盛精 陳鼎 王平 張炳榮 孫貴斌

廈門理工學(xué)院機(jī)械與汽車工程學(xué)院 福建廈門 361024

0 引言

在“中國(guó)制造2025”“一帶一路”倡議背景下，承擔(dān)國(guó)家使命的高校教育改革面臨著重大機(jī)遇與挑戰(zhàn)。工程教育專業(yè)認(rèn)證，為高校工程教育的改革指明了方向[1]。工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)有12條畢業(yè)要求，其中有8條明確地提出了對(duì)“解決復(fù)雜工程問題”的要求[2]。為此，解決復(fù)雜工程問題能力的培養(yǎng)成為各高校關(guān)注的焦點(diǎn)。

另外，在工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中有4項(xiàng)畢業(yè)要求涉及社會(huì)、健康、安全、法律、文化、社會(huì)責(zé)任感、職業(yè)道德和規(guī)范等。而這些畢業(yè)要求與“課程思政”的內(nèi)涵是一致的。事實(shí)上，在培養(yǎng)學(xué)生的過程中，“要我學(xué)”在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中仍是一個(gè)普遍現(xiàn)象。因此，讓學(xué)生肩負(fù)社會(huì)責(zé)任，具備家國(guó)情懷和工匠精神等意識(shí)，促使學(xué)生轉(zhuǎn)變到“我要學(xué)”格外重要。所以，課程思政建設(shè)也成為當(dāng)下探究的一個(gè)熱點(diǎn)問題。學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力和課程思政狀況可從以下實(shí)例略見一斑。廈門理工學(xué)院車輛工程專業(yè)核心課程——客車制造工藝學(xué)期末考試有一道綜合應(yīng)用題（書本習(xí)題改編）[3]，要求：①標(biāo)注出殼體3、齒輪軸4的軸向主要尺寸及極限偏差；②若殼體3上的主要尺寸不符合機(jī)械加工藝要求，試將其標(biāo)注成符合工藝要求的設(shè)計(jì)尺寸（見圖1）。盡管教師結(jié)合試題的知識(shí)點(diǎn)給學(xué)生進(jìn)行了復(fù)習(xí)，并講解了類同例題，但考試結(jié)果出乎意料，該題學(xué)生的平均得分只有20分。毫無疑問，這表明學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力薄弱，課程思政收效甚微。

圖1 傳動(dòng)裝置及其部分零件圖

學(xué)校車輛工程專業(yè)分別于2016年、2019年通過教育部工程教育專業(yè)認(rèn)證和認(rèn)證復(fù)評(píng)，且2019年獲批國(guó)家一流專業(yè)建設(shè)點(diǎn)。但在培養(yǎng)學(xué)生具有解決復(fù)雜工程問題能力、課程思政方面亟須進(jìn)一步加強(qiáng)建設(shè)。核心課程是培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力的重要抓手，而案例建設(shè)是核心課程的“硬件”建設(shè)內(nèi)容；課程思政則是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)術(shù)志向、科學(xué)精神與專業(yè)倫理意識(shí)，是課程建設(shè)不可或缺的“軟件”。只有思政建設(shè)與課程建設(shè)相互融合，才能相得益彰。鑒于此，非常有必要開展相關(guān)課題的研究。

綜上所述，考慮思政與解決復(fù)雜工程問題能力培養(yǎng)的核心課程案例設(shè)計(jì)這一課題的研究對(duì)車輛產(chǎn)品研發(fā)人才培養(yǎng)模式構(gòu)建的理念、方法創(chuàng)新具有重要的理論意義，同時(shí)對(duì)指導(dǎo)車輛工程專業(yè)在規(guī)劃畢業(yè)要求、構(gòu)建車輛工程專業(yè)畢業(yè)要求與培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)能力矩陣、設(shè)置理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)體系，以及完善管理制度和評(píng)價(jià)體系具有一定的指導(dǎo)作用，最終對(duì)車輛工程專業(yè)培養(yǎng)又紅又專的應(yīng)用型技術(shù)人才具有重要的實(shí)踐意義。

