“新工科”建設(shè)背景下金工實訓(xùn)教學(xué)改革探究

郭宗新 邱德發(fā) 張藝寶 厲見鑫 劉丙坤 苑壯東

摘?要：“新工科”建設(shè)背景下，傳統(tǒng)的“師傅帶徒弟”的金工實訓(xùn)教學(xué)模式與手段已不能適應(yīng)當(dāng)前現(xiàn)代化教育發(fā)展的要求，為實現(xiàn)新時代高素質(zhì)工程應(yīng)用人才的培養(yǎng)，必須提升教學(xué)理念，變革人才培養(yǎng)實踐教學(xué)模式，強化實踐教學(xué)體系，培養(yǎng)學(xué)生“強國有我”的家國情懷。本文以濟寧學(xué)院機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)金工實訓(xùn)課程為例，對工科專業(yè)金工實訓(xùn)課程進行了模塊項目階梯式教學(xué)過程化考核、理實一體、虛實結(jié)合等一系列的改革探索和研究，實踐應(yīng)用證明教學(xué)效果良好，為相關(guān)課程的改革提供了有價值的參考。

關(guān)鍵詞：新工科;金工實訓(xùn);模塊項目階梯式教學(xué)過程化考核

一、緒論

開展“新工科”建設(shè)是教育部學(xué)習(xí)貫徹新時代中國特色社會主義思想和黨的十九大精神，寫好高等教育“奮進之筆”，打好提升質(zhì)量、推進公平、創(chuàng)新人才培養(yǎng)機制攻堅戰(zhàn)，應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動，實現(xiàn)高等教育強國，向我黨第二個百年目標(biāo)奮進的重要舉措。我國高等工科教育正面臨第四次工業(yè)大革命的興起，面對不斷涌現(xiàn)的新模式、新技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)等挑戰(zhàn)，正在實施“中國制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”“一帶一路”“新舊動能轉(zhuǎn)換”等重大戰(zhàn)略，對新時代工程人才的培養(yǎng)提出了更高的要求。新工科的內(nèi)涵是以立德樹人為引領(lǐng)，以應(yīng)對變革、塑造未來為理念，以承繼與創(chuàng)造、交互與融合、協(xié)同與共享為主要途徑，培養(yǎng)未來創(chuàng)新型卓越工程人才。金工實訓(xùn)是“新工科”建設(shè)中，重要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。“新工科”建設(shè)背景下，課程教學(xué)緊緊圍繞四個度：人才培養(yǎng)定位與經(jīng)濟發(fā)展需求的吻合度;教師和教學(xué)資源的保障度;學(xué)生和社會對學(xué)校的滿意度;教學(xué)效果的達成度，展開改革探索。深入思考研討，查擺問題，凝練出模塊項目階梯式教學(xué)過程化考核，理實一體、虛實結(jié)合、小組合作探究的創(chuàng)新與特色，符合新時代教育現(xiàn)代化的要求，充分體現(xiàn)了濟寧學(xué)院“應(yīng)用型、地方性、開放式、國際化”的辦學(xué)定位。

二、應(yīng)用型地方本科學(xué)?！靶鹿た啤苯ㄔO(shè)的必要性分析

（一）應(yīng)對新工業(yè)革命的需要

新興的工業(yè)革命正在席卷全球，學(xué)科交互融合加快，新的學(xué)科不斷涌現(xiàn)，大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新的技術(shù)層出不窮，產(chǎn)業(yè)的布局發(fā)生重大變革，人才的需求也隨之發(fā)生重大變化。與新興革命、技術(shù)科學(xué)和社會經(jīng)濟發(fā)展有著緊密關(guān)聯(lián)的工科教育首當(dāng)其沖受到前所未有的挑戰(zhàn)。深化工科教育改革，培養(yǎng)大批應(yīng)用型卓越工程科技人才，是我們當(dāng)務(wù)之急，也是長遠之策。

（二）服務(wù)國家戰(zhàn)略發(fā)展的需要

為響應(yīng)國家戰(zhàn)略發(fā)展需求，支撐和服務(wù)新經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，突破核心卡脖子應(yīng)用技術(shù)，構(gòu)筑先發(fā)優(yōu)勢，在未來全球創(chuàng)新創(chuàng)造生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)戰(zhàn)略的制高點，迫切需要深化高等工科教育改革，強化實踐教學(xué)體系建設(shè)，培養(yǎng)大批卓越應(yīng)用工程人才。

