新工科背景下材料成型与控制工程专业实践教学改革分析

刘娟 王菲

摘 要： 实践教学在高职院校培养专业人才中发挥着重要的作用，新工科背景下高职院校更应该理论与实践并重，推动实践教学体系改革。以高职材料成型与控制工程专业为例，从实践教学内容、教学平台等角度分析了现阶段实践教学存在的问题。结合高职院校学生的特点、新工科建设背景以及实践教学改革的需要，探讨了材料成型与控制工程专业实践教学改革的思路，希望能为培养出优秀的技术人才提供更多的依据。

关键词： 材料成型与控制工程专业 实践教学 新工科 教学改革

中图分类号： G64文献标识码： A文章编号： 1679-3567（2024）01-0061-04

在全球化背景下，世界各国的竞争本质上是人才的竞争，为了落实我国创新驱动发展战略、“一带一路”倡议，职业院校应该改变过去人才培养的理念与方式，以新的教学手段、育人模式培养出大批新兴工程科技人才。新工科要求高职院校课程教学要从学科导向转向，以产业需求为导向，要逐步转向支撑引领以及跨界交叉融合，要树立创新型、综合型、全周期的工程教育新理念。但因为不同高职院校的办学历史以及教育资源有着一定的差距，加之学校部分管理者对于新工科以及专业实践教学改革的研究认识不足，所以在推进各专业实践教学改革过程中还存在着一些问题。基于此，本文对新工科背景下材料成型与控制工程专业实践教学改革的问题与思路进行了分析。

1 材料成型与控制工程专业实践教学的主要问题

1.1 实训教学的内容落后

材料成型与控制工程专业的实践教学很大程度上依赖于材料科学与工程学科，专业理论教学以及实践教学为紧密贴合学生专业发展的需要以及当地产业发展现状，所以很容易使学生在校内外实训和实习过程中出现理论与实践脱节的情况。

很多材料成型与控制工程专业的实践教学内容是由教师结合已有的教育资源和教学环境进行设计的，部分实践教学内容之间的连贯性与递进关系有待提升。新工科背景下高职院校的教育教学与人才培养必须适应以新技术、新业态、新产业、新模式为特点的新经济发展，要积极探索将新兴工科与传统工科相结合的新结构。从现实情况来看，传统的工厂见习和常规的实训内容落后于地方产业发展的步伐，而且绝大多数高职学生对传统工业生产过程的学习兴趣、参与实践教学活动的积极性有待提高。可以说，材料成型与控制工程专业实践教学的内容已经难以满足地方产业发展和学生个性化发展的需求，直接影响了实践教学的效果[1]。

1.2 实践教学平台建设滞后

一些学校由于资金不足或缺乏专业的人才，材料成型与控制工程专业实践教学平台建设相对滞后。该实践教学一般需要在专业的实验室进行，但许多实验室只能完成合金制备、拉伸与压缩性能测试等较为简单的实践教学和实验，无法实施一些较为精密的实验操作以及实践教学。

新工科背景下，高职院校材料成型与控制工程专业实践教学应该从专业分割转向跨界交叉融合，要打造具有国际竞争力的工程教育质量，这对学校实践教学平台建设提出了更高要求，而目前学校实践教学平台建设情况难以满足新时期专业实践教学的需要。

1.3 教学手段单一

现阶段材料成型与控制工程专业实践教学大多以教师讲解、展示，学生模仿、自主或合作动手操作与探究为主，这种单一的教学模式很容易使学生丧失学习的兴趣。在这一过程中，教师大多是在实践教学环节单向为学生灌输实践教学的重点内容、技术操作的重难点，不重视与学生之间的互动，也未能积极引导学生自主或合作进行探究性学习，多数学生处于被动学习的状态。

新工科要求高职院校在专业实践教学过程中要积极探索工程教育人才培养的新模式，要建立创新型的工程教育理念。在教学过程中，更应该以新的教学手段引导学生勇于创新，激发学生对实践教学活动的兴趣，进而提高教学效果，但目前单一的教学手段难以实现这一目标。

1.4 校内外实训安排与评价不合理

目前材料成型与控制工程专业实践教学的衔接有待改善，尤其是校内外实践教学活动的衔接力度有待提升。许多专业性较强的校内实训活动大多是在二年级才开展，而校外实训安排则在二年级下学期或者三年级开展，校内外实训内容衔接不到位以及设计不合理，很大程度上影响了学生对于校内外实践学习活动的兴趣，也难以通过连贯性的校内外实践教学活动不断提高自身的专业水平。

在实践教学评价方面，现有的评价大多是以实践教学报告或者个人操作效果进行，这种单一的评价方式，难以全面反映学生实践学习的效果，尤其是对于学生创新能力、解决复杂工程问题能力的考核力度不足，这是新工科背景下推进实践教学体系改革必须要解决的问题[2]。

