新工科背景下材料类专业工程德育教育建设途径研究—以无机非金属材料工程专业为例

谭俊华，翟 燕，倪 波

(太原工业学院，山西 太原 030008)

“新工科”是高等工程教育在新科技革命、新产业革命、新经济背景下工程教育改革的重大战略与部署[1-2]，这对工程人才的培养提出更高的要求：具备工程意识、敬业精神、实践能力、创新和跨学科解决问题的能力等。然而目前的专业教育中，对工程意识和职业素养等方面的内容涉及较有限，学生们也急功近利，重视考级、考证、考研等知识性的学习，对于实践活动的参与和实践能力的提升虽然也知道其重要性，但参与性不高。因此从企业单位和毕业生的就业反馈也常提出在校期间对学生实践能力培养不足，解决问题能力较差等。新工科提出工程教育要回归工程，要实现从基于科学向基于工程的转变，树立大工程观理念[3-4]，加强工程意识培养，融入工程伦理教育，塑造工匠精神，构建工程德育教育体系。

2016年习近平在全国高校思想政治工作会议上的讲话中强调“把思想政治工作贯穿教育教学全过程，开创我国高等教育事业发展新局面。”正式开启中国高校课程思政化改革。特别提出专业课程思政建设不是思政课程的拓展，而是内化和延伸，结合专业课程中的科技人文知识，充分挖掘蕴含在专业知识中的德育元素，启发科学思维，渗透工程伦理，培养工程意识，两者同向同行，协同育人，这和大工程观育人理念不谋而合[5-7]。

因此本文根据不同年级学生的学情，构建适合的工程德育教育体系；结合材料学科课程特点，采用多元化的教学手段，将工程德育教育内容渗透到具体的教学环节中，以双创示范基地、校企合作、产教融合为重要手段，校内外联动，培养具备创新创业能力和“工匠精神”的应用型人才。

1 构建阶梯型工程德育教育体系

通过对本专业近四年学生学情调查显示，大一学生，学业紧张，学习方法与高中很大不同，需要自我学习和管理，比较盲目，普遍对专业没有概念；大二、大三年级，大部分学生积极参与实验室管理、创新创业项目和教师科研等，极大提升实践能力；四年级学生已经明确专业方向，对毕业实习和毕业设计(论文)环节对其实践能力培养认可度高，部分学生提前进入企业进行顶岗实习，实现“3+1培养”。因此针对不同年级学生的情况，大一开设专业导论课程《材料学导论》，工程启蒙教育，主要从提升专业自豪感和从业感的角度进行；大二、大三年级的专业课程内容设计优化，从工程伦理、职业操守和工匠精神等角度进行工程德育渗透。大四则主要是依托毕设和企业顶岗实习的实地培养，体现工程教育。同时结合创新创业教育、学科竞赛等构成“阶梯型”和的工程德育教育体系，见图1。

图1 工程德育教育体系

2 采用多元化的教学手段，设计教学内容，工程德育教育渗透其中

材料学科是新技术的基础,具有显著的工程性。材料类专业课程由四部分组成。第一部分是材料科学理论,包括晶相结构、材料相图分析、表面工艺、热处理等知识；第二部分是材料性能,包括物理、化学性能、力学和热、电、光等其他性能；第三部分材料生产工艺，如粉磨、烧成、成型和工艺性能测试等。第四部分指材料检测与选材，材料微观性能测试，机理分析及选材等相关知识。从知识点来看,内容繁杂,且与实践结合紧密，通过挖掘工程教育中的德育元素，通过翻转课堂、案例分析和企业教师现身说法从工程伦理、职业道德和工匠精神等角度进行工程德育渗透，不但能够开拓学生的学科视野，培养社会责任心，职业素质；还能激发学生自主思考，积极实践，从工程角度理解专业知识，体现工程德育教育的无声渗透。

因此材料类专业课程内容依据“材料学四要素”展开，先总述某材料目前发展现状、我国的技术优势及存在问题；再分析该类材料应具备什么性能，及原材料选择、工艺设备等要求；不同品种材料有何异同点，应用差别等。最后要求学生能根据不同的工程环境需求选择材料，以及能对材料进行改性研究等。细化课程考核标准，考核方式多样化，如调查报告、案例分析、课堂答辩、实操等。要求教师精心设计课程内容，“讲故事”的方式引入工程德育知识[7]，材料的发展历史、行业发展现状，我国的技术创新与国外的差距，未来的要求等；提高学生的关注度，增强思维活跃度，加深对专业的认可度，学习热情，培养责任感和主动学习性。

如《无机材料工艺学》先通过数据说明中国建筑企业正以令世人惊叹的速度迅猛发展，毅然扛起了“中国建造”的大旗，并打造出一张张亮眼的“中国名片”。中国高度、中国效率、中国创造的建造技术，以绝对优势领跑，引领着我国建筑业不断攀登世界高峰。民族自豪感油然而生，激励着青年人将个人梦想与国家梦想紧密相连，努力奋进，报效祖国。