（三）構(gòu)筑國際競爭新優(yōu)勢的需要

全球的競爭歸根到底是教育和人才的競爭。未來，資源的短缺、環(huán)境的污染、人口的老齡化等國際性難題對人類生存和持續(xù)發(fā)展構(gòu)成了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。國際競爭將日趨激烈，創(chuàng)新驅(qū)動必將成為許多國家謀求競爭優(yōu)勢的核心戰(zhàn)略。因此，加快新工科建設(shè)，培養(yǎng)卓越的工程人才，主動承擔(dān)應(yīng)對挑戰(zhàn)、塑造未來的時代責(zé)任必將成為在激烈的國際競爭中贏得主動的重要戰(zhàn)略抉擇。

（四）落實立德樹人新要求的需要

立德樹人是教育根本任務(wù)和中心環(huán)節(jié)。大力推動工程教育的改革創(chuàng)新，遵循工程工科教育和創(chuàng)新人才的發(fā)展規(guī)律，落實“以本為本”、推進“四個回歸”，把培養(yǎng)具有大工程觀，全面發(fā)展的工程技術(shù)人才放在更加突出的戰(zhàn)略位置，是落實立德樹人新要求的重大舉措。

三、“新工科”背景下金工實訓(xùn)教學(xué)改革實踐

如何借全校范圍內(nèi)深入開展“敢擔(dān)當(dāng)善作為、深化綜合改革、提升內(nèi)涵水平”新時代教育教學(xué)思想大討論活動，學(xué)習(xí)“新工科”建設(shè)的東風(fēng)，及時把握“新工科”建設(shè)背景下專業(yè)人才培養(yǎng)的新要求和新方向，優(yōu)化課程培養(yǎng)目標(biāo)，提升教育理念，并改進教學(xué)模式方法和手段，凝練課程創(chuàng)新與特色，無疑是一項艱巨且富有挑戰(zhàn)的任務(wù)。作為一線金工實訓(xùn)教師，主動接受挑戰(zhàn)，完成任務(wù)，是一種考驗，更是一種激勵。因此，針對該課程的特點，結(jié)合自身多年的實踐教學(xué)經(jīng)驗，對傳統(tǒng)金工實訓(xùn)教學(xué)中存在的問題進行剖析，提出了一系列承繼與創(chuàng)新的方法，旨在激發(fā)學(xué)生持續(xù)的學(xué)習(xí)興趣，實現(xiàn)“以學(xué)生為中心”，讓每一位學(xué)生都能具備分析，解決實際工程問題的能力，最終成為心系家國，志在千秋的應(yīng)用型、復(fù)合型和創(chuàng)新型高素質(zhì)人才。

（一）金工實訓(xùn)教學(xué)改革的必要性分析

目前金工實訓(xùn)課程的教學(xué)一般是先進行相關(guān)專業(yè)理論教學(xué)，后進行實踐教學(xué)，安全專項學(xué)習(xí)沒有前置，地位不夠突出，專業(yè)知識點相對獨立，與實際工程項目聯(lián)系不緊密，且所學(xué)的理論專業(yè)知識沒有得到具體應(yīng)用，因此學(xué)習(xí)目的性不夠明確，學(xué)生實訓(xùn)積極性不高。以往“教師主體、學(xué)生效仿”，“師傅帶徒弟”的教學(xué)模式及手段不符合學(xué)生學(xué)情，已不能適應(yīng)當(dāng)前現(xiàn)代教育發(fā)展的要求，不利于新時代人才培養(yǎng)，學(xué)生實訓(xùn)一段時間后，新鮮感沒有了，加上實訓(xùn)操作的艱辛，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性明顯降低，甚至出現(xiàn)抵觸情緒。

（二）金工實訓(xùn)教學(xué)改革的主要措施

1.轉(zhuǎn)變實踐教學(xué)理念

基于“新工科”建設(shè)要求，并借鑒國際工程教育改革CDIO核心理念，實現(xiàn)“三個轉(zhuǎn)變”。從以教師為中心向以學(xué)生為中心進行轉(zhuǎn)變，從學(xué)科導(dǎo)向朝成果導(dǎo)向的轉(zhuǎn)變，從教學(xué)監(jiān)控向持續(xù)改進的轉(zhuǎn)變。