2 新工科背景下材料成型与控制工程专业实践教学改革思路

2.1 优化实践教学内容

理论教学与实践教学相互影响，材料成型与控制工程专业学生只有在充分掌握理论教学内容的基础上学习实践教学，才能够做到理论与实践并重，理论是指导学生学习实践教学内容、开展实验操作的前提。因此，学校和教师在优化实践教学内容前，也应该适时调整理论教学的内容。新工科是响应国家战略需求、培养大批新兴工程技术人才的重要教育方针，在这一背景下，材料成型与控制工程专业的理论教学与实践教学都应该突出工程应用背景，教师在进行理论教学过程中，应该结合当前产业发展的现状适时补充理论教学的内容。在此基础上，教师还应该进一步优化实践教学内容。新工科实践教学体系的构建如图1所示。

针对实践教学内容落后于地方产业发展现状、理论与实践教学脱节的问题，教师应该积极地与地方企业进行合作与交流，了解地方产业发展现状、企业对相关产业技术人才需求的变化，将部分实践教学的内容进行调整，如将钳工技术与车工技术进一步调整为铸造、焊接与钳工三大模块，将变速箱设计内容可以调整为成型模具设计，并且进一步增加实训课程的课时，从而加强实训教学内容与理论教学内容之间的关联、实训教学内容之间的递进性[3]。学校还可以通过引入企业部分材料与成型制品的生产过程项目，帮助学生了解生产现场的生产流程和生产实际复杂环境，了解行业内新的材料成型工艺与产品生产过程，掌握锻造、塑料制品，成型等工艺、设备与模具的基础知识以及安全生产常识，使材料成型与控制工程专业实践教学能够和地方产业发展的速度同步。

2.2 加强实践教学平台建设

实践教学平台在材料成型与控制工程专业实践教学中发挥着重要的作用，是提高学生创新实践能力的重要载体，是督促学生将理论应用于实践环节的重要途径。因此，学校应当加强材料成型与控制工程专业实践教学平台的建设。结合新工科对人才培养质量、教育教学手段以及实践育人体系的新要求，学校与教师应该进一步整合教育资源，打造互促式的实践教学平台，包括基础实践教学平台（基础实验室）、自主开发创新设计实验室、创新创业科技竞赛平台[4]。

其中，学校对于较为基础的实践教学实验室，要结合新工科人才培养的要求、材料成型与控制工程专业新的实践教学内容，按照创新性与综合性的要求对基础实验室内的设备进行升级，进一步优化基础实践教学平台环境，使师生可以利用这一基础实践教学平台实现实践教学内容由单一型向综合型转变，实践教学方法由示范型向探究型、开发型转变。

新工科背景下学校也要重视自主开发创新设计实验室建设，这一类型的实践教学平台，主要是培养学生创新创业能力，使学生能够更好地将理论应用于实践教学环节，引导学生掌握行业内最新发展趋势、理念、模具与产品成型工艺。可以根据材料成型与控制工程专业实践教学的内容，进一步细分为机械综合传动实验平台和虚拟仿真实验平台。其中机械综合传动实验平台以常见材料与工艺成型生产过程及常用的生产设备，传动装置为基础，按照结构功能进一步划分与重组设计，使学生能够在实践教学的过程中研究机械组成与运动原理，方便学生直接观察机械传动系统的组成及特点，掌握有关生产工艺及设备控制技术。虚拟仿真实验室主要是考虑到部分实际设备难以直接提供给学生进行实践操作，在一定程度上可能会影响实践教学的效果，因此在这一实验室内可以借助虚拟现实技术及专业的设备，提供软硬件基础条件，提高学生对新型或复杂设备的实际操作能力，以及分析、解决实际问题的能力[5]。

新工科背景下，学校应当树立创新型与全周期的工程教育理念，重视培养学生创新创业能力，为学生打造创新创业科技竞赛平台。高职院校在打造这一实践教学平台的过程中，应该积极地与地方企业合作，利用校企合作与产教融合契机进一步优化校内外教育资源配置情况，利用校内或者企业的实验室，搭建这一科技竞赛平台，以企业的技术改造或产品开发为活动主题，设计与组织科技竞赛，探索以赛促学、以赛代练的实践教学模式。这种竞赛活动能够提高学生对行业最新技术与实践内容的认识，引导学生明确专业发展的方向，提高学生实际技术操作水平与创新创业能力。通过这种实践教学体系，极大地提升了当前毕业生的就业竞争力。表1为2020—2022年该专业毕业生的就业情况。

