機(jī)制專(zhuān)業(yè)卓越計(jì)劃控制類(lèi)課程群教學(xué)改革創(chuàng)新

趙慶志，趙國(guó)勇，楊振宇，劉儼后，趙彥峻

摘? 要：教學(xué)改革按照布魯姆教育理論對(duì)機(jī)制專(zhuān)業(yè)卓越方向控制類(lèi)課程群打破教材章節(jié)界限，將兩門(mén)課程知識(shí)點(diǎn)有機(jī)融合避免重復(fù)，梳理知識(shí)點(diǎn)及其知識(shí)維度和認(rèn)知維度，授課前后邏輯性強(qiáng)，制定知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)目標(biāo)。研究開(kāi)發(fā)絕大部分知識(shí)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備和典型實(shí)訓(xùn)教學(xué)案例;課程設(shè)計(jì)也以O(shè)BE教學(xué)理念進(jìn)行相應(yīng)的改革創(chuàng)新，明顯提高教學(xué)質(zhì)量，對(duì)本科“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”和機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)碩士研究生教學(xué)模式改革創(chuàng)新均具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：布魯姆教育理論;卓越工程師;課程群;知識(shí)點(diǎn);OBE教學(xué)理念

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2022）07-0118-06

Abstract： According to Bloom's educational theory， the teaching reform breaks the chapter boundary of the teaching material， combines the knowledge points of the two courses organically to avoid repetition， combs the knowledge points and their knowledge dimensions and cognitive dimensions. Before and after the teaching， logic is strong， and it has formulated the knowledge point teaching goal. Experimental training teaching equipment and typical practical teaching cases with most knowledge points have been studied and developed. The curriculum design has also carried on the corresponding reform and innovation with the OBE teaching idea， has obviously improved the teaching quality， it is of guiding significance to the undergraduate "Excellent Engineer Education Training Program" and mechanical engineering graduate teaching model reform and innovation.

Keywords： Bloom Theory of Education; excellent engineer; course group; knowledge points; OBE teaching idea

在實(shí)施“機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”（簡(jiǎn)稱(chēng)機(jī)制專(zhuān)業(yè)卓越計(jì)劃）的過(guò)程中，作者的感受正如文獻(xiàn)[1]所述很難達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果，分析其原因是學(xué)校按照以學(xué)科理論體系為核心的理論知識(shí)、概念積淀的教學(xué)模式實(shí)施教學(xué)，而企業(yè)則以工程設(shè)計(jì)應(yīng)用和創(chuàng)新體系為核心的知識(shí)、能力和素質(zhì)積淀的教學(xué)模式安排學(xué)生實(shí)踐，按照布魯姆教育理論，就是學(xué)生的知識(shí)維度比較高，而認(rèn)知維度太低，學(xué)生接觸企業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目就無(wú)所適從，再加上文獻(xiàn)[1]所述校企業(yè)合作缺乏制度性和長(zhǎng)期性，企業(yè)安排指導(dǎo)教師具有隨意性，影響機(jī)制專(zhuān)業(yè)卓越計(jì)劃企業(yè)實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，無(wú)法達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。為了克服這些弊端，機(jī)械工程學(xué)院主持與32家企業(yè)行業(yè)建立了機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)群校企合作協(xié)同創(chuàng)新聯(lián)盟，并制定了章程和得力的校企合作實(shí)施辦法;另一方面，校內(nèi)教學(xué)也改革為以國(guó)際上倡導(dǎo)的OBE教學(xué)理念為指導(dǎo)，教學(xué)模式改革創(chuàng)新為與企業(yè)接軌的以工程設(shè)計(jì)應(yīng)用和創(chuàng)新體系為核心的知識(shí)、能力和素質(zhì)積淀的教學(xué)模式，增加了類(lèi)似如圖1所示的與企業(yè)接軌的較低認(rèn)知維度的幾個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，之后學(xué)生到企業(yè)就有能力去實(shí)訓(xùn)較高認(rèn)知維度的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，校企合作就有了實(shí)質(zhì)性內(nèi)涵，教學(xué)效果明顯提高。作者以數(shù)控技術(shù)、電氣控制技術(shù)、電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)和數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)組成的課程群（以下簡(jiǎn)稱(chēng)控制類(lèi)課程群）為例介紹機(jī)制專(zhuān)業(yè)卓越計(jì)劃教學(xué)改革創(chuàng)新，對(duì)本科卓越工程師方向和機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)碩士研究生教學(xué)改革創(chuàng)新有指導(dǎo)意義[2]。