沒有理論的實踐是盲目的，沒有實踐的理論更是空洞的。金工實訓(xùn)改革課程遵循理實一體的教學(xué)理念，虛實結(jié)合開展實訓(xùn)。理論與實踐同在車間完成，充分發(fā)揮虛擬仿真實訓(xùn)中心與工程訓(xùn)練中心的軟硬件資源優(yōu)勢，模擬仿真實訓(xùn)與機床操作虛實結(jié)合，高效開展實訓(xùn)教學(xué)。

2.優(yōu)化課程目標(biāo)

以社會需求為導(dǎo)向優(yōu)化專業(yè)應(yīng)用人才培養(yǎng)目標(biāo)，不僅要考慮當(dāng)前，還要考慮地方經(jīng)濟發(fā)展，未來社會對人才的要求，用明天的技術(shù)培養(yǎng)今天的人才;不僅要考慮對專業(yè)知識、能力與素質(zhì)的要求，還要加強通用能力與素質(zhì)的培養(yǎng)。金工實訓(xùn)課程對支撐專業(yè)人才培養(yǎng)在知識、能力、素質(zhì)三個層面都具有重要的作用。因此，課程確立知學(xué)、會學(xué)、樂學(xué)三維的課程目標(biāo)，培養(yǎng)適應(yīng)社會經(jīng)濟發(fā)展、具有團隊協(xié)作能力，飽含家國情懷和“精益求精，追求卓越”的工匠精神、創(chuàng)新精神，兼具較強實踐能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。

3.更新實訓(xùn)模塊內(nèi)容

重視安全認知教育模塊。借鑒德國、日本等國際先進工程教育方案，注重人文素質(zhì)習(xí)慣養(yǎng)成的教育。安全無小事，責(zé)任重于山，在實訓(xùn)車間一時疏忽大意，就有可能造成設(shè)備損壞，甚至人身傷亡，因此，安全工作是金工實訓(xùn)課程的重中之重，安全學(xué)習(xí)也將貫穿實訓(xùn)教學(xué)的整個過程。金工實訓(xùn)教學(xué)改革第一個模塊是利用一天時間，集中學(xué)習(xí)實訓(xùn)認知項目和專項3D安全教育，并引入“大國工匠”視頻的學(xué)習(xí)，感受工匠精神，培養(yǎng)家國情懷，并參觀歷屆學(xué)生優(yōu)秀金工實訓(xùn)作品展，進一步激發(fā)學(xué)生金工實訓(xùn)學(xué)習(xí)的欲望。學(xué)習(xí)結(jié)束進行安全文明素養(yǎng)考試，并簽訂安全承諾書。

工種模塊融合學(xué)習(xí)。鉗工、焊接、普通類機床、特種機床、數(shù)控機床模擬仿真、數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控加工中心等模塊項目內(nèi)容呈階梯式地由易到難，由普通到數(shù)控，從基礎(chǔ)到綜合再到設(shè)計創(chuàng)新。

4.針對學(xué)情優(yōu)化教學(xué)方式方法

學(xué)生學(xué)情。機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)學(xué)生缺乏實際操作相關(guān)的安全知識，安全意識比較薄弱;前期工程實踐性學(xué)習(xí)較少、理論實踐融合度不夠;機械專業(yè)大多是男同學(xué)，喜歡動手但工程實踐動手能力不強，活潑好動，團隊協(xié)作意識不強。

針對學(xué)情采取模塊項目階梯式教學(xué)。讓每個模塊工種單元成為一個固定的教學(xué)系統(tǒng)，并獨立發(fā)揮作用。實踐項目任務(wù)內(nèi)容融合于整個金工實訓(xùn)教學(xué)，用具體的實踐項目任務(wù)導(dǎo)引項目內(nèi)容，通過階梯式上升的方式實施一個完整的模塊項目實踐教學(xué)。革新了傳統(tǒng)的實踐教學(xué)模式，它是以項目任務(wù)為主線、以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)的教學(xué)方法。

