工程教育专业认证数字化设计课程在机设专业的课程支撑设置及持续改进
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**［摘要］**数字化设计课程在高校机设专业培养计划中占有重要地位，其课程体系设置与持续改进对于工程教育专业认证至关重要。课题组分析了数字化设计课程体系对专业培养目标、毕业要求的支撑关系，课程体系的设计及实施过程，实施过程中其评价、反馈以及持续改进机制。针对培养目标和毕业要求的达成情况评价与反馈，课题组对数字化设计课程体系做出持续改进：增设实践类课程，发展学生多学科背景下解决复杂工程问题的能力；持续改进师资队伍，提升教师素质；优化教学内容，改进学生学习效果，提升课程内涵；平衡理论与实践课程比例，多渠道并用优化教学评价。经过持续改进，数字化设计课程体系对“使用现代工具”“个人和团队”以及“终身学习”等多个毕业要求指标点形成强支撑，有力促进了培养目标的达成。
［关键词］工程教育专业认证；数字化设计课程体系；课程设置；持续改进
工程教育专业认证的三大理念为“以学生为中心（StudentsCentred，SC）”“成果导向（Outcomes-basedEd⁃ucation，OBE）”以及“持续改进（ContinuousQualityIm⁃provement，CQI）”[1]，强调以学生的学习效果作为教学组织的出发点，所有教学设计和教学实施要以学生最终能够取得的学习效果 为目标来组织，通过建立一套机制，形成一个“评价—反馈—改进”的闭环[2]，能够对教学活动进行全方位、全过程评价，并将评价结果应用于教学改进，推动人才培养质量的持续提升。当今机械工业正处在一个高速发展的阶段，从早期的机械化，到后来的自动化，再到现在的智能化，其对于高校机设等相关专业毕业生的培养目标和毕业要求的要求也在时刻变化着。课程体系支撑毕业要求，相应的高校各专业的课程体系也要根据这种变化而进行动态调整。这就需要建立一套健全的持续改进机制，用于保证整个教学过程的评价、反馈以及改进活动，从而使教学活动和课程体系能够适应社会的发展。
一、数字化设计课程体系对机设专业培养目标和毕业要求的支撑
数字化设计课程体系是机械设计制造及其自动化专业（以下简称机设专业）中重要的课程体系之一，包括数字化设计方法、数字化分析方法等理论课程，以及产品建模设计、综合产品创新设计等实践课程，承担着学生现代产品设计能力培养的重要任务，在整个教学体系中占有重要地位。在机设专业培养目标中，重点是培养学生具有运用现代工具进行产品设计制造、研究开发的能力；培养学生面对复杂工程问题时具有团队合作精神、有效沟通交流能力、自主学习能力和终身学习意识。工程教育专业认证协会在其通用标准中列出了 12 项基本的毕业要求，其中“使用现代工具”“个人和团队”“终身学习”等 3 项要求完成了对以上培养目标的有效支撑。在我校的数字化设计课程体系中，数字化设计方法、数字化分析方法等理论课程，以“学生掌握 CAD 与 CAE 方法”作为课程目标，形成了对“使用现代工具”等毕业要求的支撑关系；产品建模设计、综合产品创新设计等实践课程，以“单一产品的建模”“简单运动仿真”“致力于解决复杂工程问题的综合性机械系统的建模、仿真、分析与优化”等课程目标，通过对建模理论的深刻理解、建模软件的熟练使用、解决复杂工程问题时的分工与协作、设计软件的自学等环节，形成了对“使用现代工具”“个人和团队”“终身学习”等 3 项毕业要求的支撑关系。
二、机设专业数字化设计课程体系的构建及实施
