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专业认证背景下专业课程理论课堂教学改革初探——以车辆工程专业“汽车理论”课程为例

更新时间:2009-03-28

2016年6月我国成为《华盛顿协议》正式成员国,标志着我国工程教育专业认证进入了一个全新的发展阶段。工程教育专业认证强调“产出导向”“以学生为中心”和“持续改进”等核心理念,旨在建构“产出导向”的人才培养体系,并持续改进之。其中,“产出”聚焦于“毕业要求”的达成,特别是2015版认证标准在“毕业要求”逐项中强调了毕业生解决问题的指向应该是“复杂工程问题”。此外,课程教学是工程教育专业认证标准中“毕业要求”的实现支撑,课程教学内容设计应聚焦学生能力培养,满足学生学习效果的达成。这就意味着,工程专业应依据工程教育专业认证标准的具体要求,通过理论课堂教学的改革与实践提高教学质量,为专业认证标准中“毕业要求”的达成提供有效的保障。

教学设计涉及课程、教学和评估三个要素,其中,“课程”体现的是要求学习者掌握的知识技能;“教学”是教师以“课程”为依据选用适宜的教学方法向学习者呈现教学内容;“评估”主要检查学习者对课程掌握的情况以及反思教学的效能。因此,教学三要素之间强调了教学设计是一种目标导向的系列活动,且“评估”这一要素与工程教育认证标准中“持续改进”的要求是一致的。因此,对于高校的工科专业而言,如何利用好工程教育专业认证这一手段,进行专业课程的理论课堂教学改革,进而提升工程教育质量,是所有工科专业必须思考的问题。

专业课程理论课堂教学现状分析

目前,为更好地落实理论课堂教学以学生为中心的理念,增强课堂的吸引力,提高课堂的教学效果,国内外学者尝试了很多课堂教学方法,如互动式教学、项目化教学、案例教学、任务驱动法、主体介入式、参与式教学、项目驱动式,以及当前风靡全球的“翻转课堂”和“慕课”等新型教学方法。但是目前还存在一些不容忽视的问题,具体包括:

(一)教学模式选择缺乏以“课程”为依据

“教学”本是教师以“课程”为依据选用适宜的教学方法向学习者呈现教学内容,但教学原理对教学设计的重要性并没有得到教师的足够重视,更没有根据课程的授课内容和教学目标来选择合理的教学模式作为教学设计的指导,直接影响了理论课堂教学的效果。

“也不是的,我二三十岁时很想结婚。但最初的几次婚姻,更像是彩排。后来,我找到了能过一辈子的女人,是她遏制了我结婚或离婚的惯性,但她婚后几个月就死了。”

(二)课堂教学设计无法反映对“毕业要求”的贡献

目前,理论课堂教学设计方面更倾向于按照教师个人的经验、兴趣和爱好进行教学活动的组织,忽视了专业认证标准中“毕业要求”与教学内容之间的关联,使得预期的课程教学目标无法实现,进而无法成为“毕业要求”的有效实现支撑。

(三)缺乏科学与合理的课程考核、标准和措施

学生课后学习主要取决于个人的主动性,缺乏相应的过程保障和过程考核措施,使得学生课后学习的效果难以达到预期目标。另外,传统课程考试仅采用结课考核(期末考试)的方式,不能真正检验学生的学习效果。而且,现有课程考核方式也无法反映其对“毕业要求”的贡献,忽视了专业认证标准中“毕业要求”和考核评价之间的关联。

历史上,能源方式的变革均引发了人类社会的巨大变革。核聚变能若能实用化,将可永久性解决能源问题,必将对人类社会产生极大影响,率先掌握该技术的国家必将在未来世界格局中占据重要地位。

