“新工科+專業(yè)認(rèn)證”背景下金屬工藝學(xué)課程的改革與實(shí)踐

●夏春艷 董 海 李清臣 孫鵬飛 劉士斌

隨著科技的變革和發(fā)展，世界的經(jīng)濟(jì)模式發(fā)生了翻天覆地的變化。為了應(yīng)對(duì)新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)革命，滿足新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)對(duì)“新工科”人才的需求，“新工科”建設(shè)已成為我國高等工程教育的重要戰(zhàn)略行動(dòng)。工程教育專業(yè)認(rèn)證是國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，也是提升國際競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段，其在高等教育質(zhì)量保障與“新工科”人才建設(shè)方面發(fā)揮著越來越重要的作用，高等院校開展相應(yīng)的工程教育專業(yè)認(rèn)證并建立多樣化、個(gè)性化的工程教育培養(yǎng)模式是高等教育邁向國際化和提升“新工科”人才教育質(zhì)量的重要舉措。因此，高等學(xué)校在工程教育專業(yè)認(rèn)證的理念下結(jié)合地方特色、專業(yè)特點(diǎn)、課程特點(diǎn)開展新工科建設(shè)的探索與實(shí)踐勢(shì)在必行。

地方高校肩負(fù)著發(fā)展地方經(jīng)濟(jì)的重要使命，對(duì)工程應(yīng)用人才的培養(yǎng)起著重要作用，佳木斯大學(xué)材料學(xué)科是具有鮮明地方特色的工科學(xué)科，在“新工科+工程教育專業(yè)認(rèn)證”雙重背景下對(duì)材料學(xué)科的人才培養(yǎng)、教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)體系模式等提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。而專業(yè)基礎(chǔ)課是連接基礎(chǔ)課與專業(yè)課之間的一座橋梁，覆蓋范圍廣，新工科和專業(yè)認(rèn)證理念的滲透起著至關(guān)重要的作用。因此，為使材料類專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)環(huán)節(jié)能更好地適應(yīng)“新工科”建設(shè)與“工程教育專業(yè)認(rèn)證”的要求，本文以材料學(xué)科的金屬工藝學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課程為例，結(jié)合專業(yè)和課程特點(diǎn)、學(xué)校人才培養(yǎng)理念及“新工科”產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求，以O(shè)BE為導(dǎo)向，提出了專業(yè)基礎(chǔ)課程改革的思路和做法。

一、課程的特點(diǎn)與問題

佳木斯大學(xué)材料成型及控制工程專業(yè)是筆者所在的佳木斯大學(xué)第一個(gè)通過工程教育專業(yè)認(rèn)證的工科專業(yè)，金屬工藝學(xué)課程為該專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課，也是所有工科專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程。

在當(dāng)前新工科的背景下，培養(yǎng)符合工程教育專業(yè)認(rèn)證要求的專業(yè)技術(shù)人才是所有高等學(xué)校教師的共識(shí)，但在現(xiàn)今大環(huán)境影響下，學(xué)生更易于接受即時(shí)信息和快消費(fèi)知識(shí)，而難以接受和掌握專業(yè)基礎(chǔ)課這種覆蓋性廣、理論性強(qiáng)、關(guān)聯(lián)性高的專業(yè)性知識(shí)，因此，“新工科+工程教育專業(yè)認(rèn)證”背景下的專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)仍存在著諸多需要解決的問題。結(jié)合國內(nèi)外的專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)改革的現(xiàn)狀及筆者多年來從事材料類專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)實(shí)踐，目前面臨的主要問題如下：

（一）課程目標(biāo)的設(shè)置與達(dá)成問題

課程目標(biāo)的設(shè)置只考慮了知識(shí)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，忽視了能力目標(biāo)、育人目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，不符合工程教育專業(yè)認(rèn)證和新工科的培養(yǎng)理念，課程目標(biāo)的達(dá)成不能很好地實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)反饋和持續(xù)改進(jìn)。

（二）課程內(nèi)容與新工科要求相匹配的問題

專業(yè)基礎(chǔ)課理論性強(qiáng)，知識(shí)抽象且枯燥，缺乏工程技術(shù)應(yīng)用的前沿教學(xué)內(nèi)容，缺乏交叉學(xué)科的理論支撐，不能與時(shí)俱進(jìn)。