课程体系是反向设计的，高校各专业的课程体系设置[3]是一个从社会需求到培养目标、到毕业要求、再到课程体系、最后建立课程目标的过程[4]。国家、行业、职场以及学生发展的需求决定了专业的培养目标；毕业要求支撑培养目标的达成，通过毕业要求对人才培养目标的对应矩阵关系，建立对应的毕业要求并分解为各指标点；课程体系支撑毕业要求的达成，通过建立课程体系对毕业要求指标点的对应关系矩阵，建立课程对毕业要求的支撑关系；最后确定各课程目标点，明确学生要具备的素质和能力，最终确认课程的授课内容及授课计划。我校机设专业数字化设计课程体系是在当前我国大力发展智能制造、实现从制造到创造的大背景下进行构建的。“选择、使用以及开发现代工程工具和信息技术工具，解决机械工程领域的复杂工程问题[5-7]，具有团队意识以及有效沟通交流能力，能够自主学习并具有终身学习意识”是数字化设计课程体系的培养目标，由此建立对应毕业要求的矩阵关系，最后分解并确定课程目标点。其主要指标点包括：了解并能够正确选择解决复杂工程问题的现代工程工具、现代信息技术工具；能够针对机械产品设计中的复杂工程问题，开发或选用合适的工具对其进行预测和模拟，并能够分析其局限性；具有良好的团队合作意识，具有担任多学科背景下团队各类角色的能力；具有自主学习能力和终身学习意识。课程体系的实施是通过正向施工完成的，学生根据课程目标达成相应的毕业要求指标点，进而通过完成课程体系学习达成毕业要求，再通过五年左右的工作和社会实践，达成培养目标，完成专业培养过程。我校在课程体系的实施过程中，学生通过数字化设计、有限单元法以及 ANSYS 分析、产品建模设计、综合产品创新设计等课程的学习，掌握主要的课程目标点，达成毕业要求矩阵中对应的毕业要求指标点，达到相应的毕业要求后准予毕业；学生经过五年左右的工程实践，成为可以熟练运用现代工具从事机械产品设计制造与研究开发、具有良好团队合作意识、能够承担多学科背景团队各类角色、具有自主学习和终身学习意识的高素质应用创新型人才。
三、机设专业数字化设计课程体系评价与反馈机制
课程体系的实施过程，也是一个在 OBE 理念下对专业课程体系进行持续改进的过程，这就需要建立健全一种有效的质量保障体系，通过教学过程质量评价和毕业达成情况评价、毕业生反馈以及社会评价等机制，反馈课程体系实施过程中存在的问题，并对问题进行整改，做到专业的持续改进。在这个质量保障体系中，要做到专业的持续改进，首先要完成教学过程和毕业达成情况的评价。我校机设专业课程体系的评价方法及反馈情况如下。**（一）教学过程与主要教学环节的质量监控机制。学校实行校、院、系（中心）三级管理体系，并制定了完善的规章制度，在培养方案制订与修订、课程教学大纲撰写与修订、课堂教学、课程设计、实验教学等各主要教学环节都有面向产出的明确的质量要求，并规定了考核责任者与考核周期，用于保证学校所有课程、各教学环节的正常运转。（二）课程体系设置与评价修订机制。根据国家、行业发展情况，以及学校发展定位，充分采纳企业行业专家建议，评价与修订专业课程体系。课程体系评价与修订工作每四年举行一次，期间可根据实际情况每两年对部分课程进行小修。（三）毕业要求达成情况评价机制。毕业要求的达成评价每年进行一次，以直接评价为主，间接评价为辅。直接评价针 对应届毕业生，根据相关教学活动的支撑材料，对每位学生的考核结果综合分析，得到相应毕业要求指标点的达成情况，设立可衡量的评价标准；间接评价在应届毕业生、往届毕业生以及用人单位中展开，针对应届、往届毕业生，以调查问卷的形式，使用自我评价的方法统计学生对各项毕业要求达成情况的满意程度；针对本专业毕业生在岗人数较多的用人单位，以调查问卷形式统计用人单位对本专业毕业生毕业要求达成情况评价的满意程度。（四）毕业生跟踪反馈机制及社会评价机制。**毕业生跟踪反馈机制及社会评价机制主要用于培养目标的达成情况评价，以采用调查问卷形式开展往届毕业生跟踪调查、邀请具有行业代表性的毕业生回校座谈以及与用人单位等其他校外利益方座谈或调研等形式展开。
四、评价反馈结果用于数字化设计课程体系的持续改进