综上所述,目前理论课堂教学设计并未形成以“毕业要求—课程教学—考核评价—持续改进”为链条的循环圈,无法达到工程教育专业认证标准的要求。

专业认证背景下专业课程理论课堂教学改革与实践

在机械类专业补充标准和机械类专业教学质量国家标准中,将“汽车理论”课程列为车辆工程专业的核心课程。因此,“汽车理论”课程是车辆工程专业认证标准中“毕业要求”达成的关键课程支撑,本文以此课程为对象进行理论课堂教学改革的探索,具体的改革与实践方案如图1所示。

  

图1 课程改革与实践方案

(一)教学设计模式的选定

“汽车理论”作为车辆工程专业的专业课程,课程内容以“如何评价汽车性能→如何预测汽车性能→如何提高汽车性能”为主线,其教学目标是使学生深入理解汽车性能的理论概念和评价过程。值得注意的是,美国教育设计理论家威金斯和麦克泰伊于1998年创立的促进理解模式(又称为“通过设计促进理解模式”,简称“UbD”),遵循了教学设计和学习理论研究的大量新成果,强调对课程主要概念和过程进行深入、持久的理解,进而实现知识技能的掌握和迁移。因此,促进理解模式的教育理念与“汽车理论”课程的课程性质和理论教学目标是一致的。

(3)逐步探究主题。按照将动力性评价指标与理解的六个维度相结合的方式,讲述三个指标的具体含义;抛出“厂方是如何确定动力性评价指标”的问题,讲述驱动力和行驶阻力平衡图确定三个指标的方法,理解三个指标确定的具体过程;分析结构参数对汽车动力性的影响,并利用CarSim软件进行汽车动力性的虚拟实验,即尝试应用所学知识。

(二)课堂教学设计原则的制定

查阅工程教育专业认证通用标准中关于“毕业要求”的规定,围绕工程教育专业认证的12条毕业要求,对各标准逐一进行指标点分解,确定“汽车理论”课程对“毕业要求”的支撑。同时,围绕“毕业要求”关于“工程知识、问题分析、研究和使用现代工具”等方面的具体论述,制定“汽车理论”课程的能力培养目标和3个指标点,具体见表1。

(2)激发学习意愿。结合汽车技术论坛所发布的不同车型,以“如何选择动力性好的车型”为引导性问题,激发学生学习意愿。

MRI检查是目前临床上普遍应用的医学影像学检查技术[1],但MRI检查中存在一些潜在的风险[2],其中重要风险之一是患者体内有铁磁性内植物。体内有铁磁性内植物不但使图像出现伪影、图像质量下降,影响了病变的诊断,而且有可能导致患者发生损伤。此外,另一重要风险因素是患者体内有植入性心脏节律设备[植入性心脏起搏器、植入性心律转复除颤器(LCD)、植入性心血管监测仪(ICM)和植入性循环记录仪(ILR)]以及人工电子耳蜗、胰岛素泵等,当患者体内有这些植入性或携带这些设备进入MRI检查室,有可能造成设备功能丧失和损坏。

(三)课堂教学内容的改革

 

表1汽车理论课程能力培养目标和指标点

  

类别具体内容课程能力培养目标能够基于汽车理论并使用现代工具,解决复杂汽车性能问题,包括设计实验、分析与解释数据,并通过信息综合得到合理有效的结论指标点1能够基于汽车性能理论,分析汽车性能问题,并设计汽车性能实验方案指标点2能够依据实验方案并借助于汽车性能分析软件,进行汽车性能的模拟实验指标点3能够对实验数据进行分析和解释,并通过信息综合得到合理有效的结论

首先,将“汽车理论”课程分为汽车动力性、汽车燃油经济性、汽车动力装置参数、汽车制动性、汽车操纵稳定性、汽车平顺性和汽车通过性等七个教学单元。然后,依据促进理解模式的理论课堂教学结构,设计各单元理论课堂教学的五个环节,即明确教学目标、激发学习意愿、逐步探究主题、反思学习过程和展评学习所得。

以动力性评价单元为例,与理解六个维度相结合的案例包括:(1)解释:什么是汽车的动力性?(2)释义:汽车的动力性反映了什么样的汽车技术状况?(3)应用:如果提供给你多个车型,如何从中选择动力性好的汽车?(4)洞察:传统汽车动力性的评价指标是否可以适用于新能源汽车?(5)移情:如果汽车发动机的型号给定,汽车的动力性还可以通过哪些方面进行提高?(6)自知:是否可以独自进行汽车动力性能的评价、预测和提高?

