普通工科院校材料类专业实践教学体系的创新与实践①

陈拂晓 郭俊卿 程光耀 邱然锋

摘 要：“普通工科院校材料类专业实践教学体系的创新与实践”研究针对我国材料类专业实践教学中存在的问题，以河南科技大学材料类专业实践教学体系的改革为目标，基于现代工程教育理念，充分结合企业行业标准以及专业自身特色，探讨构建了材料类专业“三课一环节”人才培养方案，建立了以能力培养为主线、以工程训练为依托的材料类专业“三层次八环节”工程实践教学体系，探索了利用地域优势搭建“2+5+N工程实践教学基地群”的新机制。研究应用实践表明，研究成果对人才培养质量的提高、学科建设的发展都具有一定的指导意义。

关键词：工科院校 材料类专业 实践教学体系 创新与实践

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2014）04（a）-0010-02

1 研究背景

实践教学是高等学校专业教学计划中的重要组成部分，是教学过程中不可或缺的重要环节，它包括教学实验、教学实习、生产实习、课程设计和毕业设计及社会实践活动等一切相对于理论教学的各种教学活动的总称，从而构成了有机统一和相互联系的实践教学体系。目前，我国高等工科教育突出的问题是培养的工科学生动手能力、实践能力、分析问题解决问题的能力薄弱。还存在专业教师缺乏工程经历，产学结合困难等问题，不利于现代高级工程技术人才的培养。

国家中长期教育改革和发展规划纲要把高校转变办学理念、调整人才培养目标定位以及改革人才培养模式，培养面向工业界、面向未来、面向世界的优秀工程技术人才提到日程上来。因此，以现代工程教育为导向，建立起以能力培养为主线，以工程实践为依托，以强化工程实践能力、工程设计能力与工程创新能力为突破口，理论与工程实践结合、课内与课外结合、校内与校外结合，形成与课堂教学相辅相成又相对独立的实践教学体系是必要的。

“普通工科院校材料类专业实践教学体系的创新与实践”这一研究针对我国材料类专业实践教学中存在的问题，以河南科技大学材料类专业实践教学体系的改革为目标，基于现代工程教育理念，充分结合企业行业标准以及专业自身特色，探讨了材料类专业实践教学体系的构成，建立了以能力培养为主线、以工程训练为依托的材料类专业工程实践教学体系，探索了利用地域优势搭建工程实践教学基地的新机制。应用实践表明，研究成果对人才培养质量的提高、学科建设的进步都具有一定的指导意义。

2 研究的主要成果

2.1 人才培养方案的构建

人才培养方案是人才培养的纲领性文件，体现了学校的办学思想，是实现人才培养目标的基础。对于普通工科院校来说，其人才培养定位是培养具有实践能力和创新精神的应用型高级专门人才。依据现代工程教育理念，参考学生考研及就业去向，制定材料类专业人才培养方案时应遵循如下的基本原则：一是把工程教育贯穿工科学生四年的整个培养过程中，由浅入深，工程实践的分量逐年增加，第四年达到最高。二是理论教学和实践教学并重，即在强调实践教学的同时，不过多减弱理论教学的学时。培养方案的总体框架如图1所示。图1可以总结为“三课一环节”人才培养方案构架。所谓“三课”即通识教育课程、学科平台课程和专业课程；“一环节”即工程实践环节。以“通识教育课程+学科平台课程”支撑学生的科学理论基础和人文基础，以“专业课程+工程实践环节”支撑学生的工程实践基础。

就作者所在学校的材料类专业来说，本科四年的总学分为193学分，其中，通识教育课44学分，学科平台课78学分，专业方向课18学分，工程实践教学53学分。实践教学由过去的45学分，提高到学分提高现在的53学分，提高约18%。另外在培养方案中为弥补教师工程实践知识缺乏的不足，促进优秀的企业教师参与课堂教学，把一些专业性强、工艺性强、偏重设备的专业课程直接放到企业进行，首次明确了专业课教学、工程实践教学环节中企业参与教学必须完成的学分数。

2.2 实践教学体系的创新

按照“强化基础、逐步提高、面向工程、突出创新”的工程实践教学体系改革的基本思路，构建了“三层次八环节”实践教学体系，即设置八个工程实践教学环节，可对学生进行三种不同层次的工程实践训练（见图2）。

