料，了解所設(shè)計(jì)設(shè)備的基本情況和現(xiàn)狀，使學(xué)生掌握這兩種設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工作原理，根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的簡(jiǎn)化和優(yōu)化，對(duì)各自的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行可行性分析和論證。

2）設(shè)備結(jié)構(gòu)、工藝參數(shù)計(jì)算及計(jì)算機(jī)仿真。對(duì)設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)進(jìn)行理論設(shè)計(jì)、計(jì)算和校核，運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件對(duì)圓筒混合機(jī)和圓盤造球機(jī)進(jìn)行三維建模與仿真，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的完整性和正確性，最后進(jìn)行所設(shè)計(jì)設(shè)備的全套工程圖紙的繪制。

3）加工零部件。根據(jù)所設(shè)計(jì)的圓筒混合機(jī)和圓盤造球機(jī)工程圖紙，進(jìn)行零部件的加工制作。除標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行外購以外，其他各零部件的加工均由學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成，讓學(xué)生全程參與完成零部件的加工制作，增加學(xué)生的實(shí)踐能力。

4）設(shè)備的安裝與調(diào)試。將所加工和采購的零部件進(jìn)行安裝，之后再按照生產(chǎn)工藝進(jìn)行調(diào)試試驗(yàn)，掌握所設(shè)計(jì)設(shè)備的工作特點(diǎn)，確保其能夠達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。

5）答辯驗(yàn)收。為充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，項(xiàng)目驗(yàn)收采取小組競(jìng)賽+答辯+設(shè)計(jì)說明書的方式進(jìn)行。除了提交各組的設(shè)計(jì)說明書和工程圖紙外，由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人組織學(xué)生進(jìn)行答辯和小組競(jìng)賽，從設(shè)備結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、產(chǎn)品質(zhì)量、成本以及工作效率等多個(gè)方面進(jìn)行評(píng)比，最終確定各組成績。

3 項(xiàng)目的執(zhí)行過程

項(xiàng)目落實(shí)后，對(duì)燕山大學(xué)11級(jí)機(jī)械裝備專業(yè)本科學(xué)生進(jìn)行了項(xiàng)目式培養(yǎng)的第一輪實(shí)踐教學(xué)改革嘗試，要求每個(gè)小組獨(dú)立完成一部圓筒混合機(jī)或一部圓盤造球機(jī)的整體設(shè)計(jì)工作。

1）人員分工。依據(jù)現(xiàn)有條件及學(xué)生的實(shí)際情況，進(jìn)行了項(xiàng)目組織規(guī)劃。11級(jí)機(jī)械裝備專業(yè)學(xué)生分2個(gè)班，共53人，按照最初設(shè)想的4～5人一組，并結(jié)合學(xué)生各自的特長和實(shí)際情況共分為11組。每組設(shè)指導(dǎo)教師1名，由熟悉所選設(shè)備的專業(yè)教師擔(dān)任，負(fù)責(zé)指導(dǎo)各小組完成方案設(shè)計(jì)，幫助各小組解決在方案設(shè)計(jì)、仿真以及校核等過程中遇到的問題。安裝調(diào)試階段由實(shí)驗(yàn)教師全程參與，處理實(shí)際加工過程中的各種問題，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)全局工作，協(xié)調(diào)各個(gè)環(huán)節(jié)。

2）時(shí)間節(jié)點(diǎn)分配。本輪項(xiàng)目執(zhí)行周期為2個(gè)月。為確保各小組及時(shí)、順利地完成實(shí)物制作任務(wù)，在項(xiàng)目開始前向各小組下達(dá)了項(xiàng)目任務(wù)書，明確了時(shí)間分配以及各個(gè)考核節(jié)點(diǎn)。具體如表1所示。

3）實(shí)物制作過程與驗(yàn)收。所有學(xué)生在整個(gè)項(xiàng)目執(zhí)行過程中都特別認(rèn)真努力，踏實(shí)肯干，表現(xiàn)出了良好的創(chuàng)造性和團(tuán)隊(duì)精神。在方案論證階段，各小組都進(jìn)行了充分的資料搜集與整理，所提出的方案經(jīng)過反復(fù)修改與完善，并經(jīng)過計(jì)算機(jī)三維造型與仿真，對(duì)所設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行多角度論證，確保其可行性。某小組設(shè)計(jì)的圓盤造球機(jī)三維仿真效果見圖1所示。