以減速器輸入軸螺紋端的數(shù)控加工為例，闡述模塊項目階梯式教學(xué)的實施過程。（1）項目任務(wù)引入。老師引領(lǐng)同學(xué)們分組觀察、討論企業(yè)產(chǎn)品，自然導(dǎo)入新模塊項目任務(wù)學(xué)習(xí)。以企業(yè)產(chǎn)品成果為導(dǎo)向激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，明確項目實施任務(wù)、內(nèi)容和步驟，使學(xué)生有一個整體性認識。（2）教師示范操作。老師上機示范操作，同學(xué)們一旁觀看學(xué)習(xí)，建立初步工藝認知。（3）自主學(xué)習(xí)。同學(xué)們依據(jù)自編教材《金工實習(xí)項目教學(xué)指導(dǎo)書》和專業(yè)資料，熟知項目實施要求，查閱資料，自主學(xué)習(xí)，鍛煉自主學(xué)習(xí)能力。（4）3D模擬軟件學(xué)習(xí)。螺紋加工工藝復(fù)雜，危險系數(shù)較高，直接上機操作，無法保證人身、設(shè)備和刀具的安全，因此，老師首先帶領(lǐng)同學(xué)們進行3D和上海宇龍等模擬仿真軟件的學(xué)習(xí)，3D和模擬仿真軟件的高效應(yīng)用，有效克服了同學(xué)們的畏難情緒，優(yōu)化了實訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)，提高了實踐教學(xué)效率，同時也降低了學(xué)校的實訓(xùn)成本。（5）小組合作探究。同學(xué)們在老師的引導(dǎo)下，形成初步加工工藝后進入小組合作探究，課堂翻轉(zhuǎn)，教師角色轉(zhuǎn)變，成為合作者，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，鍛煉同學(xué)們的團隊協(xié)作能力。（6）歸納總結(jié)工藝。形成統(tǒng)一工藝之后，小組代表發(fā)言，總結(jié)歸納。小組之間的相互交流、探討、檢測及經(jīng)驗分享，激發(fā)了同學(xué)們的喜悅感和成就感，也鍛煉了同學(xué)們觀察歸納和語言表達的能力。（7）協(xié)同考核，總結(jié)提高。工藝明晰后，到數(shù)控機床先小組協(xié)作加工，小組成員通力配合加工合格后，再由個人獨立加工完成考核上交。各小組公開、公平、公正，交互進行考核評定，并按模塊撰寫金工實訓(xùn)報告書，鞏固提高學(xué)生對理論實踐專業(yè)知識的理解，老師參與學(xué)生討論，并作最后的點評總結(jié)。通過這種模塊項目階梯式的教學(xué)，學(xué)生循序漸進地掌握數(shù)控車削三角螺紋的方法。整個教學(xué)實施過程，針對學(xué)生學(xué)情，有效達成了金工實訓(xùn)課程目標(biāo)。

過程化考核。每個實訓(xùn)模塊都有一個詳細的評分標(biāo)準(zhǔn)，從動手操作到設(shè)計創(chuàng)新再到安全文明都有一個細分和量化。每天每位同學(xué)都提前設(shè)定好一個需要跳一跳，才能達成的具有高階性和挑戰(zhàn)度的成果目標(biāo)。因此，不難看出考核是以能力為本，將靜態(tài)教學(xué)評價變?yōu)閯討B(tài)評價，變學(xué)生被動應(yīng)對考試為主動要求參與考核，將結(jié)果式考核變?yōu)榉帜K項目分階梯的過程化考核。

模塊項目階梯式教學(xué)過程化考核的改革創(chuàng)新，便于小周期，快反饋，及時解決問題。理實一體、虛實結(jié)合、小組合作探究的教學(xué)模式實施，案例教學(xué)、工學(xué)結(jié)合、任務(wù)驅(qū)動、實踐體驗等教法學(xué)法，教學(xué)做一體的科學(xué)運用有效突出了課程重點，突破了難點，達成了應(yīng)用型工科人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

在CDIO探索應(yīng)用的基礎(chǔ)上，同學(xué)們觀看到校內(nèi)外孔子像、象棋，利用所學(xué)，構(gòu)思設(shè)計，加工出合金立體孔子像、中國象棋等。通過改革實踐，同學(xué)們也充分認識到金工實訓(xùn)不再是一項“頭腦簡單，四肢發(fā)達”的體力勞動，而是需要很高的專業(yè)技能與理論知識和具有一定創(chuàng)造創(chuàng)新能力的“高級勞動”。

5.賽訓(xùn)結(jié)合

金工實訓(xùn)與各級各類比賽相結(jié)合。學(xué)有余力的同學(xué)利用課外時間，申請開放實訓(xùn)室，交叉融合各模塊工種技藝加工出異性、薄壁、高精的零件產(chǎn)品和各級各類工程比賽作品。金工實訓(xùn)開放實驗室，滿足了師生個性化的需求，有效提高了學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新及復(fù)合加工的能力，同時也提高了工程訓(xùn)練中心實訓(xùn)教學(xué)、管理及開放服務(wù)的能力，促進了應(yīng)用型工科人才培養(yǎng)，完善了實踐教學(xué)體系建設(shè)。