一、教學(xué)模式由以學(xué)科理論體系為核心改革創(chuàng)新為以工程設(shè)計(jì)應(yīng)用和創(chuàng)新體系為核心

（一）以學(xué)科理論體系為核心的理論知識(shí)、概念積淀的教學(xué)模式

我國(guó)高等教育的教學(xué)模式在較大程度上是以學(xué)科理論體系為核心，依據(jù)學(xué)科理論體系編寫(xiě)教材內(nèi)容、組織課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。如，不少教科書(shū)講授如圖2（a）所示的光電隔離工作原理，沒(méi)有說(shuō)明圖2（a）的光電隔離器實(shí)物是如圖2（b）所示的TLP521-1，學(xué)生只見(jiàn)圖2（a）而見(jiàn)不到圖2（b）實(shí)物，更見(jiàn)不到工程設(shè)計(jì)應(yīng)用，教師按圖2（a）機(jī)械地向?qū)W生灌輸理論知識(shí)，教師的講授成為了學(xué)生獲取知識(shí)的唯一途徑，學(xué)生僅僅是“聽(tīng)過(guò)”了，對(duì)教師講的每句話都“明白”了。形象地說(shuō)，這好比把學(xué)生頭腦看作一個(gè)存儲(chǔ)理論知識(shí)和概念的倉(cāng)庫(kù)，在倉(cāng)庫(kù)里積淀下理論知識(shí)和概念，搭建起的是知識(shí)和概念堆棧結(jié)構(gòu)[3]。這在很大程度上脫離并弱化了工程實(shí)踐應(yīng)用。大學(xué)生畢業(yè)后進(jìn)入企業(yè)工程應(yīng)用崗位經(jīng)過(guò)見(jiàn)習(xí)期、老工程技術(shù)人員傳、幫、帶再被動(dòng)形成有限的工程應(yīng)用能力。這種教學(xué)模式缺乏對(duì)圖2（a）所示工作原理的載體，即缺乏工程設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)物、實(shí)驗(yàn)和工程設(shè)計(jì)應(yīng)用案例，學(xué)生總不能把圖2（a）當(dāng)成實(shí)物進(jìn)入工程應(yīng)用。所以以學(xué)科理論體系為核心的理論知識(shí)、概念積淀的教學(xué)模式導(dǎo)致學(xué)生會(huì)存儲(chǔ)知識(shí)而不會(huì)應(yīng)用知識(shí);學(xué)生會(huì)在學(xué)校里學(xué)習(xí)而不會(huì)基于工作過(guò)程的學(xué)習(xí)，即工程教育脫離了工程自然。正如文獻(xiàn)[4]所述的調(diào)查結(jié)果：不少大學(xué)生受這種教學(xué)模式的影響，在校學(xué)習(xí)期間很難培養(yǎng)起工程設(shè)計(jì)應(yīng)用和創(chuàng)新能力，畢業(yè)后在企業(yè)見(jiàn)習(xí)期滿后仍難以承擔(dān)專(zhuān)業(yè)技術(shù)工作;也有一些大學(xué)生直到畢業(yè)仍找不到專(zhuān)業(yè)技術(shù)感覺(jué)，導(dǎo)致對(duì)專(zhuān)業(yè)技術(shù)工作缺乏興趣，不得不放棄本科學(xué)習(xí)的專(zhuān)業(yè)，從事技術(shù)含量較低的工作，還有一些大學(xué)生因沒(méi)有培養(yǎng)起專(zhuān)業(yè)技術(shù)能力而跳槽，在很大程度上荒廢了專(zhuān)業(yè)，對(duì)國(guó)家、集體和個(gè)人都是損失。