2.3 探索多样化的教学方式

材料成型与控制工程专业实践教学应该坚持理论与实践并重，为了达到新工科背景下人才培养的要求，教师在实践教学过程中更应该创新教学手段，利用多样化的教学手段、先进的信息技术，激发学生的学习兴趣，降低学生学习的难度，提高实践教学的效果。考虑到材料成型及控制工程专业内容较为复杂，而且随着国内制造业向自动化与智能化的方向发展，实践教学内容更应该与产业发展方向和企业生产对接，要与铸造精密成型模具、焊接自动化等教学内容衔接起来，这些教学内容体现了专业知识与技能的深度与广度。同时，教材中的实践教学内容与企业的实际情况存在一定的差距，部分学生也存在着理论与实践相脱节的情况，因此教师在教学过程中可以考虑应用3D打印技术建立模型，与学生一同快速有效简化生产单个产品的流程，联合虚拟现实技术可视化演示模具设计与制造、零件装配过程[6]。尤其是对于一些较为复杂的实践教学内容，教师可以借助3D打印技术制造较为复杂的教具与教学模型，以避免学校花费大量的资金购置模具等设备。借助3D打印制造的教具模型，能够帮助学生提高对实践教学内容的认识，能够在线分析模具设计与制造的流程、问题；也便于师生共同验证设计可行性与结果，能够增进师生之间的双向互动，让学生在合作探究的过程中掌握专业技能与理论。

在教育信息化的背景下，高职教师还应该积极推进信息技术与课程教学相结合，例如：引入微课以及混合式教学模式，让学生在实训课前通过微课视频进行预习，师生在课堂上能够有更多的时间进行探究性学习与实践操作，这也是提高学生自主学习能力、实践教学效果的重要教学手段。

2.4 优化校内外实训安排以及评价机制

针对校内外实训衔接不到位的情况，学校应该进一步调整实训课程的设置，对于电工电子实训等较为基础的实训课程，应该放在一年级完成，提高学生对专业的认识，帮助学生掌握最为基础的专业技术。对于锻造工艺及模具设计等专业性与综合性较强的实训课程，应该将其安排到二年级至三年级，这类课程的实训教学是单一性的实践教学阶段，对于学生未来深造具有重要的影响，是培养学生综合实践能力的重要途径。而校外实训实习、毕业设计作为综合实践教学活动是基础实践教学活动与专业实践教学活动的最终体现，也是检验学生专业实践能力强弱的重要环节，通过打造这种相互关联的三层结构式实践教学体系，能够加强校内不同年级的实践教学活动以及校内外实践教学活动的衔接[7]。

在评价方法上，教师更应该侧重于对学生的过程性评价，要摒弃传统做法（即以实践教学报告、答辩等终结性评价作为唯一评价标准的做法），要与学生在实践教学过程中合作学习的态度、创新能力、解决复杂工程问题的次数与效果等作为学生过程性评价的内容，使教学评价能够更侧重于学生在实践教学过程中创新性与可塑性的评价，督促学生不断进步。

3 结语

新工科背景下材料成型与控制工程专业实践教学中，学校与教师要更新人才培养与实践教学的观念，要准确认识到现阶段实践教学在教学内容、教学手段与教学平台等方面的局限性，利用校企合作契机，增进与企业之间的沟通与交流，从而进一步优化实践教学内容，加强校内外实践教学平台与评价机制建设，教师更应该探索多样化的教学手段，激发学生的学习兴趣，提升实践教学的效果。

参考文献

[1]高颖，王丽娟，闫华军.新工科背景下《模具CAD/ CAM》教学研究与实践[J].当代教育实践与教学研究（电子刊），2021（5）：43-44.

[2]夏建生，窦沙沙，陈青，等.工业软件融入材料成型及控制工程专业的教学研究与实践[J].创新创业理论研究与实践，2021，4（13）：27-28，31.

[3]刘荣业，辛勇.基于创新实践能力的工科课程体系改革与探索：以材料成型及控制工程专业为例[J].教育与教学研究，2015，29（8）：64-68.

[4]柳秉毅，王红星，杨少锋.基于有效教学理念的材料成型及控制工程专业实践教学体系的改革与建设[J].教育现代化，2017，4（30）：51-52，61.

[5]黄俊，冯曰海，张德库，等.“新工科”背景下卓越工程师企业培养的实践与思考：以材料成型及控制工程专业为例[J].工业和信息化教育，2021（2）：66-70.

[6]杨振文，韩雅静，王颖，等.新工科背景下焊接学科的《材料测试分析方法》课程改革与实践：以天津大学材料成型及控制工程专业为例[J].天津大学学报（社会科学版），2021，23（5）：385-389.

[7]王辉虎，卜智翔，龙威，等.新工科背景下材料成型及控制工程专业工程实践能力培养探索与实践[J].高教学刊，2023，9（22）：157-160.