基于“卓越计划”的材料成型及控制工程专业创新实践教学体系构建

胡 志, 闫 洪, 艾凡荣, 刘东雷, 曹传亮, 李 克

(南昌大学 机电工程学院, 江西 南昌 330031)

美国政府基于“学术的内涵不仅仅在于基础研究,还需要建立起理论与实践之间的桥梁”的教育思想,推出了“角逐卓越”计划[1]。随后各国政府也相应启动和实施了卓越大学计划,如法国的“IDEX计划(卓越大学计划)”[2]、德国大学的“卓越计划”[3]、日本的“21世纪COE计划”[4]、韩国的“BK21工程”[5]等。2010年,我国为贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要2010—2020年》,正式启动“卓越工程师教育培养计划”(简称“卓越计划”),其内涵就是培养工程实践能力和创新能力强的工程技术人才[6]。国内学者自“卓越计划”提出伊始便开始了积极的研究与探索。林健[7]首先明确提出“卓越计划”人才培养所需的课程体系应具有价值取向,其课程体系的构建应采用模块化结构设计,并对以往专业课程体系进行整合与重组；张安富等[8]分析了美欧及中国卓越工程师的培养模式,明确了如何正确处理“卓越计划”人才培养的4对关系,提出生源、教学、经费和政策是卓越工程师培养最重要的质量保障因素；辛勇等[9]通过改革工程专业课程设置、突出实践课程、创新授课方式等方式方法,在国际交流合作的基础上,实现学生综合素质的提高。

基于“卓越计划”的实践与改革,各高等学校在专业理论教学方面已经日益成熟与完善。在“卓越计划”的创新实践教学环节,各高等学校积极开展实践教学改革并取得一定成绩,但与创新人才的培养目标仍有较大差距,如尚未建立与学生创新能力培养相适应的实践教学体系[10-15]。我校材料成型及控制工程专业(以下简称“材料成型专业”)自2011年获批进入教育部卓越工程师教育培养计划国家试点专业后,围绕“培养具有技术创新能力和工程实践能力的优秀材料成型及控制工程技术人才”的培养目标,构建了“平台+特色”的人才培养模式。在材料成型专业卓越工程师教学的实施和实践过程中,合作企业提出更希望接收符合企业技术需求且创新实践能力强的学生,从而对学生的知识结构、实践动手能力、解决工程问题能力和创新能力等提出了更高的要求。为了满足社会对材料成型专业创新型工程技术人才的迫切需求,完善和优化了“卓越计划”创新实践教学培养体系,注重基础实践能力和创新实践能力的培养,依托基础课程和专业课程的实践教学平台、创新创业项目平台和大学生创新创业竞赛3个平台,将理论知识与实践应用相结合、师资与工程实践相结合、学校和企业相结合及创新实践能力与考评机制相结合,从而构建了“一体系、二方面、三平台、四结合”的创新实践教学体系整体框架。

1 “一体系、二方面、三平台、四结合”的创新实践教学体系的构建

“卓越计划”的内涵是培养工程实践能力和创新能力强的工程技术人才。近年来,重理论、轻实践的所谓“科学化”工科大学生的培养,导致工科大学生的工程实践能力薄弱,设置的实践教学内容与工程企业的需求不相适应[16]。我校材料成型专业基于工科专业创新实践环节存在的问题,构建了“一体系、二方面、三平台、四结合”的创新实践教学体系,其基本框架如图1所示。

图1 “一体系、二方面、三平台、四结合”的创新实践教学体系框架

1.1 一体系

“一体系”即“卓越计划”下材料成型及控制工程专业创新实践教学培养体系。该体系的构建以学生个人实践创新能力要求、合作企业要求及行业和国家需求为目标,优化了课程结构,调整了实践教学形式与内容,完善了材料成型专业“卓越班”实践教学方案,突出了本专业大学生实践能力和创新能力的培养。该体系由3大模块组成：

(1) 通识教育模块。要求学生具备本专业的基础理论知识、全局观点和开放思维,为后续课程学习奠定坚实基础。

(2) 专业选修模块。分为液态成形、塑性成形、塑料成型、焊接等4个专业方向,针对学生个性化学习需求,在学生自主选择的前提下以课程群模式提供多种模块化选择,强调学生在某一专业方向上学习的系统性。同时,对专业方向模块课程和相关实践的设置要充分考虑“卓越计划”合作企业的技术需求,着重强化有关专业方向的基础知识教学和创新实践能力培养。

(3) 实践创新模块。在保证通识课程和专业课程学习的前提下,新增了创新创业类学分及大学生创新科研训练项目等创新实践环节。将“卓越计划”学生的第7和第8学期,分为岗位培训、转岗实习、项目培训和项目实践4个阶段。