（二）以工程設(shè)計(jì)應(yīng)用和創(chuàng)新體系為核心的知識(shí)、能力和素質(zhì)積淀的教學(xué)模式

在大學(xué)生職業(yè)生涯發(fā)展中，應(yīng)用知識(shí)培養(yǎng)能力遠(yuǎn)比存儲(chǔ)知識(shí)更重要，大學(xué)生在學(xué)校里學(xué)習(xí)的時(shí)間遠(yuǎn)比工作時(shí)間短。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外高等教育越來(lái)越重視應(yīng)用型本科教育，國(guó)外一些研究型大學(xué)的本科教育歷來(lái)十分重視應(yīng)用型人才培養(yǎng)[5]。應(yīng)用型本科教育要求加強(qiáng)高等工程教育理論與企業(yè)工程技術(shù)對(duì)接，強(qiáng)化大學(xué)生的工程設(shè)計(jì)、應(yīng)用和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力培養(yǎng)，面向企業(yè)工程應(yīng)用一線培養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新型人才，其實(shí)質(zhì)是用以工作成功目標(biāo)為導(dǎo)向的教學(xué)理念（以下稱(chēng)OBE教學(xué)理念）指導(dǎo)教學(xué)，實(shí)施以工程設(shè)計(jì)應(yīng)用和創(chuàng)新體系為核心的知識(shí)、能力和素質(zhì)積淀的教學(xué)模式組織教學(xué)。這種教學(xué)模式以工程設(shè)計(jì)應(yīng)用創(chuàng)新為參照體系，將工作過(guò)程系統(tǒng)化的體系[3]。要求在教學(xué)知識(shí)點(diǎn)的過(guò)程中，伴隨著將知識(shí)點(diǎn)物化為實(shí)物實(shí)驗(yàn)、工程設(shè)計(jì)應(yīng)用，是以工作過(guò)程為導(dǎo)向，物化性地傳授理論知識(shí)、工程設(shè)計(jì)應(yīng)用和創(chuàng)新能力，這種教學(xué)模式將學(xué)生頭腦比喻為存儲(chǔ)知識(shí)的倉(cāng)庫(kù)，在倉(cāng)庫(kù)里積淀下工程設(shè)計(jì)、應(yīng)用的工作能力，搭建起的是將知識(shí)物化為工程應(yīng)用創(chuàng)新能力的堆棧結(jié)構(gòu)[3]。

圖2為作者用基于OBE教學(xué)理念的以工程設(shè)計(jì)應(yīng)用和創(chuàng)新體系為核心的知識(shí)、能力和素質(zhì)積淀的教學(xué)模式授課案例，講授用計(jì)算機(jī)光電隔離控制燈圖示，將工作過(guò)程融入教學(xué)，讓學(xué)生認(rèn)知實(shí)物和工作過(guò)程、甚至動(dòng)手實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)、置于工程實(shí)踐情境下耳、眼、手、思維和情感均投入的教學(xué)過(guò)程。教師邊講課邊展示實(shí)物，并在課堂就做出計(jì)算機(jī)控制燈亮滅的實(shí)驗(yàn)，以此實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生用頭腦風(fēng)暴法討論如何控制三相交流電機(jī)、電磁鐵、液壓電磁換向閥、氣動(dòng)電磁換向閥等強(qiáng)電，并在課堂上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，由教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)、總結(jié)，學(xué)生可直觀地感受到教學(xué)效果，教師向?qū)W生灌輸?shù)氖抢碚摷捌涔こ虒?shí)踐應(yīng)用，培養(yǎng)了學(xué)生的工程設(shè)計(jì)應(yīng)用和創(chuàng)新能力，這才是“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的初衷。

（三）實(shí)施“機(jī)制專(zhuān)業(yè)卓越計(jì)劃”必須按照OBE教學(xué)理念，對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)媒體和教學(xué)模式進(jìn)行全方位教學(xué)改革創(chuàng)新

課程群教學(xué)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)多年教學(xué)實(shí)踐和教學(xué)改革創(chuàng)新試驗(yàn)結(jié)果正如文獻(xiàn)[1]所述，“機(jī)制專(zhuān)業(yè)卓越計(jì)劃”的實(shí)施絕不僅僅是把學(xué)生送到企業(yè)實(shí)習(xí)這么簡(jiǎn)單，要想讓工程教育所培養(yǎng)的人才變得“卓越”，應(yīng)該從校內(nèi)的“課程體系”建設(shè)到校外的“卓越計(jì)劃”實(shí)訓(xùn)，都應(yīng)該進(jìn)行系統(tǒng)的改革創(chuàng)新。必須以O(shè)BE教學(xué)理念為指導(dǎo)，以工程設(shè)計(jì)應(yīng)用和創(chuàng)新體系為核心的知識(shí)、能力和素質(zhì)積淀的教學(xué)模式組織教學(xué)，并注重建設(shè)具有工程師素質(zhì)的師資隊(duì)伍，才能促進(jìn)工程教育改革和創(chuàng)新，才能有效實(shí)現(xiàn)機(jī)制專(zhuān)業(yè)卓越計(jì)劃的培養(yǎng)目標(biāo)。

二、按照布魯姆教育理論，對(duì)課程群知識(shí)點(diǎn)按維度進(jìn)行統(tǒng)一整合、梳理，為實(shí)施“機(jī)制專(zhuān)業(yè)卓越計(jì)劃”課程群教學(xué)改革創(chuàng)新做好頂層設(shè)計(jì)