（三）理論與實(shí)踐的融合問題

課程多以理論教學(xué)為主，缺少實(shí)踐教學(xué)；學(xué)生向往高、精、尖技術(shù)，但專業(yè)基礎(chǔ)較薄弱，動(dòng)手能力差，形成想法與現(xiàn)實(shí)的矛盾，難以將其僅有的一些理論知識(shí)與實(shí)踐應(yīng)用聯(lián)系起來并指導(dǎo)實(shí)踐應(yīng)用。

（四）專業(yè)基礎(chǔ)課與思政教育的融合問題

工科教學(xué)更注重專業(yè)教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，常忽視課程所蘊(yùn)含的育人功能，而專業(yè)基礎(chǔ)課程設(shè)置在高中與大學(xué)的銜接階段，此時(shí)學(xué)生處于心理和生理的疲勞期、迷茫期，巧妙地將專業(yè)基礎(chǔ)課知識(shí)與思政教育有機(jī)融合，確立知識(shí)傳授與價(jià)值觀塑造相結(jié)合的教學(xué)理念，有助于幫助學(xué)生樹立正確的“三觀”。

（五）課程評(píng)價(jià)方式單一，難以實(shí)現(xiàn)“持續(xù)改進(jìn)”。

課程評(píng)價(jià)只注重期末考核結(jié)果，忽視學(xué)生能力的培養(yǎng)和提高，不能反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和狀態(tài)，不能針對(duì)發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行有效的持續(xù)改進(jìn)。

二、課程改革的思路與方法

（一）設(shè)置課程目標(biāo)，規(guī)劃課程目標(biāo)達(dá)成路徑

結(jié)合地方特色和行業(yè)對(duì)人才的需求，依據(jù)“新工科”和“工程教育專業(yè)認(rèn)證”的培養(yǎng)理念設(shè)置課程目標(biāo)，具體的目標(biāo)如下。

課程目標(biāo)1：學(xué)習(xí)和掌握金屬切削加工的基礎(chǔ)知識(shí)和工藝方法，并能分析金屬液態(tài)成型及質(zhì)量控制復(fù)雜工程問題（與畢業(yè)要求1.3對(duì)應(yīng)）。

課程目標(biāo)2：通過金屬切削加工的基本原理，指導(dǎo)零件加工工藝方案的確定，正確地運(yùn)用金屬切削加工的基本理論進(jìn)行合理分析，評(píng)價(jià)專業(yè)工程實(shí)踐（與畢業(yè)要求6.1對(duì)應(yīng)）。

（二）改革知識(shí)體系，更新教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)結(jié)構(gòu)

為了有助于學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握，立足國際工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)發(fā)展和工程實(shí)際，將金屬工藝學(xué)冷加工部分課程內(nèi)容設(shè)置為“一主線三模塊”的知識(shí)體系，以典型零件的加工為主線，將知識(shí)劃分為金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)、零件加工方法及方案的確定、零件加工工藝過程的擬定三大模塊，這樣不僅方便學(xué)生對(duì)課程有個(gè)清晰的了解，而且可以針對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容集中講解、有的放矢。

結(jié)合學(xué)科前沿和新工科知識(shí)，與時(shí)俱進(jìn)地更新教學(xué)內(nèi)容，例如在講解金屬切削機(jī)床時(shí)，增加智能機(jī)床的前沿內(nèi)容，采用由傳統(tǒng)機(jī)床——數(shù)控機(jī)床——智能機(jī)床分層次逐層遞進(jìn)的方式推進(jìn)教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生體會(huì)到從“傳統(tǒng)”到“數(shù)控”再到“智能”不僅是技術(shù)發(fā)展的大趨勢(shì)，也是行業(yè)對(duì)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然響應(yīng)，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)經(jīng)濟(jì)和行業(yè)發(fā)展的參與意識(shí)與代入感，激發(fā)學(xué)生對(duì)知識(shí)的渴望，實(shí)現(xiàn)課程內(nèi)容與行業(yè)發(fā)展同步。

將傳統(tǒng)的90分鐘課堂講授形式進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，整合為5分鐘提問+75分鐘講授+10分鐘討論的課堂教學(xué)形式，采用提問式、互動(dòng)式、啟發(fā)式、鼓勵(lì)式教學(xué)方法，改變以教師為主的課堂教學(xué)模式，使學(xué)生由“被動(dòng)接受”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃?dòng)索取”，實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心的教學(xué)理念。