1 課題建設(shè)思路

根據(jù)學(xué)校辦學(xué)理念和定位，結(jié)合社會(huì)對(duì)具有解決復(fù)雜工程問題能力與社會(huì)責(zé)任感、工程職業(yè)道德和規(guī)范等的人才需求，以及工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，在分析車輛工程專業(yè)畢業(yè)要求與具體指標(biāo)點(diǎn)（能力、素質(zhì)和知識(shí)）的矩陣、規(guī)劃課程群與核心課程的基礎(chǔ)上，分析復(fù)雜車輛工程問題和思政元素與課程關(guān)聯(lián)；通過文獻(xiàn)調(diào)研法、調(diào)查法和個(gè)案研究法，探討體現(xiàn)復(fù)雜工程問題與蘊(yùn)含思政元素的案例構(gòu)建；開展面向知識(shí)/能力/情感多目標(biāo)融合下的案例在教學(xué)中的實(shí)證，研究考慮復(fù)雜車輛工程問題與課程思政的案例教學(xué)實(shí)效評(píng)價(jià)。具體研究思路見圖2。

圖2 課題研究思路

2 課題的建設(shè)措施

2.1 復(fù)雜車輛工程問題和思政元素與課程的關(guān)聯(lián)

從培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，規(guī)劃車輛工程專業(yè)畢業(yè)要求與培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)能力矩陣，設(shè)計(jì)課程對(duì)應(yīng)的指標(biāo)點(diǎn)（指標(biāo)點(diǎn)1：掌握汽車設(shè)計(jì)與制造等專業(yè)知識(shí)，用于描述汽車復(fù)雜系統(tǒng)或者過程以及建立相關(guān)數(shù)學(xué)模型，解決相關(guān)車輛工程問題。指標(biāo)點(diǎn)2：能夠客觀評(píng)價(jià)車輛工程領(lǐng)域相關(guān)新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝等的開發(fā)和應(yīng)用對(duì)社會(huì)、健康、安全、法律以及文化的影響），擬定以下的課程目標(biāo)：①能正確陳述客車產(chǎn)品的生產(chǎn)過程、工藝過程與制造方法等方面的術(shù)語(yǔ)或概念；②能夠正確分析與計(jì)算定位誤差，會(huì)表達(dá)工藝裝備的作用、客車產(chǎn)品工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的基本原則、過程，以及相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范；③能夠正確分析客車產(chǎn)品加工質(zhì)量的成因和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工藝性，會(huì)建立工藝尺寸鏈與計(jì)算；④能獨(dú)立設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的夾具、制定典型零件的工藝規(guī)程，逐步具備解決復(fù)雜車輛工程問題的能力；⑤能夠客觀評(píng)價(jià)客車制造對(duì)環(huán)境、社會(huì)、健康、安全、法律、文化的影響，具有科學(xué)精神與專業(yè)倫理意識(shí)，注重品德修養(yǎng)和人格養(yǎng)成，體現(xiàn)家國(guó)情懷與政治認(rèn)同。為此，首先，根據(jù)課程目標(biāo)羅列出與各課程目標(biāo)關(guān)聯(lián)的知識(shí)點(diǎn)，并按層次依次劃分；其次，以知識(shí)點(diǎn)為線索，組織車輛工程問題、搜尋思政元素，分別形成相應(yīng)的車輛工程問題與思政元素集合；建立知識(shí)點(diǎn)—車輛工程問題—思政元素的關(guān)聯(lián)，見圖3；最后，將諸多車輛工程問題經(jīng)過加工、處理，凝練成至少涵蓋復(fù)雜工程問題7個(gè)特征之一的復(fù)雜車輛工程問題[4]。

圖3 知識(shí)點(diǎn)—車輛工程問題—思政元素關(guān)聯(lián)

