“新工科”建设背景下金工实训教学改革探究

郭宗新 邱德发 张艺宝 厉见鑫 刘丙坤 苑壮东

摘 要：“新工科”建设背景下，传统的“师傅带徒弟”的金工实训教学模式与手段已不能适应当前现代化教育发展的要求，为实现新时代高素质工程应用人才的培养，必须提升教学理念，变革人才培养实践教学模式，强化实践教学体系，培养学生“强国有我”的家国情怀。本文以济宁学院机械设计制造及其自动化专业金工实训课程为例，对工科专业金工实训课程进行了模块项目阶梯式教学过程化考核、理实一体、虚实结合等一系列的改革探索和研究，实践应用证明教学效果良好，为相关课程的改革提供了有價值的参考。

关键词：新工科;金工实训;模块项目阶梯式教学过程化考核

一、绪论

开展“新工科”建设是教育部学习贯彻新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神，写好高等教育“奋进之笔”，打好提升质量、推进公平、创新人才培养机制攻坚战，应对新一轮科技革命与产业变革，支撑服务创新驱动，实现高等教育强国，向我党第二个百年目标奋进的重要举措。我国高等工科教育正面临第四次工业大革命的兴起，面对不断涌现的新模式、新技术和新产业等挑战，正在实施“中国制造2025”“互联网+”“一带一路”“新旧动能转换”等重大战略，对新时代工程人才的培养提出了更高的要求。新工科的内涵是以立德树人为引领，以应对变革、塑造未来为理念，以承继与创造、交互与融合、协同与共享为主要途径，培养未来创新型卓越工程人才。金工实训是“新工科”建设中，重要的实践教学环节。“新工科”建设背景下，课程教学紧紧围绕四个度：人才培养定位与经济发展需求的吻合度;教师和教学资源的保障度;学生和社会对学校的满意度;教学效果的达成度，展开改革探索。深入思考研讨，查摆问题，凝练出模块项目阶梯式教学过程化考核，理实一体、虚实结合、小组合作探究的创新与特色，符合新时代教育现代化的要求，充分体现了济宁学院“应用型、地方性、开放式、国际化”的办学定位。

二、应用型地方本科学校“新工科”建设的必要性分析

（一）应对新工业革命的需要

新兴的工业革命正在席卷全球，学科交互融合加快，新的学科不断涌现，大数据、物联网、人工智能等新的技术层出不穷，产业的布局发生重大变革，人才的需求也随之发生重大变化。与新兴革命、技术科学和社会经济发展有着紧密关联的工科教育首当其冲受到前所未有的挑战。深化工科教育改革，培养大批应用型卓越工程科技人才，是我们当务之急，也是长远之策。

（二）服务国家战略发展的需要

为响应国家战略发展需求，支撑和服务新经济蓬勃发展，突破核心卡脖子应用技术，构筑先发优势，在未来全球创新创造生态系统中占据战略的制高点，迫切需要深化高等工科教育改革，强化实践教学体系建设，培养大批卓越应用工程人才。

（三）构筑国际竞争新优势的需要

全球的竞争归根到底是教育和人才的竞争。未来，资源的短缺、环境的污染、人口的老龄化等国际性难题对人类生存和持续发展构成了严峻挑战。国际竞争将日趋激烈，创新驱动必将成为许多国家谋求竞争优势的核心战略。因此，加快新工科建设，培养卓越的工程人才，主动承担应对挑战、塑造未来的时代责任必将成为在激烈的国际竞争中赢得主动的重要战略抉择。

（四）落实立德树人新要求的需要

立德树人是教育根本任务和中心环节。大力推动工程教育的改革创新，遵循工程工科教育和创新人才的发展规律，落实“以本为本”、推进“四个回归”，把培养具有大工程观，全面发展的工程技术人才放在更加突出的战略位置，是落实立德树人新要求的重大举措。

三、“新工科”背景下金工实训教学改革实践

如何借全校范围内深入开展“敢担当善作为、深化综合改革、提升内涵水平”新时代教育教学思想大讨论活动，学习“新工科”建设的东风，及时把握“新工科”建设背景下专业人才培养的新要求和新方向，优化课程培养目标，提升教育理念，并改进教学模式方法和手段，凝练课程创新与特色，无疑是一项艰巨且富有挑战的任务。作为一线金工实训教师，主动接受挑战，完成任务，是一种考验，更是一种激励。因此，针对该课程的特点，结合自身多年的实践教学经验，对传统金工实训教学中存在的问题进行剖析，提出了一系列承继与创新的方法，旨在激发学生持续的学习兴趣，实现“以学生为中心”，让每一位学生都能具备分析，解决实际工程问题的能力，最终成为心系家国，志在千秋的应用型、复合型和创新型高素质人才。

（一）金工实训教学改革的必要性分析

目前金工实训课程的教学一般是先进行相关专业理论教学，后进行实践教学，安全专项学习没有前置，地位不够突出，专业知识点相对独立，与实际工程项目联系不紧密，且所学的理论专业知识没有得到具体应用，因此学习目的性不够明确，学生实训积极性不高。以往“教师主体、学生效仿”，“师傅带徒弟”的教学模式及手段不符合学生学情，已不能适应当前现代教育发展的要求，不利于新时代人才培养，学生实训一段时间后，新鲜感没有了，加上实训操作的艰辛，学生的学习积极性明显降低，甚至出现抵触情绪。