（三）加強(qiáng)理論與實(shí)踐的融合，創(chuàng)建多元化的實(shí)踐平臺(tái)

為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和解決實(shí)際問題的能力，結(jié)合課程特點(diǎn)開展實(shí)踐教學(xué)，創(chuàng)建多元化的實(shí)踐平臺(tái)。首先，根據(jù)課程的主線，在課程開始時(shí)就以給定零件的加工工藝方案擬定為題給學(xué)生下達(dá)課程大作業(yè)，學(xué)生以3~5人為一組選取不同的零件完成其加工工藝方案擬定，整個(gè)過程中采用教師指導(dǎo)、學(xué)生討論協(xié)作的方式完成，學(xué)生根據(jù)課程的進(jìn)度完成相應(yīng)的任務(wù)，任務(wù)完成后采用答辯的方式展示其成果。通過本次訓(xùn)練不僅加深了學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的理解和掌握，而且可以引導(dǎo)學(xué)生利用知識(shí)解決具體問題，并提高彼此之間的協(xié)作與溝通能力。其次，針對(duì)學(xué)有余力的學(xué)生積極引導(dǎo)學(xué)生以課程模塊為基礎(chǔ)，組織學(xué)生申報(bào)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目，選題可以是教師指定或?qū)W生自擬；同時(shí)積極指導(dǎo)學(xué)生參與諸如鑄造工藝大賽等各種學(xué)科競(jìng)賽，全面提升實(shí)踐能力。最后，課程與金工實(shí)習(xí)相結(jié)合營(yíng)造真實(shí)的實(shí)踐環(huán)境，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)教融合。

（四）優(yōu)化思政設(shè)計(jì)，挖掘思政元素

以適當(dāng)?shù)那腥朦c(diǎn)，將思政內(nèi)容與課程內(nèi)容相結(jié)合，構(gòu)建知識(shí)傳授與素質(zhì)培養(yǎng)同向同行的教學(xué)體系。結(jié)合金屬工藝學(xué)課程主要從以下幾個(gè)方面融入思政內(nèi)容。

1.結(jié)合中國制造的典型案例激發(fā)學(xué)生的家國情懷，樹立社會(huì)責(zé)任感。例如，在介紹刀具材料時(shí)可以引入“筆尖鋼”的典型案例，強(qiáng)調(diào)由我國專家研發(fā)出的“超易切削鋼絲”，其所有技術(shù)參數(shù)均遙遙領(lǐng)先，實(shí)現(xiàn)了我國圓珠筆頭原料的國產(chǎn)化，通過此案例可極大地激發(fā)學(xué)生的家國情懷及社會(huì)責(zé)任感。

2.以實(shí)踐訓(xùn)練培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作意識(shí)、創(chuàng)新精神。金屬工藝學(xué)課程通過引導(dǎo)學(xué)生擬定給定零件的工藝方案為任務(wù)，以項(xiàng)目引導(dǎo)課程，在完成任務(wù)的過程中不僅學(xué)習(xí)了知識(shí)，而且很好地培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作精神、溝通能力及創(chuàng)新意識(shí)。

3.借助辯證思維挖掘思政元素，幫助學(xué)生樹立正確的世界觀。金屬工藝學(xué)課程內(nèi)容中蘊(yùn)含著許多辯證唯物主義思想，結(jié)合課程內(nèi)容挖掘并傳播其思想，有助于學(xué)生世界觀的形成。例如，在介紹加工方案選擇的原則時(shí)，強(qiáng)調(diào)既要考慮多方面因素，又要主次分明，可引申出“整體觀”和“主要矛盾”的思想，另外，在介紹砂輪的特性時(shí)，可由砂輪所具有的自銳性引出“自我否定”的思政觀，推陳出新，揚(yáng)棄發(fā)展。

4.引入故事，運(yùn)用榜樣的力量，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)精神，實(shí)現(xiàn)價(jià)值引領(lǐng)。例如在介紹車削加工時(shí)，以故事的形式引入大國工匠王陽，他以三尺車床為陣地，31年參與“神州飛船”關(guān)鍵部件的生產(chǎn)工作，所交付的全部產(chǎn)品均一次交驗(yàn)成功。通過故事學(xué)生可以深刻地體會(huì)出“三百六十行，行行出狀元”，從而培養(yǎng)學(xué)生的敬業(yè)精神和工匠精神。

