新工科背景下材控專業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式的改革與實(shí)踐

彭 進(jìn)，許紅巧

（華北水利水電大學(xué)，河南 鄭州 450045）

0 引言

為了應(yīng)對新一輪的科技及產(chǎn)業(yè)變革，自2017年教育部推出“新工科”概念以來，我國各工科院校相繼發(fā)起了工科教育改革與實(shí)踐的研究工作。新工科建設(shè)的任務(wù)是對現(xiàn)有人才培養(yǎng)模式進(jìn)行改革創(chuàng)新[1-2]。我國高校通過“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)改革”等相關(guān)改革措施，取得了一些成績，進(jìn)一步完善了教育教學(xué)體系。但隨著我國科技的飛速發(fā)展，國家對人才的綜合素質(zhì)提出了更高要求，這就需要高校在大學(xué)生的培養(yǎng)方面進(jìn)行一定程度的改革[3]。

材料成型及控制工程專業(yè)（簡稱“材控專業(yè)”）涵蓋機(jī)械及材料方面的知識體系，同時(shí)又具備理論性與實(shí)踐性[4]。實(shí)踐類教學(xué)是材控專業(yè)教學(xué)大綱中的重要教學(xué)內(nèi)容，為提高大學(xué)生的實(shí)踐能力，在所學(xué)課程中需要留有一定課時(shí)量的實(shí)踐教學(xué)課時(shí)[5]。學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)理論知識后結(jié)合實(shí)踐實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，不僅能夠提高學(xué)生理論知識的熟練程度，還能提高學(xué)生獨(dú)立思考解決實(shí)際問題的能力，提高學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識和能力，為以后就業(yè)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1 現(xiàn)狀分析

實(shí)踐教學(xué)是我國高校提高學(xué)生工程實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)，然而材控專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)與實(shí)踐過程中也存在一些問題，其具體內(nèi)容如下。

1.1 實(shí)踐教學(xué)師資隊(duì)伍力量不足

由于材控專業(yè)實(shí)踐教學(xué)涉及的知識面較廣，這樣要求課程授課教師不但要積累一定的理論知識，而且要有一定的實(shí)踐技能。由于師資隊(duì)伍人員缺乏，這將導(dǎo)致理論課與實(shí)踐課相分離教學(xué)的情況，這可能出現(xiàn)理論課老師的實(shí)踐水平較弱，而實(shí)踐課老師的理論水平欠缺的情況。

1.2 實(shí)踐教學(xué)軟、硬件條件受限

由于材控專業(yè)的專業(yè)課程一般都會有幾個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課，或者綜合性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)課程。在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，通常認(rèn)為實(shí)驗(yàn)課是理論課程的輔助內(nèi)容，未能引起高度重視，這就導(dǎo)致理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)不能有機(jī)結(jié)合，教師及學(xué)生對實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的重視程度不夠，無法積發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情，學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力偏弱。

實(shí)踐教學(xué)軟條件受限。根據(jù)材控專業(yè)的特點(diǎn)，一些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及高危險(xiǎn)、高成本的實(shí)驗(yàn)而且操作難度較大，一些設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜體積龐大，當(dāng)機(jī)器損壞后，需要高額的維修費(fèi)用及較長的設(shè)備維護(hù)時(shí)間。

實(shí)踐教學(xué)硬件條件受限。以本校材控實(shí)驗(yàn)室為例，本校材料學(xué)院成立較晚，材控實(shí)驗(yàn)室成立之初存在實(shí)驗(yàn)場地不足、實(shí)驗(yàn)室規(guī)章制度不健全，實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量較少等一系列問題。嚴(yán)重影響材控實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐教學(xué)工作的順利進(jìn)行。