（一）課程群建設(shè)的定義、目的

大學(xué)生的工程設(shè)計(jì)應(yīng)用和創(chuàng)新能力培養(yǎng)，很大程度上需要多門(mén)課程（包括實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)）知識(shí)點(diǎn)有機(jī)融合體現(xiàn)，這些課程組成課程群。課程群建設(shè)著重解決兩方面問(wèn)題：一方面是根據(jù)課程教學(xué)目標(biāo)設(shè)置相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，并確定知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)目標(biāo);另一方面是統(tǒng)一確定不同課程的知識(shí)點(diǎn)并協(xié)調(diào)達(dá)到課程教學(xué)目標(biāo)、避免知識(shí)點(diǎn)重復(fù)。相比于單門(mén)課程， 課程群建設(shè)不但要考慮自身課程內(nèi)容，還要協(xié)調(diào)好課程群內(nèi)不同課程的內(nèi)容，梳理清楚前因后果關(guān)系。此外， 課程群建設(shè)也要考慮整個(gè)專(zhuān)業(yè)的行業(yè)背景和教學(xué)要求， 把多門(mén)課程建設(shè)成界定明晰、內(nèi)容互補(bǔ)、能力滲透、相互促進(jìn)的課程群。根據(jù)教學(xué)要求及專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)， 將課程群知識(shí)點(diǎn)整合成一個(gè)科學(xué)、高效、邏輯性強(qiáng)的教學(xué)體系[6]，收到1+1>2的教學(xué)效果。本教學(xué)改革對(duì)機(jī)制專(zhuān)業(yè)卓越計(jì)劃控制類(lèi)課程群進(jìn)行教學(xué)改革創(chuàng)新，以下簡(jiǎn)要介紹。

（二）根據(jù)布魯姆教育理論和課程教學(xué)目標(biāo)，構(gòu)建知識(shí)點(diǎn)的知識(shí)維度和認(rèn)知維度表

按照布魯姆教育理論的指導(dǎo)思想，對(duì)控制類(lèi)課程群知識(shí)點(diǎn)打破了現(xiàn)行教材章節(jié)界限，把兩門(mén)課程知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整合，并確定各門(mén)課程知識(shí)點(diǎn)在兩門(mén)課程中不能重復(fù)出現(xiàn)，且前后關(guān)系具有邏輯性，并制定兩門(mén)課知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)目標(biāo)，最后對(duì)各門(mén)課程的知識(shí)點(diǎn)分別編排序號(hào)。制定知識(shí)點(diǎn)的知識(shí)維度和認(rèn)知維度并把序號(hào)填寫(xiě)在表格相應(yīng)的空格中[7-8]見(jiàn)表1。本課程群教學(xué)改革經(jīng)過(guò)向機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)群校企合作協(xié)同創(chuàng)新聯(lián)盟、企業(yè)工程技術(shù)人員和技能型人才調(diào)研，將數(shù)控技術(shù)課程7章的內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了增刪，打破章節(jié)限制進(jìn)行了知識(shí)點(diǎn)分類(lèi)，把邏輯相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理排序，最后形成7個(gè)模塊25個(gè)項(xiàng)目116個(gè)知識(shí)點(diǎn)，其中有13個(gè)知識(shí)點(diǎn)占6學(xué)時(shí)由學(xué)生在信息化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上自學(xué)或研討，教師給予指導(dǎo)、歸納總結(jié)。如表1中序號(hào)8的知識(shí)點(diǎn)為數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)及其應(yīng)用，知識(shí)維度為概念性知識(shí)、認(rèn)知維度為理解;序號(hào)為21、22的知識(shí)點(diǎn)分別為計(jì)算機(jī)持續(xù)信號(hào)控制三相交流異步電機(jī)的原理及應(yīng)用、計(jì)算機(jī)脈沖信號(hào)控制三相交流異步電機(jī)的原理及應(yīng)用，需要講解控制原理圖、計(jì)算機(jī)接口、編程控制、調(diào)試和故障維修等內(nèi)容。兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)均有嚴(yán)格的邏輯順序，知識(shí)維度和認(rèn)知維度均為程序性知識(shí)和應(yīng)用。

同樣，對(duì)電氣控制技術(shù)課程也建立類(lèi)似于表1所示的知識(shí)點(diǎn)維度表，組成一個(gè)科學(xué)、高效、邏輯性強(qiáng)的課程群知識(shí)點(diǎn)體系。

（三）根據(jù)課程知識(shí)點(diǎn)制定教學(xué)目標(biāo)，制定不同維度的教學(xué)方法、教學(xué)手段和教學(xué)策略，研制教學(xué)媒體等，對(duì)課程群進(jìn)行實(shí)質(zhì)性教學(xué)改革創(chuàng)新