5.提高教師的思政素養(yǎng)和專業(yè)素質(zhì)，言傳身教，實(shí)現(xiàn)行為引領(lǐng)。教師的職責(zé)不僅教書還要育人，而教師的行為規(guī)范對(duì)學(xué)生來講是最好的教材和指引。

（五）構(gòu)建以課程目標(biāo)達(dá)成度為核心的多元化動(dòng)態(tài)考核體系，建立質(zhì)量保障持續(xù)改進(jìn)機(jī)制

本課程主要采用平時(shí)考核和期末考核相結(jié)合的形式進(jìn)行成績(jī)的評(píng)定，從多因素、全過程進(jìn)行課程評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)。在評(píng)價(jià)過程中，首先從末考、課堂表現(xiàn)、記分作業(yè)、階段性測(cè)試、自主學(xué)習(xí)筆記幾個(gè)方面建立了考核與課程目標(biāo)對(duì)應(yīng)表，然后根據(jù)考核的各參考點(diǎn)建立課程達(dá)成度與課程目標(biāo)對(duì)照表，根據(jù)課程目標(biāo)的達(dá)成度，反映教學(xué)質(zhì)量，分析教學(xué)過程中存在的問題，找出課程的“痛點(diǎn)”，并有針對(duì)性地提出改進(jìn)的措施，建立質(zhì)量保障持續(xù)改進(jìn)機(jī)制，形成“閉環(huán)”管理。

三、改革的成效

2021年春季學(xué)期對(duì)2019級(jí)材料成型及控制工程專業(yè)學(xué)生進(jìn)行了金屬工藝學(xué)課程的教學(xué)改革，2019級(jí)學(xué)生金屬工藝學(xué)課程目標(biāo)1、課程目標(biāo)2的達(dá)成度分別為0.816、0.750，均超過期望值0.6，說明課程目標(biāo)與預(yù)期相比已經(jīng)達(dá)成。2019級(jí)學(xué)生個(gè)體的課程目標(biāo)達(dá)成情況為課程目標(biāo)1未達(dá)到期望值的同學(xué)有8、15號(hào)同學(xué)；課程目標(biāo)2未達(dá)到期望值的同學(xué)有12、14、15、20、21、30、34和54號(hào)同學(xué)。從結(jié)果看，少數(shù)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)類試題分值較低，說明學(xué)習(xí)不認(rèn)真，態(tài)度存在問題；綜合應(yīng)用類試題，普遍得分較低，說明學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力有待提高。從整體來看，大部分同學(xué)的成績(jī)均達(dá)到期望值，說明學(xué)生的學(xué)習(xí)效果較好，能運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解決實(shí)際問題，但仍有部分學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中付出的時(shí)間和精力不夠，導(dǎo)致分?jǐn)?shù)偏低。

依據(jù)上述結(jié)果及分析，2022年春季學(xué)期及時(shí)進(jìn)行了改進(jìn)，調(diào)整了教學(xué)方法，教學(xué)中有針對(duì)性地進(jìn)行提問、討論，授課過程中注重結(jié)合具體實(shí)例，同時(shí)及時(shí)了解學(xué)生學(xué)習(xí)方面的困難，對(duì)于個(gè)別后進(jìn)的學(xué)生加強(qiáng)督促和指導(dǎo)，最終，2022年春季學(xué)期2020級(jí)學(xué)生金屬工藝學(xué)課程目標(biāo)1、課程目標(biāo)2的達(dá)成度分別為0.836、0.770，比上一年度有了一定的提高，達(dá)到了持續(xù)改進(jìn)的目的。

四、結(jié)束語

借助新工科及工程教育專業(yè)認(rèn)證理念，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)實(shí)踐、課程思政、考核方式等方面對(duì)金屬工藝學(xué)課程進(jìn)行改革，不僅夯實(shí)了學(xué)生的專業(yè)知識(shí)，鍛煉了學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力，而且開闊了學(xué)生眼界，提高了學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，有益于培養(yǎng)學(xué)生新工科的意識(shí)。