1.3 實(shí)踐內(nèi)容缺乏相關(guān)性和創(chuàng)新性

實(shí)驗(yàn)課程各階段內(nèi)容之間缺少相關(guān)性和緊密關(guān)聯(lián)性，缺少培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐能力的實(shí)踐課程，而且當(dāng)今社會飛速發(fā)展，只做常規(guī)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)無法跟上當(dāng)今科技發(fā)展的步伐。

2 專業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式的改革與實(shí)踐

2.1 落實(shí)多方協(xié)同育人

為提高材料成型及控制工程專業(yè)學(xué)生的綜合素質(zhì)，可以進(jìn)行校企合作協(xié)同育人。目前本校的材料學(xué)院材控專業(yè)在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)與一拖（洛陽）福萊格車身有限公司、十堰東信職業(yè)技能培訓(xùn)中心等開展校企合作模式，培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才，為企業(yè)提供工程師預(yù)備人才和儲備干部。每年校方報(bào)實(shí)習(xí)生計(jì)劃，與相關(guān)企業(yè)對接具體實(shí)習(xí)時(shí)間和實(shí)習(xí)內(nèi)容，隨后進(jìn)入企業(yè)實(shí)習(xí)。根據(jù)學(xué)生選擇意愿，選派學(xué)生進(jìn)行企業(yè)頂崗實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)。企業(yè)需要根據(jù)學(xué)生的工作內(nèi)容，對學(xué)生的工作表現(xiàn)進(jìn)行打分，并將學(xué)生工作的情況實(shí)時(shí)與高校教師對接。企業(yè)為學(xué)生配置具有指導(dǎo)能力的導(dǎo)師，負(fù)責(zé)實(shí)習(xí)生的日常管理、安全教育、技術(shù)培訓(xùn)和實(shí)踐技能指導(dǎo)等。根據(jù)企業(yè)實(shí)際問題，選擇作為學(xué)生大四第二學(xué)期畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題，并由學(xué)校和企業(yè)雙方安排指導(dǎo)教師，指導(dǎo)學(xué)生整個(gè)設(shè)計(jì)或研發(fā)過程。同時(shí)學(xué)?？梢詫ο嚓P(guān)企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，根據(jù)企業(yè)的需求適時(shí)調(diào)整學(xué)生培養(yǎng)方案，可以邀請企業(yè)的專家參與到課程目標(biāo)、教學(xué)模式等環(huán)節(jié)的制定中。這樣就能實(shí)現(xiàn)大學(xué)生培養(yǎng)模式與企業(yè)人才需求相一致，有利于大學(xué)生畢業(yè)后在相關(guān)企業(yè)就業(yè)任職。

2.2 完善教師培養(yǎng)體系

課程的建設(shè)和實(shí)施需要一定數(shù)量的教師參與其中，而學(xué)生上課質(zhì)量與教師的授課水平有直接關(guān)系，因此需要選派一些具有豐富的企業(yè)背景的老師參與進(jìn)來。

從一定層面來講，要培養(yǎng)出具有豐富實(shí)踐能力的學(xué)生，就需要授課老師在實(shí)踐教學(xué)上有豐富的經(jīng)驗(yàn)。組建一支理論知識和實(shí)踐水平過硬的教師隊(duì)伍是大學(xué)生人才培養(yǎng)改革的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。目前，本校材控專業(yè)對師資方面的建設(shè)有以下途徑：一方面引進(jìn)企業(yè)的工程師、高級工程師作為碩士生導(dǎo)師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究、科技創(chuàng)新，或者參與到課堂教學(xué)授課中，華北水利水電大學(xué)目前制定了相關(guān)的文件，如制定的《華北水利水電大學(xué)碩士生教師遴選辦法》中對于專業(yè)學(xué)位碩士導(dǎo)師進(jìn)行遴選。

