新工科背景下材控专业实践教学模式的改革与实践

2022-03-16许红巧

科教导刊·电子版 2022年16期

彭进，许红巧

（华北水利水电大学，河南郑州 450045）

0 引言

为了应对新一轮的科技及产业变革，自2017年教育部推出“新工科”概念以来，我国各工科院校相继发起了工科教育改革与实践的研究工作。新工科建设的任务是对现有人才培养模式进行改革创新[1-2]。我国高校通过“创新创业改革”等相关改革措施，取得了一些成绩，进一步完善了教育教学体系。但随着我国科技的飞速发展，国家对人才的综合素质提出了更高要求，这就需要高校在大学生的培养方面进行一定程度的改革[3]。

材料成型及控制工程专业（简称“材控专业”）涵盖机械及材料方面的知识体系，同时又具备理论性与实践性[4]。实践类教学是材控专业教学大纲中的重要教学内容，为提高大学生的实践能力，在所学课程中需要留有一定课时量的实践教学课时[5]。学生在课堂上学习理论知识后结合实践实验环节，不仅能够提高学生理论知识的熟练程度，还能提高学生独立思考解决实际问题的能力，提高学生创新创业意识和能力，为以后就业打下坚实基础。

1 现状分析

实践教学是我国高校提高学生工程实践能力的重要环节，然而材控专业的实践教学与实践过程中也存在一些问题，其具体内容如下。

1.1 实践教学师资队伍力量不足

由于材控专业实践教学涉及的知识面较广，这样要求课程授课教师不但要积累一定的理论知识，而且要有一定的实践技能。由于师资队伍人员缺乏，这将导致理论课与实践课相分离教学的情况，这可能出现理论课老师的实践水平较弱，而实践课老师的理论水平欠缺的情况。

1.2 实践教学软、硬件条件受限

由于材控专业的专业课程一般都会有几个学时的实验课，或者综合性质的实验课程。在传统教学模式中，通常认为实验课是理论课程的辅助内容，未能引起高度重视，这就导致理论教学和实践教学不能有机结合，教师及学生对实验环节的重视程度不够，无法积发学生的实验热情，学生动手实践能力偏弱。

实践教学软条件受限。根据材控专业的特点，一些实验内容涉及高危险、高成本的实验而且操作难度较大，一些设备结构复杂体积庞大，当机器损坏后，需要高额的维修费用及较长的设备维护时间。

实践教学硬件条件受限。以本校材控实验室为例，本校材料学院成立较晚，材控实验室成立之初存在实验场地不足、实验室规章制度不健全，实验设备数量较少等一系列问题。严重影响材控实验室实践教学工作的顺利进行。

1.3 实践内容缺乏相关性和创新性

实验课程各阶段内容之间缺少相关性和紧密关联性，缺少培养学生综合实践能力的实践课程，而且当今社会飞速发展，只做常规的实验教学无法跟上当今科技发展的步伐。

2 专业实践教学模式的改革与实践

2.1 落实多方协同育人

为提高材料成型及控制工程专业学生的综合素质，可以进行校企合作协同育人。目前本校的材料学院材控专业在实践教学环节与一拖（洛阳）福莱格车身有限公司、十堰东信职业技能培训中心等开展校企合作模式，培养高素质应用型人才，为企业提供工程师预备人才和储备干部。每年校方报实习生计划，与相关企业对接具体实习时间和实习内容，随后进入企业实习。根据学生选择意愿，选派学生进行企业顶岗实习实训。企业需要根据学生的工作内容，对学生的工作表现进行打分，并将学生工作的情况实时与高校教师对接。企业为学生配置具有指导能力的导师，负责实习生的日常管理、安全教育、技术培训和实践技能指导等。根据企业实际问题，选择作为学生大四第二学期毕业设计（论文）课题，并由学校和企业双方安排指导教师，指导学生整个设计或研发过程。同时学校可以对相关企业进行调研，根据企业的需求适时调整学生培养方案，可以邀请企业的专家参与到课程目标、教学模式等环节的制定中。这样就能实现大学生培养模式与企业人才需求相一致，有利于大学生毕业后在相关企业就业任职。

2.2 完善教师培养体系

课程的建设和实施需要一定数量的教师参与其中，而学生上课质量与教师的授课水平有直接关系，因此需要选派一些具有丰富的企业背景的老师参与进来。

从一定层面来讲，要培养出具有丰富实践能力的学生，就需要授课老师在实践教学上有丰富的经验。组建一支理论知识和实践水平过硬的教师队伍是大学生人才培养改革的一个重要环节。目前，本校材控专业对师资方面的建设有以下途径：一方面引进企业的工程师、高级工程师作为硕士生导师指导学生进行实验研究、科技创新，或者参与到课堂教学授课中，华北水利水电大学目前制定了相关的文件，如制定的《华北水利水电大学硕士生教师遴选办法》中对于专业学位硕士导师进行遴选。

另一方面，需要对高校在职教师进行培训，提高教师授课水平，为了提高教师的实践教学水平，可以邀请材控方面的企业专家以讲座或者学术交流的方式对教师进行培训。为了提高教师的实践技能，学校鼓励教师到相关企业进行生产实践。以本校为例，鼓励博士讲师去企业做博士后，为后续的实践教学打下良好基础。

2.3 材料成型及控制工程专业实践教学资源库的建设和完善

建设和完善材料成型及控制工程专业实践教学资源库：整合实验、科研设备和场地资源，面向师生开放，形成硬件资源库并逐步开展软件资源库建设。

对本校材控实验室的实验教学、科学研究的设备和场地资源进行升级完善。目前材料加工实验室建成并完善的实验室如下：热处理实验室、硬度计实验室、金相显微实验室、金相制备实验室、材料分析实验室、焊接综合实验室、模具实验室。

实验室对硬件资源库进行整合建设，并制定一系列实验室开放制度面向大学生开放，提高大学生的实验热情，动手能力，及创新创业素质。以本校为例，为提高学生动手实践能力，开展材料加工实验室开展了《焊接接头的金相分析》《金属材料的硬度》《金属材料的冲击韧性》《磁粉探伤》《电阻点焊及焊接接头分析》《注塑模结构及成型》《灰口铸铁焊接工艺》《钎焊工艺》《金相样品制备》等一系列实验。为了提高学生的创新创业水平，材料加工实验室鼓励学生进行开放性实验，学生可以4-5人为一个团队可自己选择导师，之后根据实验室现有的焊接设备自定焊接题目，设计焊接方案，让指定教师审核，审核通过后，在导师、实验老师的指导下进行焊接工件的工艺实验。经过这一整套实验流程下来，学生不但提高了动手能力而且还锻炼了科研思维，为后期的继续深造（读研究生）打下坚实的科研基础，同时学生还能够对实验数据进行整合分析，发表学术论文。

积极开展软件资源建设。软件资源库包括虚拟实验室。对于材控专业的焊接方向的实验，可以通过开发的焊接虚拟仿真实验教学项目可提高实验安全性：学生在上课之前，通过开发的虚拟仿真实验教学项目，事先熟悉实验流程，了解实验要注意的事项，可以提前避免，并消除隐患；缩短实验时间及空间：焊接实验过程要经过焊接工件的清洗、打磨、烘干、利用焊接夹具夹持工件，调整焊枪焊接角度及编制焊接工艺程序等若干个实验环节，耗费时间较长，而焊接虚拟仿真系统能够大大缩短实验前期准备的时间。