傳統(tǒng)的授課過(guò)程是以學(xué)科理論體系為核心，針對(duì)理論教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行授課，忽視了根據(jù)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)目標(biāo)和兩個(gè)維度采取得力的教學(xué)方法、手段和策略，更少考慮采用得當(dāng)?shù)慕虒W(xué)媒體等，導(dǎo)致難以獲得較好的教學(xué)效果。根據(jù)布魯姆教育理論采用以工程設(shè)計(jì)應(yīng)用和創(chuàng)新體系為核心的知識(shí)、能力和素質(zhì)積淀的教學(xué)模式，要針對(duì)兩個(gè)維度不同知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)目標(biāo)融入科學(xué)的教學(xué)方法、手段和策略，切實(shí)培養(yǎng)大學(xué)生的工程設(shè)計(jì)應(yīng)用和創(chuàng)新能力，教學(xué)過(guò)程充實(shí)，師生情感比較豐富，教學(xué)效率高，收到了比較好的教學(xué)效果。以下僅對(duì)教學(xué)方法、教學(xué)手段和教學(xué)策略進(jìn)行論述。

1. 根據(jù)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)目標(biāo)和兩個(gè)維度，教學(xué)過(guò)程中融入科學(xué)的教學(xué)方法

傳統(tǒng)的以學(xué)科理論體系為核心理論知識(shí)、概念積淀的教學(xué)模式的教學(xué)方法是教師通過(guò)PPT演示、手寫(xiě)和肢體動(dòng)作進(jìn)行細(xì)致地講解知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生通過(guò)聽(tīng)、看和思考被動(dòng)接受知識(shí)為終端的教學(xué)方法。這種教學(xué)方法沒(méi)有考慮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，也基本沒(méi)有考慮知識(shí)點(diǎn)的兩個(gè)不同維度，很多知識(shí)點(diǎn)達(dá)不到其理想的教學(xué)目標(biāo)。

本教學(xué)改革充分考慮知識(shí)點(diǎn)教學(xué)目標(biāo)和其知識(shí)維度與認(rèn)知維度，采用以工程設(shè)計(jì)應(yīng)用和創(chuàng)新體系為核心的知識(shí)、能力和素質(zhì)積淀的教學(xué)模式實(shí)施教學(xué)，采用基于OBE教學(xué)理念的幾種教學(xué)法講授知識(shí)點(diǎn)，教學(xué)效果明顯提高，簡(jiǎn)述三個(gè)案例。

（1）對(duì)知識(shí)維度+認(rèn)知維度：事實(shí)性知識(shí)+記憶的知識(shí)點(diǎn)，首先要有實(shí)物做教具，展示實(shí)物工作應(yīng)用原理，主要用理實(shí)一體化教學(xué)法、案例教學(xué)法組織教學(xué)，再以工程應(yīng)用案例加深理解即記住實(shí)物的原理和應(yīng)用。

（2）對(duì)知識(shí)維度+認(rèn)知維度：概念性知識(shí)+理解的知識(shí)點(diǎn)，主要用理實(shí)一體化教學(xué)法、模擬教學(xué)法讓學(xué)生通過(guò)接近實(shí)際的案例，深刻理解概念性知識(shí)。

（3）對(duì)知識(shí)維度+認(rèn)知維度：程序性知識(shí)+應(yīng)用的知識(shí)點(diǎn)，可先用理實(shí)一體化教學(xué)法講授、再用基于OBE教學(xué)理念的任務(wù)驅(qū)動(dòng)法讓學(xué)生親身感受程序性知識(shí)的邏輯順序。如教師可給學(xué)生布置一個(gè)具有其兩個(gè)相同維度的作業(yè)，學(xué)生按知識(shí)點(diǎn)原理及實(shí)物的工作步驟進(jìn)行操作，理解程序性知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用，即由學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)。讓學(xué)生在主動(dòng)學(xué)習(xí)的過(guò)程中培養(yǎng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，再讓學(xué)生真刀實(shí)槍地進(jìn)行至少一個(gè)綜合項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)，如圖1所示為學(xué)生電氣控制技術(shù)課程安排的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目之一，深刻理解知識(shí)點(diǎn)應(yīng)用的正確程序步驟，培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)、應(yīng)用、創(chuàng)新能力，典型實(shí)訓(xùn)案例見(jiàn)文獻(xiàn)[9-10]，教學(xué)效果明顯提高。

2. 根據(jù)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)目標(biāo)和兩個(gè)維度，選擇合適的教學(xué)手段，貼近工程實(shí)踐，培養(yǎng)工程能力