2.2 體現(xiàn)復(fù)雜工程問題與蘊(yùn)含思政元素的案例構(gòu)建

將基于工程教育認(rèn)證的課程目標(biāo)進(jìn)一步解析、聚合，分別歸類于知識(shí)、能力和情感三種目標(biāo)[5]。知識(shí)目標(biāo)主要指本課程要求學(xué)生熟悉、掌握、理解和了解的知識(shí)點(diǎn)；能力目標(biāo)除了專業(yè)要求的解決復(fù)雜工程問題能力外，增加了企業(yè)對(duì)工程技術(shù)人員的能力要求；情感目標(biāo)強(qiáng)調(diào)立德樹人。借助于產(chǎn)學(xué)研合作平臺(tái)與廠校聯(lián)合培養(yǎng)機(jī)制，組成案例庫(kù)開發(fā)人員。從實(shí)現(xiàn)知識(shí)目標(biāo)出發(fā)，以具備復(fù)雜工程問題為導(dǎo)向，廣開諸如專利、教科書習(xí)題，企業(yè)完成的經(jīng)典實(shí)例，國(guó)家及各省區(qū)市相關(guān)的科技進(jìn)步獎(jiǎng)和發(fā)明獎(jiǎng)，以及國(guó)家電視片《大國(guó)工匠》《大國(guó)重器》等有助于達(dá)成能力目標(biāo)的實(shí)例源；同時(shí)，注重搜羅典型實(shí)例背后催人奮進(jìn)、發(fā)人深省的人文事例，以建構(gòu)蘊(yùn)含思政元素的實(shí)例?；诎R(shí)、能力和情感目標(biāo)的多形式、多類型實(shí)例，構(gòu)建由多目標(biāo)、多級(jí)復(fù)雜程度系數(shù)的案例研發(fā)機(jī)制，開發(fā)出從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、蘊(yùn)含復(fù)雜工程問題與思政元素的教學(xué)案例。以上述方式，不斷探討由實(shí)例“物理整合”，經(jīng)過“化學(xué)融合”形成案例的方法。尤其要關(guān)注在車輛工程領(lǐng)域國(guó)家面臨“卡脖子”難題所涉及的工程技術(shù)問題，為此，需要持續(xù)創(chuàng)建新案例，更好地達(dá)成課程目標(biāo)。教學(xué)案例構(gòu)建路徑見圖4。

圖4 教學(xué)案例庫(kù)構(gòu)建路徑

2.3 面向知識(shí)/能力/情感多目標(biāo)融合下的案例在教學(xué)中的實(shí)證

客車制造工藝學(xué)的許多知識(shí)點(diǎn)是通過先修課程（包括基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課）逐漸展開。所以，需要把與案例中項(xiàng)目知識(shí)點(diǎn)關(guān)聯(lián)的課程及其教學(xué)任務(wù)進(jìn)行分解，見圖5。如案例中關(guān)于夾具設(shè)計(jì)知識(shí)點(diǎn)——“定位誤差分析與計(jì)算”關(guān)聯(lián)課程及其教學(xué)任務(wù)是：機(jī)械制圖課讓學(xué)生學(xué)會(huì)工程表達(dá)語(yǔ)言，工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)課讓學(xué)生掌握工程圖中設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)（工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)），互換性與技術(shù)測(cè)量課讓學(xué)生理解尺寸、形位公差和誤差，高等數(shù)學(xué)課要學(xué)生熟悉工程問題的建模方法與求解過程。然而，許多關(guān)聯(lián)課程的教師分布在其他學(xué)院、系部和教研室，要完成各知識(shí)點(diǎn)教學(xué)任務(wù)的銜接，建立多任務(wù)、跨院（系）部的柔性教學(xué)團(tuán)隊(duì)是必要的。要提高案例的實(shí)證效果，全員性是要關(guān)注的問題之一。為此，首先，要規(guī)劃核心課程——客車制造工藝案例實(shí)施的主講教師和實(shí)施人（合作教師），以課程思政為契機(jī)，加強(qiáng)教師的責(zé)任感，激發(fā)學(xué)生的使命感，創(chuàng)建良好的教學(xué)氛圍，增強(qiáng)人人（全校教職員工、學(xué)生）都是案例教學(xué)參與者的意識(shí)。其次，要注重案例教學(xué)的全過程。在籌劃各個(gè)教學(xué)任務(wù)的教學(xué)時(shí)間節(jié)點(diǎn)后，在教學(xué)過程中主講教師與合作教師定期交流、溝通，依次完成案例在各時(shí)期擬達(dá)成的階段目標(biāo)[6]。這樣，在知識(shí)/能力/情感目標(biāo)遞進(jìn)式達(dá)成的基礎(chǔ)上，完成案例在教學(xué)中的實(shí)踐。

