基于成果导向的增材制造专业课程教学改革与实践

肖海峰 张春 李峰光

摘要本研究以湖北汽车工业学院的增材制造专业为研究对象，依托工程教育认证体系进行了基于成果导向的增材制造专业课程教学改革与实践。文章分析了增材制造专业人才需求的特点，构建了课程体系的基本框架，提出具有汽车特色的专业课程改革实施方案，阐述了课程改革实施过程及效果。实践证明，基于成果导向的增材制造专业课程教学改革有效提升了教师的专业水平和业务能力，提高了人才培养质量，全面改善了育人效果。

关键词增材制造；专业课程；成果导向；汽车特色

中图分类号：G642                            文献标识码：A    DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.21.013

Results-oriented Course Teaching Reform and Practice of Additive Manufacturing

——Take the talents of automobile industry as an example

XIAO Haifeng， ZHANG Chun， LI Fengguang

（School of Materials Science and Engineering， Hubei University of Automotive Technology， Shiyan， Hubei 442002）

AbstractIn this paper， Hubei Institute of Automobile Industry for the automotive industry for the professional application-oriented manufacturing talents training as the object of study， based on the certification system of engineering education， the teaching reform and practice of the product-oriented course of additive manufacturing specialty are carried out， and the whole process of the product-oriented course teaching is analyzed， this paper puts forward the implementation scheme of professional curriculum reform with automobile characteristics， and forms a scientific and effective evaluation of teaching quality. Practice has proved that the results-oriented teaching reform of the course of additive manufacturing can effectively enhance the professional level and professional ability of teachers， thus promoting the quality of personnel training， and improving the overall effect of education.

Keywordsadditive manufacturing; professional courses; results oriented; car features

2019年6月，教育部公布了一批新增專业目录，“增材制造技术应用”被列入其中。《国家创新驱动发展战略纲要》指出，增材制造技术是引领产业变革的颠覆性技术。汽车产业对增材制造领域人才的需求极为迫切[1]。基于智能制造的增材制造技术作为机械、材料、控制工程等多学科融合的技术，与新工科所强调的多学科交叉融合理念不谋而合[2]。同时，国内开设增材制造专业的高校不多，增材制造专业课程的教学研究还处于起步和发展阶段。因此，为助力新工科人才培养，适应时代发展对人才需求的结构变化，满足企业人才需求，有必要开展增材制造专业课程的教学改革研究。

湖北汽车工业学院是国内唯一一所以汽车产业为办学背景的应用型高校。学校的材料成型及控制工程专业成立于1982年，已经有40多年的办学经验，是湖北省一流特色品牌专业，从2016年开始增材制造领域人才培养的研究工作，2018增设了增材制造专业方向，对增材制造领域的专业课程开展了新一轮的改革与实践工作，形成了面向汽车产业的增材制造专业课程的基本构架，制订了合理的实施方案，取得了突出的改革成效。

1  增材制造专业课程的基本构架

1.1  明确增材制造专业人才的职业需求，规范课程体系

增材制造是以建立数字化电子计算模型为基础，将专用的金属、非金属以及医用生物等材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实物产品的技术生产过程，是一种集合了机械、材料、电子、信息等多个学科的先进制造技术[3]，增材制造专业人才具备多学科交叉的专业知识体系和工程能力强的特点。专业核心课程囊括了材料科学与工程、机械工程、自动控制等多学科及技术领域交叉融合的课程体系。课程体系调整优化务必做到以下几点：

①舍弃传统过时的知识体系，节约教学资源，避免资源浪费，减轻学生的学业负担，保证学生集中精力学习适应增材制造领域需求的必要理论知识。

②增设增材制造领域发展所带来的新技术、新工艺知识体系的课程，尤其是现代工具（包含设备、软件等）的操作使用能力，拓宽学生的理论知识面，从而完善使学生能够应对增材制造发展所需的多学科交叉融合的理论知识体系。

③注重实践课程体系平台建设，鼓励构建校企合作的“协同式”实践育人平台，避免学校单方面“闭门造车式”的实践教学平台，校企协同实践育人有效提高学生的工程实践综合能力，全面提升学生在增材制造领域内的就业竞争力。

④开展课程思政和劳动育人活动，使学生“德、智、体、美、劳”全面发展，弘扬优良的职业道德和工匠精神，调动学生学习的积极性，变“被动接受学习知识”为“主动积极探索知识”，力争做到“师生协同”的教学过程，全面提升育人效果。

1.2  突出培养特色

增材制造作为一项代表性技术，在航空航天、汽车、模型等各个领域都大放异彩，其中典型的行业之一就是汽车领域，全球知名汽车厂商在采用3D打印技术发展自身的同时，也带来了“应用型”增材制造人才的巨大需求。人才培养体系务必要传承学校的办学背景，以行业的转型发展需求为目标，依托材料科学与工程重点学科，规范基于增材制造技术的课程体系，创新校企协作育人平台，深化产教融合，加强质量评价和持续改进，培养面向汽车产业发展的增材制造专业工程技术人才[4]；湖北汽车工业学院是全国唯一一所依托汽车产业办学的高校，在增材制造专业课程体系的构建上突出了汽车特色，构建的具有行业高校增材制造专业人才培养范式的课程体系如图1所示。