教學(xué)手段是教學(xué)過(guò)程中師生相互傳遞信息的使用的工具、媒體和教學(xué)設(shè)備，教學(xué)手段隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不斷進(jìn)步，現(xiàn)代化教學(xué)手段是與傳統(tǒng)教學(xué)手段相對(duì)而言的，傳統(tǒng)教學(xué)手段主要指教科書(shū)、粉筆、黑板、掛圖、教具、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所及設(shè)備等，現(xiàn)代化教學(xué)手段是指各種電化教育器材、網(wǎng)絡(luò)信息化教學(xué)平臺(tái)、投影儀、錄音錄像機(jī)、電影機(jī)、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)模擬等技術(shù)手段輔助課堂教學(xué)。

教學(xué)媒體和設(shè)備是指承載、加工、呈現(xiàn)和傳遞教學(xué)信息的介質(zhì)，為了落實(shí)以工程設(shè)計(jì)應(yīng)用創(chuàng)新體系為核心的知識(shí)、能力和素質(zhì)積淀的教學(xué)模式改革，教學(xué)團(tuán)隊(duì)購(gòu)買(mǎi)并且研制開(kāi)發(fā)了遍布課程群絕大部分知識(shí)點(diǎn)的元件、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)信息化教學(xué)平臺(tái)，這都屬于教學(xué)媒體，收到了比較好的教學(xué)效果，舉四類(lèi)教學(xué)媒體的四個(gè)典型案例。

（1）實(shí)物教學(xué)媒體：對(duì)知識(shí)維度+認(rèn)知維度，事實(shí)性知識(shí)+記憶的知識(shí)點(diǎn)，購(gòu)置了教學(xué)實(shí)物，如圖2（b）所示，讓學(xué)生通過(guò)活生生的實(shí)物設(shè)備理實(shí)一體化地掌握工程設(shè)計(jì)應(yīng)用，這正是卓越計(jì)劃所期望的。

（2）教學(xué)化處理的教學(xué)媒體：對(duì)知識(shí)維度+認(rèn)知維度，概念性知識(shí)+理解的知識(shí)點(diǎn)，當(dāng)實(shí)物設(shè)備難以直觀演示工作原理時(shí)就研制開(kāi)發(fā)了動(dòng)畫(huà)顯示軟件，輔助學(xué)生理解工作原理。如對(duì)圖2（a）、圖2（c）開(kāi)發(fā)動(dòng)畫(huà)顯示軟件分別直觀地描述圖2（b）、圖2（d）元件電流、光、直流繼電器線圈帶電和燈亮滅等工作原理。這種教學(xué)化處理的媒體仍然是教學(xué)輔助手段，只有再加上真實(shí)的元件實(shí)物設(shè)備才能更有效地提高教學(xué)質(zhì)量。

（3）自行研制開(kāi)發(fā)或購(gòu)買(mǎi)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)媒體：對(duì)知識(shí)維度+認(rèn)知維度，概念性知識(shí)+應(yīng)用的知識(shí)點(diǎn)，研制開(kāi)發(fā)建設(shè)了和企業(yè)應(yīng)用對(duì)接的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備，能夠有效地提高課程群教學(xué)質(zhì)量，滿足機(jī)制專(zhuān)業(yè)卓越計(jì)劃培養(yǎng)目標(biāo)。

（4）研制和借鑒企業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用的設(shè)備做為教學(xué)媒體：對(duì)知識(shí)維度+認(rèn)知維度，程序性知識(shí)+應(yīng)用的知識(shí)點(diǎn)，研制了如圖1所示價(jià)格不太高，能夠滿足所有學(xué)生分批輪流實(shí)質(zhì)性動(dòng)手完成設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、故障測(cè)試與維修的典型實(shí)訓(xùn)設(shè)備，也借鑒企業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用設(shè)備理實(shí)一體化教學(xué)，這就為學(xué)生在企業(yè)實(shí)踐較高認(rèn)知維度的工程應(yīng)用項(xiàng)目打下了基礎(chǔ)，學(xué)生就可以在企業(yè)進(jìn)行工程實(shí)踐，就可行了達(dá)到機(jī)制專(zhuān)業(yè)卓越計(jì)劃培養(yǎng)目標(biāo)。

3. 根據(jù)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)目標(biāo)和兩個(gè)維度，教學(xué)過(guò)程中融入了科學(xué)的教學(xué)策略

教學(xué)策略是教學(xué)思想、教學(xué)模式和教學(xué)手段對(duì)教學(xué)效果的綜合體現(xiàn)，是為了實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，完成教學(xué)任務(wù)，以實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)為最終目的，加強(qiáng)對(duì)教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行調(diào)控的系列教學(xué)措施、手段和策略等，它體現(xiàn)在教與學(xué)的交互活動(dòng)中。如充分發(fā)揮信息化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的作用，學(xué)生在平臺(tái)上鞏固、消化所學(xué)知識(shí)點(diǎn);把知識(shí)點(diǎn)企業(yè)應(yīng)用案例也以圖片、視頻的形式傳到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上便于學(xué)生掌握應(yīng)用;實(shí)行理實(shí)一體化教學(xué);布置實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)作業(yè)提高大學(xué)生工程實(shí)踐能力等教學(xué)策略，有效地達(dá)到知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)目標(biāo)。