通过材料成型及控制工程专业创新实践教学培养体系的构建,学生的创新实践课时在课程总学时中的比重大幅增加,学生的创新精神、实践能力、创新创业能力得到显著提高。

1.2 二方面

“二方面”一是基础实践能力培养,二是创新实践能力培养。

基础实践能力培养包括军事技能训练、大学物理、电工电子实验与实习、工程力学等通教课程基础实验；液态成形、塑性成形、塑料成型、焊接等4个专业方向的专业基础实验、技能实习、专业实训、课程设计等。创新实践能力培养包括创新创业基础课程、创新科研训练项目、省级及以上学科创新创业竞赛、企业项目培训与实训等。

新版材料成型及控制工程 “卓越计划”专业培养方案中,实践教学应修学分为50,其中“卓越计划”实践、创新创业课程与项目实践合计29学分(占比58%),如表1所示。

表1 “卓越计划”专业培养方案中实践教学应修学分

1.3 三平台

“三平台”即基础实践教学平台、创新创业项目平台和大学生创新创业竞赛平台。

基础实践教学平台依托中央与地方共建高校特色优势学科“先进成形与模具实验室”、南昌市轻合金制备加工重点实验室和南昌大学先进成形实验室,在传统基础实验实践课程的基础上,增设创新性、设计性、综合性专业实验内容,在我校网络教学平台上共享实践教学内容与视频,为学生提供各类模具设计制作的培训机会,重点训练学生的专业基础实践能力,为创新实践奠定基础。此外,利用南昌大学模具所车间配有的280T卧式压铸机、500T立式锻压机、数控机床、注塑成形机等模具加工和使用平台,为学生进行专业模具加工、安装、使用和维护提供系列培训。在学院与国家“卓越工程师培养计划”合作的模具制作加工企业的持续支持和帮助下,基础实践教学平台已初步形成了压铸、锻压及与塑料加工相关的模具设计、制造和系列化生产的创新实践平台。

创新创业项目平台以创新创业训练计划、创新科研训练项目、我校模具创新创业基地为依托,重点培养本专业学生的创新能力。通过创新创业训练计划项目和科研创新训练项目,学生动手能力大幅提高。近3年来,本科学生发表高水平论文10人次,其中SCI论文4篇,一区1篇。此外,通过参与科研创新训练项目,1人已赴美国佐治亚理工学院攻读硕士研究生,10余人被保送“985工程”、“211工程”高校攻读硕士研究生,并获得对方学校导师好评。

大学生创新创业竞赛平台以江西省大学生“三维模具设计制作”大赛为依托,旨在使我校材料成型及控制工程及其相关专业学生掌握零件三维数字建模、现代模具设计与制作加工技术,并开展与压铸、锻压、塑料成型等相关的模具设计、制作业务,深化学生对模具设计制作全过程的理解与实践。

1.4 四结合

“四结合”即理论知识与实践应用结合、师资与工程实践结合、校企结合、创新实践能力与考评机制结合。

理论知识与实践应用结合是指学生将课本上的学到的理论知识,通过基础实践教学平台、创新创业项目平台、大学生创新创业竞赛平台开展实践。让学生借助理论知识和专业文献自由构思、设计、讨论与完善实验方案,诱发学生的创新思维。学生在指导教师的带领下完成相关实验,并针对遇到的问题提出解决方案。

师资与工程实践结合是指为了切实提高学生培养质量,主要实践课程的教学均由具有企业工作经验的教师担当,且其中2名为省级教学名师。这些教师工作经验丰富、动手能力强,在教学过程中可帮助学生迅速融入企业的生产、管理过程,了解企业发展动向。与此同时安排青年教师到合作企业进行为期一年的工程实践,参与企业的项目研发与工程技术问题攻关,逐渐积累实践经验。此外,还聘请企业相关负责人和工程技术人员加入到教师队伍中来,承担部分专业课程的实践教学工作或开设工程讲座。

校企结合是指建立校企工程实践教学中心和实践教学基地,通过具体工程实践题目,培养学生专业实践能力和创新能力。一方面企业可根据学生在企业的专业实践表现,挑选卓越工程师的培养对象,另一方面学校教师可与企业开展项目合作,并吸引学生参与,锻炼学生的创新实践能力。

创新实践能力与考评机制结合是指卓越工程师的实施效果需要根据考核标准予以评价,其中学生的创新实践能力是一个重要的考核依据。

2 结语

“卓越计划”材料成型专业创新实践教学体系的构建,得到了学院各级领导的高度重视和实践教学人员的积极参与,通过在各实践环节和创新机制上的探索与改革,取得了初步成效。在今后的改革实践过程中,需要进一步增加实践教学经费,并加大配套设备投入,鼓励和吸引更多的学生深度参与进来,与“卓越计划”合作企业共同进一步完善校企合作的实践教学模式,从而进一步完善材料成型专业“卓越计划”创新实践教学体系。