“新工科+专业认证”背景下金属工艺学课程的改革与实践

2022-09-14夏春艳李清臣孙鹏飞刘士斌

经济师 2022年9期

●夏春艳董海李清臣孙鹏飞刘士斌

随着科技的变革和发展，世界的经济模式发生了翻天覆地的变化。为了应对新一轮的科技革命和产业革命，满足新兴产业和新经济对“新工科”人才的需求，“新工科”建设已成为我国高等工程教育的重要战略行动。工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保障制度，也是提升国际竞争力的重要手段，其在高等教育质量保障与“新工科”人才建设方面发挥着越来越重要的作用，高等院校开展相应的工程教育专业认证并建立多样化、个性化的工程教育培养模式是高等教育迈向国际化和提升“新工科”人才教育质量的重要举措。因此，高等学校在工程教育专业认证的理念下结合地方特色、专业特点、课程特点开展新工科建设的探索与实践势在必行。

地方高校肩负着发展地方经济的重要使命，对工程应用人才的培养起着重要作用，佳木斯大学材料学科是具有鲜明地方特色的工科学科，在“新工科+工程教育专业认证”双重背景下对材料学科的人才培养、教学内容与教学体系模式等提出了更高的要求和挑战。而专业基础课是连接基础课与专业课之间的一座桥梁，覆盖范围广，新工科和专业认证理念的渗透起着至关重要的作用。因此，为使材料类专业基础课的教学环节能更好地适应“新工科”建设与“工程教育专业认证”的要求，本文以材料学科的金属工艺学专业基础课程为例，结合专业和课程特点、学校人才培养理念及“新工科”产业的发展需求，以OBE为导向，提出了专业基础课程改革的思路和做法。

一、课程的特点与问题

佳木斯大学材料成型及控制工程专业是笔者所在的佳木斯大学第一个通过工程教育专业认证的工科专业，金属工艺学课程为该专业的学科基础课，也是所有工科专业必修的专业基础课程。

在当前新工科的背景下，培养符合工程教育专业认证要求的专业技术人才是所有高等学校教师的共识，但在现今大环境影响下，学生更易于接受即时信息和快消费知识，而难以接受和掌握专业基础课这种覆盖性广、理论性强、关联性高的专业性知识，因此，“新工科+工程教育专业认证”背景下的专业基础课教学仍存在着诸多需要解决的问题。结合国内外的专业基础课教学改革的现状及笔者多年来从事材料类专业基础课的教学实践，目前面临的主要问题如下：

（一）课程目标的设置与达成问题

课程目标的设置只考虑了知识目标的实现，忽视了能力目标、育人目标的实现，不符合工程教育专业认证和新工科的培养理念，课程目标的达成不能很好地实现评价反馈和持续改进。

（二）课程内容与新工科要求相匹配的问题

专业基础课理论性强，知识抽象且枯燥，缺乏工程技术应用的前沿教学内容，缺乏交叉学科的理论支撑，不能与时俱进。

（三）理论与实践的融合问题

课程多以理论教学为主，缺少实践教学；学生向往高、精、尖技术，但专业基础较薄弱，动手能力差，形成想法与现实的矛盾，难以将其仅有的一些理论知识与实践应用联系起来并指导实践应用。

（四）专业基础课与思政教育的融合问题

工科教学更注重专业教学目标的实现，常忽视课程所蕴含的育人功能，而专业基础课程设置在高中与大学的衔接阶段，此时学生处于心理和生理的疲劳期、迷茫期，巧妙地将专业基础课知识与思政教育有机融合，确立知识传授与价值观塑造相结合的教学理念，有助于帮助学生树立正确的“三观”。

（五）课程评价方式单一，难以实现“持续改进”。

课程评价只注重期末考核结果，忽视学生能力的培养和提高，不能反映学生的学习情况和状态，不能针对发现的问题进行有效的持续改进。

二、课程改革的思路与方法

（一）设置课程目标，规划课程目标达成路径

结合地方特色和行业对人才的需求，依据“新工科”和“工程教育专业认证”的培养理念设置课程目标，具体的目标如下。

课程目标1：学习和掌握金属切削加工的基础知识和工艺方法，并能分析金属液态成型及质量控制复杂工程问题（与毕业要求1.3对应）。

课程目标2：通过金属切削加工的基本原理，指导零件加工工艺方案的确定，正确地运用金属切削加工的基本理论进行合理分析，评价专业工程实践（与毕业要求6.1对应）。

（二）改革知识体系，更新教学内容，优化教学结构

为了有助于学生对理论知识的理解和掌握，立足国际工程教育认证标准、行业发展和工程实际，将金属工艺学冷加工部分课程内容设置为“一主线三模块”的知识体系，以典型零件的加工为主线，将知识划分为金属切削基础知识、零件加工方法及方案的确定、零件加工工艺过程的拟定三大模块，这样不仅方便学生对课程有个清晰的了解，而且可以针对重点内容集中讲解、有的放矢。

结合学科前沿和新工科知识，与时俱进地更新教学内容，例如在讲解金属切削机床时，增加智能机床的前沿内容，采用由传统机床——数控机床——智能机床分层次逐层递进的方式推进教学内容，让学生体会到从“传统”到“数控”再到“智能”不仅是技术发展的大趋势，也是行业对当前经济发展的必然响应，从而调动学生对经济和行业发展的参与意识与代入感，激发学生对知识的渴望，实现课程内容与行业发展同步。

