卓越工程師計(jì)劃課程設(shè)計(jì)教學(xué)探索

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摘要：“卓越計(jì)劃”旨在培養(yǎng)工程能力和創(chuàng)新能力強(qiáng)的高素養(yǎng)工程技術(shù)人才。充分利用校企合作機(jī)制，調(diào)整材料成型及控制工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容，探索和構(gòu)建了基于PBL-CDIO設(shè)計(jì)教學(xué)體系，并嚴(yán)密組織設(shè)計(jì)過程。通過實(shí)踐，學(xué)生發(fā)現(xiàn)和解決工程實(shí)際問題能力得到提高，取得了較好效果。

關(guān)鍵詞：卓越計(jì)劃；課程設(shè)計(jì)；工程能力；創(chuàng)新能力

一、前言

“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”（簡稱“卓越計(jì)劃”）是實(shí)現(xiàn)我國由工程教育大國邁向工程教育強(qiáng)國的重大舉措。近年來，新經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)等對(duì)工程人才培養(yǎng)提出了新的更高的要求，從適應(yīng)產(chǎn)業(yè)需要轉(zhuǎn)向滿足產(chǎn)業(yè)需要和引領(lǐng)未來發(fā)展并重建設(shè)“新工科”。無論“卓越計(jì)劃”還是“新工科建設(shè)”，旨在培養(yǎng)造就工程能力及創(chuàng)新能力強(qiáng)的高素養(yǎng)工程技術(shù)人才[1]。實(shí)踐教學(xué)作為教學(xué)過程的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用實(shí)踐的工程能力和理論技術(shù)創(chuàng)新能力的重要手段。鑒于此，本文以提高工科學(xué)生的綜合工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力為出發(fā)點(diǎn)，基于CDIO工程教育理念[2]和PBL教學(xué)方法[3]提出對(duì)材料成型及控制工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行了探索和改革，并取得良好實(shí)踐效果。

二、材料成型及控制工程專業(yè)的課程設(shè)計(jì)存在的問題

材料成型及控制工程專業(yè)涉及材料、機(jī)械、信息及控制學(xué)科，主要研究材料加工過程中材料的結(jié)構(gòu)、性能演變及其控制，這決定了在人才培養(yǎng)模式方面更注重實(shí)踐性和應(yīng)用性，課程設(shè)計(jì)應(yīng)更貼近生產(chǎn)，滿足社會(huì)實(shí)際需求[4]。因此課程設(shè)計(jì)不僅要傳授專業(yè)理論和技術(shù)知識(shí)，更要傳授發(fā)現(xiàn)、分析解決工程實(shí)際問題的方法，使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，做中學(xué)，提高工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。當(dāng)前，該專業(yè)課程設(shè)計(jì)存在一些問題。（1）命題是課程設(shè)計(jì)的起點(diǎn)，立題不當(dāng)，影響整個(gè)課程設(shè)計(jì)的目的性和創(chuàng)新性。目前，教師設(shè)置的命題過于陳舊，和生產(chǎn)實(shí)踐脫節(jié)，設(shè)計(jì)內(nèi)容缺乏創(chuàng)新性，不能激發(fā)學(xué)生的興趣。題目較少，較為單一，且多人一題，易造成學(xué)生相互抄襲。命題具有偏材料研究的趨勢(shì)，題目偏難。選題不當(dāng)時(shí)有發(fā)生，而且原因各異。（2）時(shí)間地點(diǎn)不合適。課程設(shè)計(jì)通常安排在第七個(gè)學(xué)期末，且周期多為2周。這段時(shí)間學(xué)生忙于畢業(yè)去向，不能認(rèn)真對(duì)待，精力常有限。另外課程設(shè)計(jì)一般在校內(nèi)進(jìn)行，學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象具體情況欠缺了解，缺乏感性認(rèn)識(shí)，規(guī)范性、創(chuàng)新性難以得到把握。（3）指導(dǎo)教師對(duì)課程設(shè)計(jì)的順利開展、完成和深度的把握至關(guān)重要。然而課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師人數(shù)往往偏少，生師比超過20，很難在短時(shí)間做到針對(duì)學(xué)生的情況進(jìn)行分類指導(dǎo)。青年教師一般學(xué)歷高、理論深厚、創(chuàng)新意識(shí)較強(qiáng)，但往往沒有企業(yè)經(jīng)歷，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行工藝方案的優(yōu)化時(shí)缺乏生產(chǎn)的足夠了解。