通过课程体系的评估与反馈机制，发现数字化设计课程体系设置及实施过程中存在的问题，并对其进行持续改进，以支撑毕业要求与培养目标的达成，实现专业的可持续发展[8-9]，满足国家、行业、社会发展的需求。（一）持续改进课程体系持续改进课程体系，以支撑毕业要求。毕业要求达成情况的评价反馈中，普遍存在非技术性指标支撑力度不足的问题。数字化设计作为重要的实践类课程，应加强对毕业要求指标 点中非技术性指标的支撑。数字化设计相关技术在国内的普及与发展已有二十余年的历史，在这个过程中，数字化的设计技术经历了从二维到三维，从单一功能的设计软件到集设计、分析仿真、制造等功能于一体的综合软件的过程。相应 UniversityEducation 的，数字化设计相关课程体系也从单一的数字化设计和有限单元法等理论课程，发展到了集理论课程和实践环节于一体的综合性课程体系，包含了数字化设计、有限单元法与 ANSYS 分析、现代设计方法等理论课程，以及产品建模设计、综合产品创新设计等实践课程。课程体系支撑的毕业要求指标点也从单一的“掌握现代设计工具”，发展到了“能够正确选择并使用现代工程工具解决复杂工程问题、具有良好的团队合作意识并能够在多学科背景下的团队中承担各类角色、具有自主学习能力与终身学习意识”等多个方面，加强了对毕业要求多个非技术性指标点的支撑。（二）持续建设师资队伍持续建设师资队伍，提升教学水平。随着科技水平和数字技术的发展，数字化设计的理论、技术及其软件在不断更新升级。在往届毕业生的跟踪反馈以及用人单位反馈中，存在数字化设计课程授课内容陈旧、设计软件更新不及时等问题。高校作为研究型机构，应该在先进设计技术及软件方面能够引领前沿。为了使学生能够掌握当前主流的数字化设计方法与软件，需要持续建设师资队伍，提升教师自身素质与水平。要建立健全新教师引入制度，引进掌握先进数字化设计技术的年轻博士作为师资队伍的储备力量，建立合理的教师梯队；同时要加强老教师的进修与自主学习，持续提升教师理论水平，并时刻关注数字化设计软件的升级换代。跟随社会科技发展，我们应充分创造条件保证师资 队伍始终处于当今数字化设计的前沿水平。（三）持续改进教学活动持续改进教学活动，提升课程内涵。提升课程内涵是提升本科教育质量的关键[10]，开展工程教育专业认证的根本目的是建立以学生为中心、以产出为导向的持续改进机制。在课程体系发展过程中，要不断优化教学内容，提升学生的学习效果，以学生设计思维培养为主线，培养学生的创新意识。课堂授课内容以引导设计思路和设计方法为主、软件建模方法为辅，重点讲授设计思维与方法；上机实践以引导和启发式教学方法为主，重点培养学生具有自主学习能力和终身学习意识，以便能够适应数字化设计理论、方法的快速发展及其软件的频繁更新。（四）持续均衡课程设置持续均衡课程设置，优化教学评价。数字化设计课程体系的特点是应用性与实践性强，理论性偏弱，因此其课程设置和教学评价与其他理论课程差异较大。在课程设置上，应以课堂授课为主，重点讲清基本原理与设计思路；以上机实践为辅，在软件操作过程中消化吸收课堂理论，掌握软件操作方法；以适量的课后作业巩固课堂授课和上机实践成果；最后以各级各类科技竞赛作为契机，提升学生数字化设计水平和科技创新能力。在教学评价上，需要改变传统的以闭卷笔试为主的考核方式，做到理论考试和实践考核并重。尤其是在实践课程上，可以采用平时考核、作业检查、竞赛成绩等多种结果相结合的形式对学生的学习效果进行评价。
五、结语
通过评价、反馈以及持续改进，数字化设计课程体系能够支撑毕业要求相应指标点的达成，特别是针对其中的个人与团队、终身学习等非技术性指标点，通过增设课程、增加特定教学环节、改进教学活动等方法，对相应毕业要求指标点形成强支撑，满足了工程教育专业认证的需求。
［参考文献］
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［10］别敦荣.增加课程内涵：高校人才培养模式创新的根本［J］.山东高等教育，2017（6）：12-19.
作者:丁淑辉 李学艺 王海霞 杨俊茹 孟晓军 单位:1.山东科技大学机械电子工程学院 2.泰山学院机械与建筑工程学院