三、按照布魯姆教育理論，對(duì)兩項(xiàng)課程設(shè)計(jì)進(jìn)行統(tǒng)一整合、梳理、排序，構(gòu)建知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)目標(biāo)、知識(shí)維度和認(rèn)知維度表，為教學(xué)改革做好頂層設(shè)計(jì)

（一）對(duì)兩項(xiàng)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)目標(biāo)需要的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)

行統(tǒng)一梳理排序，構(gòu)建課程設(shè)計(jì)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)目標(biāo)和維度表

以電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)課程為例[10]，首先調(diào)查學(xué)生掌握課程設(shè)計(jì)知識(shí)點(diǎn)的現(xiàn)狀，課程設(shè)計(jì)需要的知識(shí)點(diǎn)及其教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行梳理排序，構(gòu)建識(shí)維度和認(rèn)知維度表，見(jiàn)表2。

如表2中序號(hào)為1的知識(shí)點(diǎn)為認(rèn)知電氣控制元件設(shè)備，學(xué)生早在學(xué)習(xí)電工學(xué)和電氣控制技術(shù)課程時(shí)沒(méi)有較好地認(rèn)知電氣控制元件設(shè)備及其工作原理，需要學(xué)生先接觸元件設(shè)備，甚至做簡(jiǎn)單的接線通電實(shí)驗(yàn)，知識(shí)維度為事實(shí)性知識(shí)，認(rèn)知維度為記憶。

如表2中序號(hào)為8的知識(shí)點(diǎn)為符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的帶功能區(qū)、圖區(qū)的電氣控制原理、安裝和接線三種圖。現(xiàn)有不少教材中沒(méi)有介紹這三種圖，即使有介紹，學(xué)生大多也沒(méi)有真正掌握。課程設(shè)計(jì)明確要求理實(shí)一體化掌握這三種圖并做為課程設(shè)計(jì)重要任務(wù)，因此需要用案例教學(xué)法給學(xué)生補(bǔ)課。因設(shè)計(jì)這三種圖有嚴(yán)格設(shè)計(jì)規(guī)范、步驟和邏輯相關(guān)性，因此知識(shí)維度為概念性知識(shí)，認(rèn)知維度為理解。

如表2中序號(hào)為12的知識(shí)點(diǎn)為和圖1所示的控制試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試;序號(hào)為14的知識(shí)點(diǎn)為如圖1所示的控制試驗(yàn)臺(tái)故障測(cè)試與維修;這兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)均在文獻(xiàn)[11]有所論述，具有嚴(yán)格的工作順序上的程序性和很強(qiáng)的工程應(yīng)用;要分批輪流安排學(xué)生完成如圖1所示的控制試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、故障測(cè)試與維修，學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)信息化平臺(tái)上預(yù)習(xí)，教師現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)學(xué)生實(shí)訓(xùn)，真正體現(xiàn)了知識(shí)維度為程序性知識(shí)，認(rèn)知維度為應(yīng)用。

（二）完成如圖1所示的控制電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)實(shí)訓(xùn)后，再安排與企業(yè)工程應(yīng)用實(shí)訓(xùn)認(rèn)知維度接近的項(xiàng)目演示性實(shí)訓(xùn)

學(xué)生實(shí)訓(xùn)完如圖1所示的項(xiàng)目后，再安排更復(fù)雜的控制兩三個(gè)電機(jī)的機(jī)床電氣控制設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、故障測(cè)試與維修項(xiàng)目，如文獻(xiàn)[9-10]中經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床、CA6140車(chē)床電氣控制柜，這兩個(gè)項(xiàng)目難度大，因?qū)W校設(shè)備有限，學(xué)生全部參加實(shí)訓(xùn)比較難，就參考如圖1所示的實(shí)訓(xùn)程序教師講解或個(gè)別學(xué)生實(shí)訓(xùn)總結(jié)出圖文并茂的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容演示給學(xué)生，實(shí)訓(xùn)時(shí)教師就可以退居幕后，學(xué)生需要時(shí)給予指導(dǎo)，更多工作放給學(xué)生互相研討合作完成，并總結(jié)出設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、維修程序性步驟，詳見(jiàn)文獻(xiàn)[9-10]，經(jīng)過(guò)這個(gè)抬高認(rèn)知維度的演示性實(shí)訓(xùn)，又提高了學(xué)生的認(rèn)知維度，再到企業(yè)實(shí)踐時(shí)就可以進(jìn)行工程設(shè)計(jì)、應(yīng)用和創(chuàng)新，避免企業(yè)實(shí)踐流于形式，就實(shí)質(zhì)性提高了機(jī)制專(zhuān)業(yè)卓越計(jì)劃教學(xué)質(zhì)量。