另一方面，需要對高校在職教師進(jìn)行培訓(xùn)，提高教師授課水平，為了提高教師的實(shí)踐教學(xué)水平，可以邀請材控方面的企業(yè)專家以講座或者學(xué)術(shù)交流的方式對教師進(jìn)行培訓(xùn)。為了提高教師的實(shí)踐技能，學(xué)校鼓勵(lì)教師到相關(guān)企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)踐。以本校為例，鼓勵(lì)博士講師去企業(yè)做博士后，為后續(xù)的實(shí)踐教學(xué)打下良好基礎(chǔ)。

2.3 材料成型及控制工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)資源庫的建設(shè)和完善

建設(shè)和完善材料成型及控制工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)資源庫：整合實(shí)驗(yàn)、科研設(shè)備和場地資源，面向師生開放，形成硬件資源庫并逐步開展軟件資源庫建設(shè)。

對本校材控實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科學(xué)研究的設(shè)備和場地資源進(jìn)行升級完善。目前材料加工實(shí)驗(yàn)室建成并完善的實(shí)驗(yàn)室如下：熱處理實(shí)驗(yàn)室、硬度計(jì)實(shí)驗(yàn)室、金相顯微實(shí)驗(yàn)室、金相制備實(shí)驗(yàn)室、材料分析實(shí)驗(yàn)室、焊接綜合實(shí)驗(yàn)室、模具實(shí)驗(yàn)室。

實(shí)驗(yàn)室對硬件資源庫進(jìn)行整合建設(shè)，并制定一系列實(shí)驗(yàn)室開放制度面向大學(xué)生開放，提高大學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情，動(dòng)手能力，及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)素質(zhì)。以本校為例，為提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力，開展材料加工實(shí)驗(yàn)室開展了《焊接接頭的金相分析》《金屬材料的硬度》《金屬材料的沖擊韌性》《磁粉探傷》《電阻點(diǎn)焊及焊接接頭分析》《注塑模結(jié)構(gòu)及成型》《灰口鑄鐵焊接工藝》《釬焊工藝》《金相樣品制備》等一系列實(shí)驗(yàn)。為了提高學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)水平，材料加工實(shí)驗(yàn)室鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行開放性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以4-5人為一個(gè)團(tuán)隊(duì)可自己選擇導(dǎo)師，之后根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的焊接設(shè)備自定焊接題目，設(shè)計(jì)焊接方案，讓指定教師審核，審核通過后，在導(dǎo)師、實(shí)驗(yàn)老師的指導(dǎo)下進(jìn)行焊接工件的工藝實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過這一整套實(shí)驗(yàn)流程下來，學(xué)生不但提高了動(dòng)手能力而且還鍛煉了科研思維，為后期的繼續(xù)深造（讀研究生）打下堅(jiān)實(shí)的科研基礎(chǔ)，同時(shí)學(xué)生還能夠?qū)?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，發(fā)表學(xué)術(shù)論文。

積極開展軟件資源建設(shè)。軟件資源庫包括虛擬實(shí)驗(yàn)室。對于材控專業(yè)的焊接方向的實(shí)驗(yàn)，可以通過開發(fā)的焊接虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目可提高實(shí)驗(yàn)安全性：學(xué)生在上課之前，通過開發(fā)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，事先熟悉實(shí)驗(yàn)流程，了解實(shí)驗(yàn)要注意的事項(xiàng)，可以提前避免，并消除隱患；縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間及空間：焊接實(shí)驗(yàn)過程要經(jīng)過焊接工件的清洗、打磨、烘干、利用焊接夾具夾持工件，調(diào)整焊槍焊接角度及編制焊接工藝程序等若干個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，耗費(fèi)時(shí)間較長，而焊接虛擬仿真系統(tǒng)能夠大大縮短實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備的時(shí)間。

3 結(jié)語

新工科背景下材控專業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式的改革建設(shè)是一個(gè)長期的過程，高校需要加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)工作的改革與創(chuàng)新，提高學(xué)生創(chuàng)新精神和動(dòng)手能力，這樣有利于順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，培養(yǎng)出更多材控專業(yè)的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。