将传统的90分钟课堂讲授形式进行结构优化，整合为5分钟提问+75分钟讲授+10分钟讨论的课堂教学形式，采用提问式、互动式、启发式、鼓励式教学方法，改变以教师为主的课堂教学模式，使学生由“被动接受”转变为“主动索取”，实现以学生为中心的教学理念。

（三）加强理论与实践的融合，创建多元化的实践平台

为培养学生的创新意识和解决实际问题的能力，结合课程特点开展实践教学，创建多元化的实践平台。首先，根据课程的主线，在课程开始时就以给定零件的加工工艺方案拟定为题给学生下达课程大作业，学生以3~5人为一组选取不同的零件完成其加工工艺方案拟定，整个过程中采用教师指导、学生讨论协作的方式完成，学生根据课程的进度完成相应的任务，任务完成后采用答辩的方式展示其成果。通过本次训练不仅加深了学生对课程知识的理解和掌握，而且可以引导学生利用知识解决具体问题，并提高彼此之间的协作与沟通能力。其次，针对学有余力的学生积极引导学生以课程模块为基础，组织学生申报大学生创新创业训练项目，选题可以是教师指定或学生自拟；同时积极指导学生参与诸如铸造工艺大赛等各种学科竞赛，全面提升实践能力。最后，课程与金工实习相结合营造真实的实践环境，实现产教融合。

（四）优化思政设计，挖掘思政元素

以适当的切入点，将思政内容与课程内容相结合，构建知识传授与素质培养同向同行的教学体系。结合金属工艺学课程主要从以下几个方面融入思政内容。

1.结合中国制造的典型案例激发学生的家国情怀，树立社会责任感。例如，在介绍刀具材料时可以引入“笔尖钢”的典型案例，强调由我国专家研发出的“超易切削钢丝”，其所有技术参数均遥遥领先，实现了我国圆珠笔头原料的国产化，通过此案例可极大地激发学生的家国情怀及社会责任感。

2.以实践训练培养学生的协作意识、创新精神。金属工艺学课程通过引导学生拟定给定零件的工艺方案为任务，以项目引导课程，在完成任务的过程中不仅学习了知识，而且很好地培养学生的协作精神、沟通能力及创新意识。

3.借助辩证思维挖掘思政元素，帮助学生树立正确的世界观。金属工艺学课程内容中蕴含着许多辩证唯物主义思想，结合课程内容挖掘并传播其思想，有助于学生世界观的形成。例如，在介绍加工方案选择的原则时，强调既要考虑多方面因素，又要主次分明，可引申出“整体观”和“主要矛盾”的思想，另外，在介绍砂轮的特性时，可由砂轮所具有的自锐性引出“自我否定”的思政观，推陈出新，扬弃发展。

4.引入故事，运用榜样的力量，培养学生的职业精神，实现价值引领。例如在介绍车削加工时，以故事的形式引入大国工匠王阳，他以三尺车床为阵地，31年参与“神州飞船”关键部件的生产工作，所交付的全部产品均一次交验成功。通过故事学生可以深刻地体会出“三百六十行，行行出状元”，从而培养学生的敬业精神和工匠精神。

5.提高教师的思政素养和专业素质，言传身教，实现行为引领。教师的职责不仅教书还要育人，而教师的行为规范对学生来讲是最好的教材和指引。

（五）构建以课程目标达成度为核心的多元化动态考核体系，建立质量保障持续改进机制

本课程主要采用平时考核和期末考核相结合的形式进行成绩的评定，从多因素、全过程进行课程评价，实现动态评价。在评价过程中，首先从末考、课堂表现、记分作业、阶段性测试、自主学习笔记几个方面建立了考核与课程目标对应表，然后根据考核的各参考点建立课程达成度与课程目标对照表，根据课程目标的达成度，反映教学质量，分析教学过程中存在的问题，找出课程的“痛点”，并有针对性地提出改进的措施，建立质量保障持续改进机制，形成“闭环”管理。

三、改革的成效

2021年春季学期对2019级材料成型及控制工程专业学生进行了金属工艺学课程的教学改革，2019级学生金属工艺学课程目标1、课程目标2的达成度分别为0.816、0.750，均超过期望值0.6，说明课程目标与预期相比已经达成。2019级学生个体的课程目标达成情况为课程目标1未达到期望值的同学有8、15号同学；课程目标2未达到期望值的同学有12、14、15、20、21、30、34和54号同学。从结果看，少数学生基础知识类试题分值较低，说明学习不认真，态度存在问题；综合应用类试题，普遍得分较低，说明学生的实际应用能力有待提高。从整体来看，大部分同学的成绩均达到期望值，说明学生的学习效果较好，能运用所学的知识解决实际问题，但仍有部分学生在学习过程中付出的时间和精力不够，导致分数偏低。

依据上述结果及分析，2022年春季学期及时进行了改进，调整了教学方法，教学中有针对性地进行提问、讨论，授课过程中注重结合具体实例，同时及时了解学生学习方面的困难，对于个别后进的学生加强督促和指导，最终，2022年春季学期2020级学生金属工艺学课程目标1、课程目标2的达成度分别为0.836、0.770，比上一年度有了一定的提高，达到了持续改进的目的。