（二）金工实训教学改革的主要措施

1.转变实践教学理念

基于“新工科”建设要求，并借鉴国际工程教育改革CDIO核心理念，实现“三个转变”。从以教师为中心向以学生为中心进行转变，从学科导向朝成果导向的转变，从教学监控向持续改进的转变。

没有理论的实践是盲目的，没有实践的理论更是空洞的。金工实训改革课程遵循理实一体的教学理念，虚实结合开展实训。理论与实践同在车间完成，充分发挥虚拟仿真实训中心与工程训练中心的软硬件资源优势，模拟仿真实训与机床操作虚实结合，高效开展实训教学。

2.优化课程目标

以社会需求为导向优化专业应用人才培养目标，不仅要考虑当前，还要考虑地方经济发展，未来社会对人才的要求，用明天的技术培养今天的人才;不仅要考虑对专业知识、能力与素质的要求，还要加强通用能力与素质的培养。金工实训课程对支撑专业人才培养在知识、能力、素质三个层面都具有重要的作用。因此，课程确立知学、会学、乐学三维的课程目标，培养适应社会经济发展、具有团队协作能力，饱含家国情怀和“精益求精，追求卓越”的工匠精神、创新精神，兼具较强实践能力的高素质应用型人才。

3.更新实训模块内容

重视安全认知教育模块。借鉴德国、日本等国际先进工程教育方案，注重人文素质习惯养成的教育。安全无小事，责任重于山，在实训车间一时疏忽大意，就有可能造成设备损坏，甚至人身伤亡，因此，安全工作是金工实训课程的重中之重，安全学习也将贯穿实训教学的整个过程。金工实训教学改革第一个模块是利用一天时间，集中学习实训认知项目和专项3D安全教育，并引入“大国工匠”视频的学习，感受工匠精神，培养家国情怀，并参观历届学生优秀金工实训作品展，进一步激发学生金工实训学习的欲望。学习结束进行安全文明素养考试，并签订安全承诺书。

工种模块融合学习。钳工、焊接、普通类机床、特种机床、数控机床模拟仿真、数控车床、数控铣床、数控加工中心等模块项目内容呈阶梯式地由易到难，由普通到数控，从基础到综合再到设计创新。

4.针对学情优化教学方式方法

学生学情。机械设计制造及其自动化专业学生缺乏实际操作相关的安全知识，安全意识比较薄弱;前期工程实践性学习较少、理论实践融合度不够;机械专业大多是男同学，喜欢动手但工程实践动手能力不强，活泼好动，团队协作意识不强。

针对学情采取模块项目阶梯式教学。让每个模块工种单元成为一个固定的教学系统，并独立发挥作用。实践项目任务内容融合于整个金工实训教学，用具体的实践项目任务导引项目内容，通过阶梯式上升的方式实施一个完整的模块项目实践教学。革新了传统的实践教学模式，它是以项目任务为主线、以学生为主体、以教师为主导的教学方法。

以减速器输入轴螺纹端的数控加工为例，阐述模块项目阶梯式教学的实施过程。（1）项目任务引入。老师引领同学们分组观察、讨论企业产品，自然导入新模块项目任务学习。以企业产品成果为导向激发学习兴趣，明确项目实施任务、内容和步骤，使学生有一个整体性认识。（2）教师示范操作。老师上机示范操作，同学们一旁观看学习，建立初步工艺认知。（3）自主学习。同学们依据自编教材《金工实习项目教学指导书》和专业资料，熟知项目实施要求，查阅资料，自主学习，锻炼自主学习能力。（4）3D模拟软件学习。螺纹加工工艺复杂，危险系数较高，直接上机操作，无法保证人身、设备和刀具的安全，因此，老师首先带领同学们进行3D和上海宇龙等模拟仿真软件的学习，3D和模拟仿真软件的高效应用，有效克服了同学们的畏难情绪，优化了实训教学环节，提高了实践教学效率，同时也降低了学校的实训成本。（5）小组合作探究。同学们在老师的引导下，形成初步加工工艺后进入小组合作探究，课堂翻转，教师角色转变，成为合作者，充分发挥学生的主观能动性，锻炼同学们的团队协作能力。（6）归纳总结工艺。形成统一工艺之后，小组代表发言，总结归纳。小组之间的相互交流、探讨、检测及经验分享，激发了同学们的喜悦感和成就感，也锻炼了同学们观察归纳和语言表达的能力。（7）协同考核，总结提高。工艺明晰后，到数控机床先小组协作加工，小组成员通力配合加工合格后，再由个人独立加工完成考核上交。各小组公开、公平、公正，交互进行考核评定，并按模块撰写金工实训报告书，巩固提高学生对理论实践专业知识的理解，老师参与学生讨论，并作最后的点评总结。通过这种模块项目阶梯式的教学，学生循序渐进地掌握数控车削三角螺纹的方法。整个教学实施过程，针对学生学情，有效达成了金工实训课程目标。