（1）工程素养层次：以提高学生科学精神、综合素质、人文素养、品德修养为主，培养大学生扎实的理论基础、初步的科学实验能力、分析问题解决问题的能力、团队精神和创业意识，包含基本技能、人文素养两个环节。

基本技能环节：主要由课程实验组成，目的是培养学生求真务实的科学态度、严谨细致的作风、分析问题和解决问题的能力。对于理论性较强的基础课，主要对课程中所涉及到的定理、定律进行验证和推导。对于某些专业基础课和专业课，主要对課程中的应用成果进行试验和验证。所有的主干课程均需开设综合性实验或设计性实验，其开设率应在85%以上。

人文素养环节：包括社会实践活动、企业文化、企业管理、生产经营等训练环节。通过举办内容丰富、题材广泛的人文、社科、艺术及自然科学系列的主题讲座，通过深入企业理解企业文化内涵、企业管理模式、生产经营观念，使学生在潜移默化中得以熏陶。

（2）工程实践层次：以培养学生分析、解决工程问题、综合运用学科知识的能力及严谨的科学态度和基本操作技能为主，包含工程认知训练、设计训练、技能训练和综合训练环节。

工程认知训练环节：为学生构建面向专业生产和工程应用的训练平台，受到最基本的工程技术和操作技能方面的训练。包括金工实习、电工电子实习、工艺技术训练等环节。学生主要掌握基本工具、各种仪器仪表的使用，以及基本操作技能的训练。

工程设计训练环节：根据专业特点，依照专业所应具备的能力结构要求进行的设计训练，主要包括专业课程设计、工艺设计等环节。课程设计选题结合生产实际，覆盖产品设计、工装设计、工艺设计、车间设计等。通过设计训练使学生识图绘图能力、运用标准能力、工艺分析能力、结构分析能力和材料选择能力得到提高。

工程技能训练环节：强化学生对专业知识和工程技能的认识，目的是培养学生的专业实践能力和解决实际问题能力。由专业技能综合训练、生产实习等实践环节构成。充分利用洛阳市机械制造业基地的优势，与大中型企业合作成立校外实习、实训与实践基地，推进教育教学与生产实际和社会实践的紧密结合，为产学研结合教育提供平台，使学生熟悉现代化生产技术和装备、生产管理、产品质量控制检测等，专业技能和专业素养得到显著提高。

工程综合训练环节：根据专业特点，依照专业所应具备的能力结构要求进行的专业综合能力训练，为学生构建专业能力平台。包括毕业设计（论文）等环节。完善学生毕业设计等实践性教学环节的规范，选题结合科研与生产，使学生动手能力和解决实际问题得到提高。

（3）工程创新层次：以产品、工艺研发和科研训练为主，突出学生发现问题、提出问题、解决问题的能力培养。强化学生的创造性、探索性思维，包含研发训练、创新训练环节。

研发训练环节：目的是对学生进行产品、工艺设计和科研能力的训练。包括大学生研究训练计划（SRTP）等。学生在教师指导下进行大学生研究训练计划项目立项，得到学校或企业给予的一定数额的研发或研究经费资助，通过为期一年的研究训练，使参与研发训练的学生的实践能力、创新意识和科研精神得到充分锻炼。该项目的实施，还可发挥学科和师资优势，解决企业研发人员缺乏的窘境，建立一批企业研发和学科竞赛训练基地，并形成富有特色和卓有成效的组织管理办法。

创新训练环节：发挥学生的创新思维和创造性，使学生的理论知识得到巩固和升华，突出学生个性发展，提高学生创新能力。包括学生研发和科研立项、科技创新竞赛（大学生“挑战杯”竞赛、数学建模竞赛、各种专业创新大赛等）环节。