“學(xué)黨史、鑄信念、強本領(lǐng)”濟寧學(xué)院實踐教學(xué)改革金工實訓(xùn)創(chuàng)意作品技能競賽，學(xué)期末成功舉辦，并大獲成功。課程改革要求每年定期舉辦各模塊項目校級及以上技能比賽，以賽代練，以賽促學(xué)，弘揚“工匠精神”，在技術(shù)上精益求精、在精神上勇于創(chuàng)新，在職業(yè)態(tài)度上專注、堅持、一絲不茍，通過比賽提升學(xué)生工程技藝、磨煉意志，提高金工實訓(xùn)綜合技能，培養(yǎng)“強國有我”的家國情懷。

四、“新工科”建設(shè)背景下金工實訓(xùn)教學(xué)規(guī)劃及措施思考

隨著國家一系列戰(zhàn)略的實施和現(xiàn)代制造技術(shù)的不斷革新，實踐教學(xué)規(guī)劃改革已經(jīng)迫在眉睫。為響應(yīng)國家加快建設(shè)和發(fā)展“新工科”的理念要求，以建設(shè)更有魅力和激情的金工實訓(xùn)課程為規(guī)劃目標(biāo)，我們要向“金課”標(biāo)準(zhǔn)看齊，進一步增加課程的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度，并采取行之有效的措施，進一步突出應(yīng)用型工科人才培養(yǎng)，逐步完善實踐教學(xué)體制建設(shè)。

（一）產(chǎn)教融合、協(xié)同育人

以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為目標(biāo)，內(nèi)外并舉，優(yōu)勢互補，深化產(chǎn)學(xué)研、產(chǎn)教融合，深化校企合作、校行合作。按照互惠互利的原則和機械相關(guān)企業(yè)單位合作，實行“訂單”辦學(xué)，使企業(yè)參與實踐教學(xué)，實踐教學(xué)面向企業(yè)，從而建成學(xué)校、企業(yè)緊密結(jié)合的產(chǎn)教融合的學(xué)習(xí)型實體。產(chǎn)教融合就是要學(xué)生參與實際零部件工業(yè)產(chǎn)品的加工，提高學(xué)生的責(zé)任感、質(zhì)量意識和學(xué)以致用的技能，還可以為學(xué)校節(jié)約成本。校企共建“真刀真槍”的工程實踐氛圍，逐步形成實踐基地良性循環(huán)、協(xié)同育人的格局。

（二）實行“雙證書”制度

發(fā)揮實踐教學(xué)資源優(yōu)勢，開展各級各類培訓(xùn)，逐步實行“雙證書”制度。充分利用學(xué)校的實踐教學(xué)資源，在取得人力資源和社會保障部門相應(yīng)的培訓(xùn)資質(zhì)后，在工科學(xué)生中進行各工種的初、中、高級技能培養(yǎng)，使學(xué)生綜合工程素養(yǎng)提升的基礎(chǔ)上有一技之長，并獲得相應(yīng)的職業(yè)資格證書，進一步增強學(xué)生的就業(yè)競爭力，提升社會適應(yīng)度。

五、結(jié)語

“新工科”建設(shè)背景下，通過金工實訓(xùn)教學(xué)的一系列改革，調(diào)動了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;學(xué)以致用，培養(yǎng)了學(xué)生分析和解決實際問題的能力;模塊項目階梯式教學(xué)過程化考核，虛實結(jié)合、小組合作探究的理實一體化教學(xué)，提升了學(xué)生的工程素養(yǎng)，培養(yǎng)了“強國有我”的家國情懷，激發(fā)了學(xué)生的設(shè)計創(chuàng)新欲望。改革凸顯了“新工科”背景下的“新”，體現(xiàn)了承繼和創(chuàng)造的有效融合，突出了應(yīng)用型人才培養(yǎng)，強化了實踐教學(xué)體系建設(shè)，提升了人才服務(wù)社會的能力?！靶鹿た啤苯ㄔO(shè)的號角已經(jīng)吹響，讓我們立足當(dāng)前、面向未來，因時而動、砥礪前行、扎實推進，凝聚起建設(shè)特色鮮明的應(yīng)用型本科強校的磅礴力量，為實現(xiàn)學(xué)校高質(zhì)量跨越式發(fā)展和中華民族偉大復(fù)興的中國夢做出積極貢獻。

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作者簡介：郭宗新（1980—?），男，漢族，山東曲阜人，本科，中級，研究方向：工程訓(xùn)練。