(四)课堂教学方案的设计

结合课程的能力培养目标和促进理解模式,在准确掌握“汽车理论”教学大纲所规定的学科目标的基础上,确定单元目标的具体要求,并将单元目标分解为具体的课时目标。进而,按照知识目标、技能目标和态度目标三个层次,确定每个知识点所必须达到的具体目标。在聚焦以“如何评价汽车性能→如何预测汽车性能→如何提高汽车性能”为主线学习目标的基础上,勾勒汽车性能理解的六个维度(解释、释义、应用、洞察、移情和自知)。

以动力性评价单元教学为例,与单元理论课堂教学五个环节相结合的课堂教学方案如下:

(1)明确教学目标。引导学生回顾理论力学中质量平移和旋转运动相关知识,展示动力性评价三个指标。

我国最大的秸秆热电项目—辽宁阜新阜蒙县生物质热电工程一期(18MW)于2016年12月底实现并网发电,年发电量达3.2亿kWh。该项目是辽宁省重大生物质热电联产项目,总建设目标是装机容量达到48MW。主要以玉米秸秆、花生壳等为燃料,秸秆灰渣作为有机化肥,实现了节能、减排与循环利用[23]。

“我和它一同摔跌在了地上,它没有死透,摇摇晃晃地朝着我扑,我一生气,就又多砍了它几刀,而就在这个时候,你赶了过来。那时天太黑,我以为来的东西是它的同伙儿,所以藏起来发动偷袭,险些酿成大错。”

此外,促进理解模式倡导先确定什么样的教学目标是达到理解的目标,然后再考虑用什么办法来证明学生确实掌握了学习目标实现了理解,并根据学生的反馈和自我评估进行教学设计的改进,这与工程教育专业认证标准的核心内涵相吻合。因此,本文基于促进理解模式进行“汽车理论”课程的理论课堂教学改革。

预算评价是指采用科学方法对预算管理及运行情况进行的定性和定量分析与评估。预算评价是加强预算管理、优化资源配置、提高财政资金使用效益的有效措施。预算评价信息系统不仅是预算管理子系统的集合,更重要的是可以进行信息的收集、处理、存储和分发,以支持一个组织的决策制定和控制,预算评价信息系统还可以成为问题分析和创造新产品的工具。从技术的视角看,预算评价信息系统将原始数据进行输入、处理和输出,通过收集、储存、转换、分发可以支持组织的决策、通信、协调、控制、分析和设想。作为一个基于信息技术的组织和管理解决方案是应对环境赋予的挑战的有效工具,可以提高组织绩效,最终提升财政效率。

(4)反思学习过程。引导学生回顾评价汽车动力性的过程,围绕汽车行驶方程式,梳理动力性三个指标的确定过程和相关知识点。

(5)展评学习所得。依据作业和学习成果评价学生对动力性三个指标及其评价过程的理解程度,指导学生发现其在理解方面存在的不足,并给予相应的引导。

(五)课堂教学效果的评价

促进理解模式致力于促进学生对课程理论概念和性能评价过程内容的理解,因此围绕单元理论课堂教学的五个环节,课堂教学效果的评价必须包含五个方面:(1)课堂教学是否让学生理解了学习任务和目的,激活了学生已学的相关知识和经验;(2)课堂教学是否联系实际汽车工程问题,并激发了学生的学习意愿;(3)课堂教学是否为学生提供探究发现的机会,尝试应用学生刚刚理解的知识;(4)课堂教学是否引导学生反思评价和预测汽车性能的学习过程,深入挖掘提高汽车性能的方法,促进学生将新知识和技能应用(迁移)到实际的汽车工程实践中;(5)课堂教学是否展示和评价学生对新知识和技能的理解程度,明确后续发展和改进的目标。