2.3 工程实践教学基地建设

实践教学基地建设是完善人才培养体系、实现人才培养目标、落实实践教学环节的重要一环。学校充分利用洛阳先进制造业基地、国家新材料产业基地以及学科科研实力强、研究平台层次高等资源优势，产学研合作改革实践教学内容，强化实践教学环节，搭建了由“2个国家级工程实践教学基地为依托、5个大型企业院所支撑、众多特色鲜明中小企业共助”的“2+5+N”工程实践教学基地群，其中的“2”是指与中信重工机械股份有限公司联合建立了国家重型装备工程实践教育中心、国家大学生实践教学基地两个国家级工程实践教学基地，为工程实践教学实施提供平台保障；“5”是指与中国一拖集团公司、洛阳轴承集团有限公司、中铝洛阳铜业有限公司、洛玻集团、河南柴油机集团有限责任公司等5个大型企业建立实践教学基地，丰富了实践教学内容，进一步巩固了工程实践教学的根基；“N”是指与洛阳北方企业集团公司、洛阳环球模具公司、洛阳市古城铸造厂、洛阳牡丹焊剂厂、中集凌宇汽车有限公司、中色科技股份有限公司、中船重工集团公司第七二五研究所等众多特色鲜明的中小企业、研究院所建立了校外实践基地，为校企合作实践教学的实施拓宽了渠道、增加了专业特色。形成了一个以材料、工艺、设备为重心，以分析与设计、工艺与制造、测试与试验、集成与开发为主线的材料科学与工程背景下的实践教学基地群。实现了生产、科研及企业设备直接服务工程教育，让学生了解、熟悉现代化生产技术和装备、生产管理、产品质量控制、检测等，使学生专业技能和工程素质得到显著提高。

3 研究成果的应用

普通工科院校实践教学体系的研究经过多年的不断完善和实践，取得了丰硕成果。

研究成果在河南科技大学材料类专业2008级本科生中开始试用，所培养的学生实践能力高，创新意识强。五年来，大学生研究训练计划项目立项42项、15%本科生参加大学生研究训练。在中国第三届“永冠杯”大学生铸造工艺设计大赛中获优秀奖8个；在2012数学建模竞赛中，获得省级一等奖6名、三等奖4名；本科生发表学术论文11篇；2名学生获2013年第三届全国大学生工程训练综合能力竞赛一等奖。

“三层次八环节”工程实践教学体系的研究应用，促进了本专业教育教学改革，提升了教学水平，催生了一批教学研究成果。近年来，共发表教学研究论文11篇；2项教学成果获省级鉴定，其中获河南省教学成果一等奖1项；1篇教学研究论文获省教育科学研究优秀成果二等奖。

实践教学体系的研究，还促进了学科的发展与专业的建设。材料成型及控制工程、金属材料工程专业2011年入选教育部卓越工程师培养计划，2013年成为国家高等学校综合改革试点专业。拥有国家级精品课程、精品资源共享课程、国家级教学团队、省级教学名师、省级实验教学示范中心等质量工程项目。依托本专业组建了教育部摩擦学与材料防护工程技术研究中心、有色金属共性技术河南省协同创新中心，学科建设迈上新的台阶。

4 结语

通过探索与研究，河南科技大学材料科学与工程学院“普通工科院校材料类专业实践教学體系的创新与实践”研究根据现代工程教育的理念，按照“强化基础、逐步提高、面向工程、突出创新”的工程实践教学体系改革的基本思路，以材料类专业的工程实践教学为研究对象，对现有实践教学环节进行优化和创新，科学构建了具有普适性、可操作性的“三层次八环节”工程实践教学体系，制定了材料类专业实践教学培养方案。

在实践过程中，还探索了工程实践教学中的校企合作新机制，与中信重工机械股份有限公司联合建立了国家重型装备工程实践教育中心、国家大学生实践教学基地，搭建了由“2个国家级工程实践教学基地为依托、5个大型企业院所支撑、众多特色鲜明中小企业共助”的“2+5+N”工程实践教学基地群，为工程实践教学的实施提供了可靠的保障。

参考文献

[1] 郑春龙，邵红艳.以创新实践能力培养为目标的高校实践教学体系的构建与实施[J].中国高教研究，2007（4）：85-86.

[2] 袁银男，许桢英，刘会霞，等.完善实践教学体系强化创新能力培养[J].实验室研究与探索，2010（4）：92-94，98.

[3] 闫绍峰，孙月秋，廖国进.优化实践教学体系建立大学生创新实践机制[J].辽宁工业大学学报：社会科学版，2013（3）：104-106.