在實(shí)物制作階段，各小組團(tuán)結(jié)合作，充分發(fā)揮個(gè)人特長，分工明確。凡是在實(shí)驗(yàn)室條件能夠完成的零件均有學(xué)生動(dòng)手制作，其他采購件也從結(jié)構(gòu)、價(jià)格等方面對(duì)多家進(jìn)行對(duì)比選擇，最終在保質(zhì)保量完成設(shè)備制作的基礎(chǔ)上，將生產(chǎn)成本降到最低，圖2是某小組所設(shè)計(jì)的圓盤造球機(jī)最終外觀。

設(shè)備組裝完成后，進(jìn)入最后的調(diào)試階段，學(xué)生們的熱情空前高漲，為了能在最后的競(jìng)賽中取得好成績，各小組的成員各盡所能，將自己設(shè)計(jì)的設(shè)備性能調(diào)整到最佳狀態(tài)。圖3是各小組采用圓盤造球機(jī)生產(chǎn)出的最終產(chǎn)品——元宵。由圖3可見，各小組之間的實(shí)力可以說是勢(shì)均力敵，最后由專業(yè)教師組成的評(píng)委會(huì)從產(chǎn)品外觀、粒度均勻性、顆粒強(qiáng)度以及生產(chǎn)效率等多個(gè)方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)后確定成績。

4 結(jié)束語

由于實(shí)物項(xiàng)目是初次進(jìn)行，實(shí)施經(jīng)驗(yàn)不夠，在項(xiàng)目開展過程中暴露了一些不足之處，比如：零部件加工條件有限，加工質(zhì)量差；方案設(shè)計(jì)耗時(shí)較長，導(dǎo)致實(shí)物加工、安裝調(diào)試階段略顯緊張；經(jīng)費(fèi)不足等。但通過實(shí)物項(xiàng)目的開展，雖然時(shí)間較短，還是取得了一些成果，具體表現(xiàn)在如下幾方面。

1）通過實(shí)物項(xiàng)目，使學(xué)生深刻理解了專業(yè)設(shè)備特色；

2）通過方案制定和可行性論證，使學(xué)生掌握了工程設(shè)計(jì)的基本流程：

3）鍛煉了學(xué)生工藝參數(shù)計(jì)算與校核的實(shí)際運(yùn)用能力：

4）使學(xué)生理解了三維建模仿真技術(shù)在工程設(shè)計(jì)中的作用；

5）使學(xué)生工程制圖能力得到了鍛煉和提高；

6）通過零部件的加工制造，提高了學(xué)生的動(dòng)手能力、聯(lián)系實(shí)際能力；

7）通過購置設(shè)備制作原材料，增加了學(xué)生的實(shí)踐能力：

8）通過小組合作，提高了學(xué)生相互協(xié)作、溝通、交流的能力。

綜上所述，項(xiàng)目式教學(xué)作為課程教學(xué)的一種特殊形式，注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，周期短，見效快，可控性好，充分體現(xiàn)了“以項(xiàng)目為主線、教師為引導(dǎo)、學(xué)生為主體”的特點(diǎn)，彌補(bǔ)了課堂教學(xué)中理論性強(qiáng)、知識(shí)集中，但往往“教師講，學(xué)生聽”的被動(dòng)接受局面，與課堂教學(xué)、討論課、實(shí)驗(yàn)課等一起構(gòu)成了完整的課程教學(xué)體系，豐富了課程教學(xué)對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)的執(zhí)行手段。通過本項(xiàng)目的開展，綜合鍛煉了學(xué)生的各項(xiàng)能力，特別是實(shí)踐動(dòng)手能力，將以往分散到多門理論課中的實(shí)驗(yàn)、專業(yè)技能訓(xùn)練、課程設(shè)計(jì)等這些割裂的階段性成果以一個(gè)綜合項(xiàng)目的形式串聯(lián)起來，成為有實(shí)用價(jià)值的一個(gè)完整系統(tǒng)，讓學(xué)生能夠有機(jī)會(huì)綜合運(yùn)用所學(xué)的機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、三維仿真設(shè)計(jì)與優(yōu)化、互換性與測(cè)量技術(shù)、工程材料、機(jī)械制造等多門知識(shí)與技能去解決一個(gè)“復(fù)雜工程問題”，順應(yīng)了當(dāng)今時(shí)代工程教育對(duì)本科學(xué)生的畢業(yè)要求，對(duì)于加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)造性設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)具有重要的實(shí)際意義。