(六)课程考核方案的制定

课程考核采取如表2所示过程考核和结课考核相结合的方案,其中过程考核依据表1所述指标点1、指标点2和指标点3进行,而结课考核依据指标点1和指标点3进行。

 

表2 课程考核实施方案

  

考核类别考核课程能力支撑考核形式过程考核指标点1;指标点2;指标点3提交大作业;撰写报告结课考核指标点1;指标点3考卷(期末考试)

以动力性评价单元教学为例,制定过程考核和结课考核的实施案例具体如下:

(1)过程考核。指导学生利用CarSim软件进行汽车动力性评价并撰写报告,考核学生能否设计出动力性评价实验方案,能否根据实验数据分析出汽车动力性能的三个评价指标,分析主要结构参数对动力性的影响。

(2)结课考核(考题设计)。①简述汽车动力性三个评价指标的含义;②设计汽车动力性实验方案,以确定动力性三个评价指标;③根据驱动力和行驶阻力数据曲线,围绕动力性三个评价指标对汽车动力性能进行评价。

单环刺螠体腔液内有大量独特的蛋白和宽大的呼吸肠,使其获得了适应海底生存的得天独厚的条件,由此也产生了具有一定特殊功能的代谢产物,已证明单环刺螠多肽具有抗肿瘤、抗菌、免疫调节等功能[6-8]。多肽可以在一定程度上提高淋巴细胞的增殖能力和脾指数、胸腺指数[9]。从单环刺螠中分离的速激肽属于神经肽类的一种,具有抗菌功能[10-11]。

最后,依据理论课堂教学评价、过程考核和结课考核的结果,进一步探索“以学生为中心、以能力输出为导向”的理论课堂教学实施方案和措施,实现对“汽车理论”课程理论课堂教学的持续改进。

为解决现有车辆工程专业的专业课程在理论教学方面存在的问题,基于工程教育专业认证标准的具体要求,以“汽车理论”课程为对象进行了理论课堂教学改革的探索,制定了课程教学的能力培养目标,并进行了能力指标点的分解。针对“汽车理论”课程的性质和教学目标,选用促进理解模式作为教学设计模式,并依据该模式进行了理论课堂教学内容和教学方案的设计,以及理论课堂教学评价标准的制定。最后,围绕该课程的能力培养目标,采取过程考核和结课考核相结合的课程考核方式,分别进行了考核标准和考核内容的制定。以“汽车理论”为对象的课程教学改革,不仅能使之成为工程教育专业认证标准中“毕业要求”的有力支撑,而且也为车辆工程专业同类专业课程的理论课堂教学改革与实践提供有价值的参考。

参考文献

[1] 中国工程教育专业认证协会.工程教育认证标准(2015版)[EB/OL].(2016-03-23)[2017-03-15].https://wenku.baidu.com/view/b0ec0d149e31433238-68937a.html.

[2] 余志生.汽车理论(5版)[M].北京:机械工业出版社,2009:1-31.

[3] 盛群力,何哗.促进理解学与教模式:逆向设计、深层理解和聚焦单元[J].现代教学,2008(11):50-51.

[4] 刘婷婷,刘忠民.《汽车理论》课程教学改革探讨[J].教育教学论坛,2015(44):96-97.

[5] 鲁力群.项目驱动下的汽车理论课程改革及实践[J].大学教育,2013(8):86-87.

[6] 霍炜,刘大维,严天一,等.基于“课堂、网络、实践三位一体”的“汽车理论”教学模式研究[J].科教导刊,2015(12):135-137.

 
魏建伟,陈晓平,郑军
《机械职业教育》 2018年第05期
《机械职业教育》2018年第05期文献

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