三、基于PBL和CDIO的課程設(shè)計(jì)教學(xué)模式構(gòu)建

我校材料成型及控制工程專業(yè)經(jīng)四川省教育廳和學(xué)校批準(zhǔn)實(shí)施“卓越工程師”培養(yǎng)計(jì)劃。在分析總結(jié)課程設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題的基礎(chǔ)上，引入CDIO教育理念及問題導(dǎo)向（PBL）的教學(xué)模式，加強(qiáng)校企合作，構(gòu)建了新的課程設(shè)計(jì)教學(xué)體系。

（一）課程設(shè)計(jì)準(zhǔn)備及命題設(shè)計(jì)

根據(jù)“卓越計(jì)劃”的培養(yǎng)要求，行業(yè)企業(yè)要深度參與。在實(shí)施過程中，通過對(duì)與材料成型及控制工程專業(yè)相關(guān)企業(yè)的綜合分析，選擇在與焊接專業(yè)關(guān)系密切、生產(chǎn)規(guī)模大、管理規(guī)范的某鍋爐有限責(zé)任公司建立“卓越工程師計(jì)劃”培養(yǎng)基地。將課程設(shè)計(jì)作為在企業(yè)進(jìn)行的實(shí)踐教學(xué)課程，直接設(shè)置為焊接工程設(shè)計(jì)，教學(xué)場地以企業(yè)為主、由學(xué)校和企業(yè)老師聯(lián)合指導(dǎo)。設(shè)計(jì)時(shí)間也從2周延長至3周。為了達(dá)成課程設(shè)計(jì)目標(biāo)，學(xué)生先期經(jīng)歷《焊接崗位實(shí)踐》和《焊接工程師崗位實(shí)踐》實(shí)踐，然后焊接工程設(shè)計(jì)命題以鍋爐系統(tǒng)關(guān)鍵部件—集箱和汽包結(jié)構(gòu)與焊接工藝設(shè)計(jì)為作為命題，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、選材、加工流程以及焊接工藝的關(guān)鍵參數(shù)論證制定，最終按照規(guī)范完成相應(yīng)文檔的編寫。

（二）課程設(shè)計(jì)的過程管理

在焊接工程設(shè)計(jì)管理上，采用CDIO教育理念和問題導(dǎo)向教學(xué)方法。CDIO理念代表構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作之間有機(jī)聯(lián)系，實(shí)踐中以集箱或汽包的制造周期為載體，依據(jù)鍋爐行業(yè)和國家標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)完成從對(duì)集箱或汽包設(shè)計(jì)要求的理解和思考、到結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核、材料選擇、焊接工藝規(guī)范的論證制定、檢驗(yàn)等。集箱或汽包結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一個(gè)學(xué)生難以在3周時(shí)間完成全部任務(wù)，為避免學(xué)生的工作量過大、輕重不分，將學(xué)生分成幾個(gè)小組，每個(gè)小組側(cè)重一個(gè)方面的問題。實(shí)際管理中學(xué)生3—4人為小組，小組成員分工協(xié)作，部分學(xué)生側(cè)重結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，部分學(xué)生側(cè)重焊接工藝設(shè)計(jì)，最后小組通過有機(jī)聯(lián)系，獲得相對(duì)成熟設(shè)計(jì)方案。焊接工程設(shè)計(jì)設(shè)置了針對(duì)性問題。從設(shè)計(jì)思路上提出了集箱或汽包的總體設(shè)計(jì)要求、載荷類型及應(yīng)力的準(zhǔn)確計(jì)算、所選材料性能、擬采用的焊接方法、現(xiàn)有和擬采用的生產(chǎn)設(shè)備、準(zhǔn)確簡明的表達(dá)方法、焊接成本、質(zhì)量檢驗(yàn)等需要注意的問題，同時(shí)也提出了坡口如何選擇、對(duì)接焊縫的余高不能過多等具體問題。要求學(xué)生從選題、計(jì)劃、交流、資源搜尋、決策能力、經(jīng)濟(jì)分析、表達(dá)等全方位、全過程的實(shí)踐，有效地發(fā)展學(xué)生的“創(chuàng)新軟能力”?？傊?，把學(xué)生置于復(fù)雜的、有實(shí)際意義的問題情境中，通過讓學(xué)生以小組合作的形式共同解決復(fù)雜的、實(shí)際的或真實(shí)性問題，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程，從工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力形成解決工程實(shí)際問題的能力。