（三）機(jī)制專(zhuān)業(yè)卓越計(jì)劃的教師也要向雙師型教師努力

特別注意的是，上述機(jī)制專(zhuān)業(yè)卓越計(jì)劃教學(xué)改革，需要教師也要提高自己的工程師素質(zhì)，成為雙師型教師，簡(jiǎn)述以下三點(diǎn)：

（1）基于機(jī)制專(zhuān)業(yè)卓越計(jì)劃的電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)并不是教師給個(gè)設(shè)計(jì)題目和有關(guān)參數(shù)，學(xué)生參照手冊(cè)畫(huà)出電氣控制原理圖，寫(xiě)出設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，教師組織答辯后即結(jié)束。這樣學(xué)生仍得不到理實(shí)一體化鍛煉，達(dá)不到卓越計(jì)劃培養(yǎng)目標(biāo)。

（2）盡管課程設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)可以到企業(yè)進(jìn)行，但在卓越計(jì)劃的培養(yǎng)質(zhì)量上，教師的專(zhuān)業(yè)技能和工程師素質(zhì)起到?jīng)Q定性的作用，教師教學(xué)要做好與企業(yè)工程設(shè)計(jì)應(yīng)用接軌，因此優(yōu)化師資隊(duì)伍的知識(shí)結(jié)構(gòu)、強(qiáng)化工程師素質(zhì)，培養(yǎng)雙師型教師是必不可少的。

（3）通常企業(yè)工程師擅長(zhǎng)工程設(shè)計(jì)應(yīng)用創(chuàng)新而不擅于教學(xué)策略，而學(xué)校教師與企業(yè)工程師正相反，二者要揚(yáng)長(zhǎng)避短，保持溝通，共同提高課程設(shè)計(jì)質(zhì)量。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文論述基于布魯姆教育理論以工程設(shè)計(jì)應(yīng)用和創(chuàng)新體系為核心知識(shí)、能力和素質(zhì)積淀的教學(xué)模式研究探索的機(jī)制專(zhuān)業(yè)卓越計(jì)劃控制類(lèi)課程群教學(xué)改革創(chuàng)新，包括文獻(xiàn)[9-10]所述兩個(gè)課程設(shè)計(jì)改革創(chuàng)新，是作者多年來(lái)對(duì)教學(xué)研究、教學(xué)改革探索和創(chuàng)新成果的簡(jiǎn)要論述，作者按這個(gè)思路先由一門(mén)課程進(jìn)行教學(xué)模式改革創(chuàng)新，擴(kuò)展為對(duì)課程群進(jìn)行教學(xué)模式改革創(chuàng)新，最終延伸到全專(zhuān)業(yè)眾多課程，該教學(xué)改革2017年獲山東省優(yōu)秀教學(xué)成果一等獎(jiǎng)。此教學(xué)模式改革創(chuàng)新具有較高的教育教學(xué)理論、學(xué)術(shù)和應(yīng)用價(jià)值。作者2020年成功申報(bào)山東省本科教育教學(xué)改革重點(diǎn)項(xiàng)目，又向集網(wǎng)絡(luò)信息化理實(shí)一體化加實(shí)訓(xùn)的混合式教學(xué)模式、建設(shè)校企合作協(xié)同育人平臺(tái)、創(chuàng)新的理論和方法、課程思政、第二課堂、大學(xué)生科技創(chuàng)新大賽等全方位育人模式研究推進(jìn)。

實(shí)施課程群教學(xué)改革創(chuàng)新效果證明：大學(xué)生收獲很大，明顯提高了大學(xué)生的工程設(shè)計(jì)應(yīng)用和創(chuàng)新能力，取得了比較好的回歸工程自然、強(qiáng)化實(shí)踐能力、夯實(shí)工程設(shè)計(jì)、應(yīng)用和創(chuàng)新能力的教學(xué)效果。學(xué)生明顯感受到畢業(yè)后到企業(yè)就有思路承擔(dān)電氣控制和數(shù)控技術(shù)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和運(yùn)行工作，很好地達(dá)到了機(jī)制專(zhuān)業(yè)卓越計(jì)劃控制類(lèi)課程群的教學(xué)目標(biāo)。

本教學(xué)改革創(chuàng)新思想也用于機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)碩士研究生教學(xué)，同樣取得了很好的教學(xué)效果。

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