圖5 知識(shí)點(diǎn)與課程的關(guān)聯(lián)

2.4 考慮復(fù)雜車輛工程問題與課程思政的案例教學(xué)實(shí)效評(píng)價(jià)

構(gòu)建在校生和在崗工作的往屆畢業(yè)生的案例教學(xué)評(píng)價(jià)體系，見圖6。在校學(xué)生評(píng)價(jià)主體為任課教師、其他教師、企業(yè)特聘教師和學(xué)生；評(píng)價(jià)指標(biāo)為課程目標(biāo)、工藝知識(shí)應(yīng)用能力達(dá)成情況；評(píng)價(jià)方法采用考試、考查或綜合應(yīng)用測(cè)試；評(píng)價(jià)周期選擇某知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)過程或階段，以及課程結(jié)束為止。要注意的是，教學(xué)效果的評(píng)價(jià)一定與教學(xué)條件高度相關(guān)，也就是要關(guān)注教師和學(xué)生情況，采用的教學(xué)手段、教學(xué)方法，以及目前擁有的教學(xué)資源。而對(duì)于在崗工作的往屆畢業(yè)生，評(píng)價(jià)主體是教師（包括其他高校教師）、企業(yè)工程技術(shù)人員與同行專家學(xué)者；評(píng)價(jià)指標(biāo)是畢業(yè)生的工藝、工藝裝備設(shè)計(jì)能力和其他綜合能力/素質(zhì)；評(píng)價(jià)方法采用層次分析法和模糊評(píng)價(jià)法；評(píng)價(jià)周期可定為隨機(jī)或定期。同樣，評(píng)價(jià)時(shí)也要考察畢業(yè)生的工作條件（指導(dǎo)工程師、培養(yǎng)手段和方法、企業(yè)資源）。在與畢業(yè)生所在企業(yè)開展科研合作的同時(shí)，也對(duì)畢業(yè)生進(jìn)行跟蹤調(diào)查，定期或不定期地獲取案例在培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題與課程思政成效方面的評(píng)價(jià)信息。在上述評(píng)價(jià)結(jié)果的基礎(chǔ)上，建立一個(gè)“教學(xué)－評(píng)價(jià)－持續(xù)改進(jìn)”的閉環(huán)體系，以促進(jìn)教學(xué)的持續(xù)改革，以期培養(yǎng)出一批批又紅又專的車輛工程領(lǐng)域的應(yīng)用人才。

圖6 案例教學(xué)實(shí)效評(píng)價(jià)體系

3 課題實(shí)施情況

根據(jù)知識(shí)點(diǎn)，收集或開發(fā)實(shí)例，確定能力要求，融入思政元素，形成案例。圖7為定位誤差分析與計(jì)算實(shí)例。包括以下內(nèi)容。①知識(shí)點(diǎn)：定位基準(zhǔn)、工序基準(zhǔn)（設(shè)計(jì)基準(zhǔn)），基準(zhǔn)位移誤差、基準(zhǔn)不重合誤差與定位誤差；②能力：會(huì)計(jì)算定位誤差，逐漸能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)夾具；③課程思政元素：實(shí)現(xiàn)由“制造大國(guó)”走向“制造強(qiáng)國(guó)”的責(zé)任感、文化自信、社會(huì)主義核心價(jià)值觀、科學(xué)精神（定位誤差產(chǎn)生原理）、專業(yè)倫理（定位誤差極限規(guī)定）。圖8為汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工藝性實(shí)例。包括以下內(nèi)容。①知識(shí)點(diǎn)：零件機(jī)械加工工藝性，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸、尺寸標(biāo)注的合理性；②能力：可以正確規(guī)劃產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)尺寸，能夠合理標(biāo)注結(jié)構(gòu)尺寸；③課程思政元素：家國(guó)情懷（民族復(fù)興）、工匠精神，專業(yè)倫理（標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)）。圖9為汽車產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的裝配工藝性實(shí)例。包括以下內(nèi)容。①知識(shí)點(diǎn)：裝配尺寸鏈、工藝尺寸鏈，尺寸標(biāo)注的合理性；②能力：會(huì)構(gòu)建裝配尺寸鏈和零件的工藝尺寸鏈，會(huì)分析尺寸標(biāo)注的合理性且能正確標(biāo)注；③課程思政元素：民族自信、科學(xué)精神（尺寸及偏差計(jì)算模型）、專業(yè)倫理（公差標(biāo)準(zhǔn)）。