（三）課程設(shè)計(jì)的成績考核

成績的考核方法采取校內(nèi)與企業(yè)考核結(jié)合、個(gè)人與小組考核結(jié)合方式進(jìn)行。個(gè)人考核主要是對(duì)學(xué)生平時(shí)紀(jì)律、學(xué)習(xí)態(tài)度、圖紙質(zhì)量、焊接工藝卡質(zhì)量、說明書規(guī)范及個(gè)人答辯情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，主要在校內(nèi)進(jìn)行；小組考核主要是對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)方案小組答辯，在企業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行，由企業(yè)焊接工程師和學(xué)校指導(dǎo)教師考察設(shè)計(jì)是否符合工程實(shí)際及有改進(jìn)創(chuàng)新。每部分給出成績，乘以權(quán)重，最后給出綜合成績，很好地對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)的獨(dú)立性、協(xié)調(diào)性、創(chuàng)造性及實(shí)際解決問題的能力、團(tuán)隊(duì)意識(shí)和協(xié)作配合能力等做出較科學(xué)、全面公正的評(píng)定。

（四）指導(dǎo)教師的作用

課程設(shè)計(jì)教學(xué)模式中教師需要承擔(dān)多重的角色。校內(nèi)指導(dǎo)教師首先是組織者，在選擇設(shè)計(jì)對(duì)象及制定計(jì)劃時(shí)需要考慮課程體系的系統(tǒng)性、專業(yè)知識(shí)體系的銜接和交叉、課程設(shè)計(jì)的教學(xué)目標(biāo)等，而并非單純?yōu)榻鉀Q問題而設(shè)計(jì)問題。其次教師是資源提供者，在課前進(jìn)行大量的工作，提供學(xué)習(xí)資源的組織，如授課內(nèi)容及次序、教學(xué)場地、教師資源等。教師在教學(xué)過程中還應(yīng)成為學(xué)生學(xué)習(xí)過程的促進(jìn)者、推動(dòng)者和引導(dǎo)者，創(chuàng)造和諧的教學(xué)氣氛，適時(shí)激發(fā)學(xué)生探索興趣，讓小組成員自主地學(xué)習(xí)和交流。企業(yè)指導(dǎo)教師富有現(xiàn)場實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，熟悉產(chǎn)品，更多作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的引導(dǎo)者、結(jié)果檢驗(yàn)者。建立校內(nèi)和企業(yè)指導(dǎo)教師相結(jié)合、既精于教學(xué)又具有很強(qiáng)的工程實(shí)踐能力的課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師隊(duì)伍，培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力是十分有益的。

四、結(jié)束語

針對(duì)“卓越計(jì)劃”，基于CDIO和問題導(dǎo)向?qū)Σ牧铣尚图翱刂乒こ虒I(yè)課程設(shè)計(jì)教學(xué)模式和內(nèi)容進(jìn)行改革。以焊接產(chǎn)品設(shè)計(jì)為導(dǎo)向，在命題、教學(xué)組織、成績考核、指導(dǎo)教師作用各個(gè)環(huán)節(jié)中始終貫徹培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生解決工程實(shí)際問題的能力。學(xué)生通過完成具體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)能力的提高和相關(guān)知識(shí)的構(gòu)建，提升了工程師素養(yǎng)，就業(yè)競爭力顯著增強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)：

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[4]董瑞華,王俊紅,馮海美.材料成型及控制工程專業(yè)在課程設(shè)計(jì)上的改革探索與實(shí)踐分析[J].教育教學(xué)論壇,2017,(27):123-124.

作者：范舟 王杰 楊春風(fēng) 楊眉 黃本生 單位：西南石油大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué) 西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)中心