中国的水泥的产量在世界稳居第一，在国际水泥成套装备和水泥厂建设等方面在世界的地位日益显著。但同时我国在水泥矿物学、特种水泥等基础理论研究，废弃物处置，替代燃料利用和可持续发展等领域的科学研究与应用成果，与国际顶尖水平还有一定距离。如目前国民经济中重要的工程领域所需的油井水泥、大坝水泥等特种水泥，我国所占的比例跟发达国家相比仅占到了不到5%，我国要把优势从水泥成套装备扩展到整个水泥科学技术，从应用技术提升到基础理论研究，从“中国制造”转型成“中国创造”，任重而道远。混凝土工程质量和耐久性能案例分析，通过选取了港珠澳大桥、上海中心大厦、三峡大坝等中国超级工程，案例资料中交代了工程施工难度和原材料特点，要求学生运用所学知识分析施工中需要注意的问题和基础原材料性能要求及配合比设计等，最后教师在进行总结分析。另通过观看《超级工程》《创新中国》中的一些视频，如上海中心大厦中关于玻璃幕墙的性能测试；港珠澳大桥中关于预防钢筋锈蚀措施；三峡大坝中配合比设计和施工质量保证等，加深学习效果，使学生们能够在潜移默化中感受工匠精神。

《新型建筑材料学》课程从中劣质材料对工程质量影响谈起，如家装中使用劣质材料，引起地板翘曲变形、墙体渗透等给住房者带来不便，有些甚至危害生命安全。通过观看视频《古建筑防火新科技》和《防范高层建筑火灾》等发生火灾后给人们带来的危害，引出防火材料的性能要求、标准，以及防火材料新发展等内容。再比如介绍防火涂料，首先从2014年3月1日山西晋济高速岩后隧道发生一起交通事故引入，分析隧道火灾救援困难的原因：通道狭窄，疏散困难，火灾在车辆间蔓延速度较快，且每辆车都有邮箱，非常危险；救援难以到达，扑救困难；浓烟温高等。提出问题：“隧道火灾中混凝土究竟发生了什么？”，学生讨论后，分析讲解混凝土内的压力随着水合物的结合水变成蒸汽而上升。由于混凝土的密实结构，蒸汽不能通过其基质有效逃逸。同时，衬里的表面随着脱水而变弱。当混凝土内的压力超过该表面层的强度时，它就会脱落。在整个火灾期间，剥落会一直持续下去，带来隧道结构损害以及由于混凝土剥落的二次伤害。由此讲解膨胀型防火涂料的作用和效果，这样层层引入，教学效果较好。

3 依托省级双创示范基地平台，提升学生创新创业能力

我院一直非常重视双创教育，以双创教育统领工作全局，逐步凝练出具有一定示范效应的“学赛创”一体化双创教育模式，形成了课堂、讲堂、训练、竞赛、成果孵化“五位一体”的创新创业能力培养体系[8]，并于2019年6获批省级双创示范基地。学校有机-电基础创新平台和化工基础创新平台，学生可以根据自己的兴趣，参与创新社团。本专业也积极推行双创教育，低年级主要开展双创教育培训，包括专业基础实验技能培训，专业知识竞赛和大学生创新创业项目等。内容涉材料的配合比设计与工艺改进研究、材料性能测试、材料的结构表征和模拟计算等，对学生的科研素养、实验仪器操作使用和实践动手能力的培养起到极大的促进作用。高年级则主要是进行学科竞赛，参与教师科研课题。主题是轻质高强混凝土配合比设计，透水混凝土制备、固体废弃物在建筑材料中应用等。坚持“以练促教、以赛促学”，全面提高能力导向的人才培养质量。

4 校内外联动，在实践中升华工程德育教育的内涵

“中国制造2025”中提出，工匠精神是推动中国制造的品质革命必不可少的动力和源泉，“质量之魂，存于匠心”。对于学生来说，“工匠精神”的重要内涵是职业精神，也是工程德育教育的最终目标。现有培养方案实行“3+1”模式，即大四学年，学生可以以就业为前提进入企业进行实习实训，通过企业人员的现身说法和指导,将技能培养与价值观引领相结合，让“工匠精神”的培养融入到真实的生产和工作环境中，学生能更深入地了解企业文化，行业发展现状，技术难点以及未来职业发展等，加速学生职业素质的提升。教师科研课题或毕业设计(论文)课题应与企业生产应用紧密结合，为企业解决实际问题，为开展产教融合奠定基础，每年毕业设计(论文)课题100%来源于社会实践中。其中有20%的比例是教师科研项目转化而来。表1是相关企业单位工程教育的主要内容。

表1 企业工程教育的内容一览表

总之，工程德育教育属于工科专业课程思政的核心内容。根据材料学专业课程特点，以“讲故事”的方式引入工程德育知识，依托省级双创示范基地平台建立和校企合作、产教深度融合，校企双重培育学生的“工匠精神”。以行业产业发展为导向，根据学生和用人单位反馈，持续改进培养过程和教学内容及环节，实现专业知识传授和工程素养培育的统一，着力提高学生工程应用能力。