圖7 定位誤差分析與計(jì)算實(shí)例

圖8 汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工藝性實(shí)例

圖9 汽車產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的裝配工藝性實(shí)例

案例教學(xué)開展了近一學(xué)年，以選擇題、填空題和簡(jiǎn)答題形式考查學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)的情況，結(jié)果統(tǒng)計(jì)得分率提升20%；以分析題、計(jì)算題形式考查學(xué)生應(yīng)用知識(shí)能力，得分率提高了15%；以綜合應(yīng)用題形式考查學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)能力，得分率提高了10%。學(xué)生的綜合成績(jī)（包括平時(shí)、測(cè)驗(yàn)成績(jī)）提高表明課程知識(shí)目標(biāo)達(dá)成有所提高。在后續(xù)課程——客車制造工藝課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐環(huán)節(jié)，學(xué)生完成工藝、夾具設(shè)計(jì)的質(zhì)量略有提升，表明課程的能力目標(biāo)達(dá)成度提高。另外，學(xué)生的出勤率、學(xué)習(xí)態(tài)度和主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性都有所好轉(zhuǎn)，考研的學(xué)生也有所增加，說明課程的情感目標(biāo)達(dá)成度得到提升。

4 結(jié)束語(yǔ)

本課題是圍繞學(xué)校車輛工程專業(yè)核心課程——客車制造工藝學(xué)展開的，總結(jié)如下。

1）復(fù)雜車輛工程問題和思政元素與課程關(guān)聯(lián)分析?；谲囕v工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，提出蘊(yùn)含知識(shí)、能力和情感目標(biāo)的課程目標(biāo)，分析課程的知識(shí)點(diǎn)。從知識(shí)點(diǎn)出發(fā)，收集并初步整理工程問題集合、課程思政素材，經(jīng)過分析、歸納和綜合，處理成復(fù)雜車輛工程問題。建立復(fù)雜車輛工程問題、知識(shí)點(diǎn)與思政元素之間的關(guān)聯(lián)。

2）蘊(yùn)含復(fù)雜車輛工程問題與思政元素的案例開發(fā)。由企業(yè)工程師與高校教師聯(lián)合組成案例開發(fā)組，多渠道、多方式收集與本課知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的工程實(shí)例，經(jīng)過解析、聚合加工，凝練出多級(jí)復(fù)雜程度的實(shí)例。針對(duì)課程思政素材，深入挖掘課程思政元素。將復(fù)雜車輛工程問題實(shí)例與思政元素有機(jī)融合，形成教學(xué)案例。

3）多目標(biāo)融合的案例在教學(xué)中的應(yīng)用驗(yàn)證。重視全員性，構(gòu)建以主講教師為主，由多知識(shí)點(diǎn)講授的任課教師組成案例教學(xué)團(tuán)隊(duì)；注重全過程，以案例為載體，將教學(xué)案例各知識(shí)點(diǎn)分解后拓展至大一、大二學(xué)習(xí)階段，由基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課教師完成案例的先導(dǎo)部分。目前，在主講教師教學(xué)階段，開展了實(shí)證研究。

4）研發(fā)的案例在教學(xué)實(shí)踐中的成效評(píng)價(jià)。為了動(dòng)態(tài)跟蹤案例教學(xué)效果，把在校學(xué)生和往年畢業(yè)生分別作為短期、中長(zhǎng)期考察主體。依據(jù)學(xué)生在不同的成長(zhǎng)環(huán)境，規(guī)劃了參與評(píng)估人員的組成、評(píng)價(jià)指標(biāo)、評(píng)價(jià)方法和評(píng)價(jià)周期。近一學(xué)年的教學(xué)實(shí)踐表明課程目標(biāo)達(dá)成度有所提升。