过程化考核。每个实训模块都有一个详细的评分标准，从动手操作到设计创新再到安全文明都有一个细分和量化。每天每位同学都提前设定好一个需要跳一跳，才能达成的具有高阶性和挑战度的成果目标。因此，不难看出考核是以能力为本，将静态教学评价变为动态评价，变学生被动应对考试为主动要求参与考核，将结果式考核变为分模块项目分阶梯的过程化考核。

模块项目阶梯式教学过程化考核的改革创新，便于小周期，快反馈，及时解决问题。理实一体、虚实结合、小组合作探究的教学模式实施，案例教学、工学结合、任务驱动、实践体验等教法学法，教学做一体的科学运用有效突出了课程重点，突破了难点，达成了应用型工科人才培养的目标。

在CDIO探索应用的基础上，同学们观看到校内外孔子像、象棋，利用所学，构思设计，加工出合金立体孔子像、中国象棋等。通过改革实践，同学们也充分认识到金工实训不再是一项“头脑简单，四肢发达”的体力劳动，而是需要很高的专业技能与理论知识和具有一定创造创新能力的“高级劳动”。

5.赛训结合

金工实训与各级各类比赛相结合。学有余力的同学利用课外时间，申请开放实训室，交叉融合各模块工种技艺加工出异性、薄壁、高精的零件产品和各级各类工程比赛作品。金工实训开放实验室，满足了师生个性化的需求，有效提高了学生应用创新及复合加工的能力，同时也提高了工程训练中心实训教学、管理及开放服务的能力，促进了应用型工科人才培养，完善了实践教学体系建设。

“学党史、铸信念、强本领”济宁学院实践教学改革金工实训创意作品技能竞赛，学期末成功举办，并大获成功。课程改革要求每年定期举办各模块项目校级及以上技能比赛，以赛代练，以赛促学，弘扬“工匠精神”，在技术上精益求精、在精神上勇于创新，在职业态度上专注、坚持、一丝不苟，通过比赛提升学生工程技艺、磨炼意志，提高金工实训综合技能，培养“强国有我”的家国情怀。

四、“新工科”建设背景下金工实训教学规划及措施思考

随着国家一系列战略的实施和现代制造技术的不断革新，实践教学规划改革已经迫在眉睫。为响应国家加快建设和发展“新工科”的理念要求，以建设更有魅力和激情的金工实训课程为规划目标，我们要向“金课”标准看齐，进一步增加课程的高阶性、创新性和挑战度，并采取行之有效的措施，进一步突出应用型工科人才培养，逐步完善实践教学体制建设。

（一）产教融合、协同育人

以应用型人才培养为目标，内外并举，优势互补，深化产学研、产教融合，深化校企合作、校行合作。按照互惠互利的原则和机械相关企業单位合作，实行“订单”办学，使企业参与实践教学，实践教学面向企业，从而建成学校、企业紧密结合的产教融合的学习型实体。产教融合就是要学生参与实际零部件工业产品的加工，提高学生的责任感、质量意识和学以致用的技能，还可以为学校节约成本。校企共建“真刀真枪”的工程实践氛围，逐步形成实践基地良性循环、协同育人的格局。

（二）实行“双证书”制度

发挥实践教学资源优势，开展各级各类培训，逐步实行“双证书”制度。充分利用学校的实践教学资源，在取得人力资源和社会保障部门相应的培训资质后，在工科学生中进行各工种的初、中、高级技能培养，使学生综合工程素养提升的基础上有一技之长，并获得相应的职业资格证书，进一步增强学生的就业竞争力，提升社会适应度。

五、结语

“新工科”建设背景下，通过金工实训教学的一系列改革，调动了学生自主学习的积极性，激发了学生的学习兴趣;学以致用，培养了学生分析和解决实际问题的能力;模块项目阶梯式教学过程化考核，虚实结合、小组合作探究的理实一体化教学，提升了学生的工程素养，培养了“强国有我”的家国情怀，激发了学生的设计创新欲望。改革凸显了“新工科”背景下的“新”，体现了承继和创造的有效融合，突出了应用型人才培养，强化了实践教学体系建设，提升了人才服务社会的能力。“新工科”建设的号角已经吹响，让我们立足当前、面向未来，因时而动、砥砺前行、扎实推进，凝聚起建设特色鲜明的应用型本科强校的磅礴力量，为实现学校高质量跨越式发展和中华民族伟大复兴的中国梦做出积极贡献。

参考文献：

[1]张燕.转型发展和卓越工程师计划双重背景下的金工实训教学改革[J].宜宾学院学报，2016（6）：115-118.

[2]吴爱华，侯永峰，杨秋波，等.加快发展和建设新工科，主动适应和引领新经济[J].高等工程教育研究，2017（1）：1-9.

[3]陆国栋，李拓宇.新工科建设与发展的路径思考[J].高等工程教育研究，2017（3）：20-26.

作者简介：郭宗新（1980— ），男，汉族，山东曲阜人，本科，中级，研究方向：工程训练。