2  增材制造专业课程改革的实施方案及效果

2.1  课程改革方案

从学校的办学背景和社会需求出发，围繞增材制造技术领域就人才需求和对人才培养期待等问题对行业企业进行必要的实地调查，达到明确增材制造人才的理论知识体系构架和能力水平需求的目的；协调传统知识体系和产业发展所需求的新技术、新工艺、新方法的有机结合，达到优化教学内容的目的[5]；加强校企产学研合作，打造学科交叉融合的专业师资队伍，达到提高教学水平的目的；采用项目驱动、案例教学、线上线下混合式教学等灵活多样的教学方法达到改善课堂教学质量的目的；完善质量评价和持续改进机制为课程教学改革效果提供有力保障，达到培养适应地方经济发展的应用型人才的育人目标；形成成果导向的增材制造专业课程改革方案[6-7]：

①充分调研增材制造领域的人才需求，依托学校定位，突出特色，摒弃传统过时的课程内容，引科研入教学，引新工艺、新方法入教学，调整专业课程内容，依据工程教育认证标准，修订教学大纲，明确课程教学目标，规范教学文件；

②校企合作，开展青年教师讲课大赛、以老带新、青年教师下厂挂职锻炼等方式打造高水平的师资队伍，提高教学水平；

③引入课程思政，采用项目驱动、案例教学、线上线下混合式教学、虚拟仿真等灵活多样的教学方法重构教案，激发学生的学习兴趣，改善课堂教学质量；

④注重实践教学，开设与增材制造领域紧密相关的综合实践项目，促使学生在“学中做”和“做中学”的过程中，不断提升动手能力和工程实践能力；鼓励学生参加各类大学生科技创新竞赛，促使学生从被动接受知识向积极主动探索知识转变，提升学生的创新意识和团队协作能力；

⑤通过任课教师自评、专业教师互评、学生评教、校企专家督评等方式开展学校内部教学质量评价，通过毕业生问卷调查、用人单位问卷调查等方式开展校外教学质量评价，形成校、内外结合的质量评价机制建设，保障教学改革的效果。

湖北汽车工业学院面向汽车产业的增材制造专业课程改革实施方案如图2（p40）所示，具体实施过程如图3（p40）所示。

2.2  课程改革效果

湖北汽车工业学院从2019年开始对增材制造专业课程体系的内容进行调整优化，通过校企合作加强了师资队伍建设、坚持以学生为中心，对教学方式、方法进行了改革。表1列举了近3年学生参加各类科技大赛获得的省级以上荣誉及公开发表的科技论文数量。从表1来看，学生获得国家级奖项的数量逐年增加，发表的论文数量和质量不断提升。

实践证明，开展校企合作，可有效提高师资队伍的综合水平，改善教学质量；课程内容中引入教师科研项目有利于学生掌握增材制造技术的最新发展现状，为培养学生的科技创新意识搭建平台；注重实践教学，为培养学生的工程实践能力创造有利条件；以工程教育认证标准为依据的成果导向教学改革，达到了培养适应增材制造领域高质量发展要求的高素质应用型人才的目标。

3  总结

湖北汽车工业学院针对汽车产业增材制造人才的培养进行了课程改革，取得了良好的育人效果，但质量保障体系还主要依赖于各类教学文件和管理的标准、规章制度等，质量评价形式还处于自上而下、由外到内、制度约束的“科层机制”，质量评价是被动的、消极的状态，一旦制度、标准等教学管理文件出现漏洞或因时代发展导致教学管理体系和人才需求不匹配、不协调等问题则会影响教学质量和人才培养的预期目标。因此，高校需要在将来的教学科研过程中，不断探索和改进质量保障体系的机制建设工作，加强师资队伍的师德、师风建设工作，加强学生的思政教育工作和学风建设工作，培养全体师生的工匠精神，由传统的“自上而下的师生关系”转变成为国家实现富民强国的伟大目标共同奋斗的“师生命运共同体”，主动开展教学质量评价的自查自纠、持续改进；推动质量评价从“自上而下、由外到内、制度约束”的“科层机制”向“自下而上、由内到外、行为自觉”的“文化机制”转变，为培养优秀的应用型人才保驾护航。

参考文献

[1]张凯，龚碧染.基于项目教学驱动的增材制造课程教学实践探索[J].南方论刊，2022（10）：97-99.

[2]魏彬，肖扬，杨卫民，等.先进设计与增材制造实践教育平台构建的探索[J].中国现代教育装备，2022（15）：53-54，64.

[3]彭程，刘松利，戴甲洪，等.多学科交叉复合的新工科专业建设探索与实践——以增材制造专业建设为例[J].教育现代化，2020，7（3）：80-82.

[4]卢秉恒，李涤尘.增材制造（3D打印）技术发展[J].机械制造与自动化，2013，42（4）：1-4.

[5]俞彦勤，王新云，樊自田.增材制造综合教学实验研究[J].实验技术与管理，2019，36（9）：164-168.

[6]吴鸣，熊光晶.以工程能力培养为导向的工程教育改革研究[J].理工高教研究，2010，3（29）：54-59.

[7]付贵萍，武金发，林绮晴.基于多种教学方式的“生态学”课程教学改革探索——以深圳大学为例[J].中国林业教育，2021，39（5）：52-57.