新工科背景下材控專業實踐教學模式的改革與實踐

彭 進，許紅巧

（華北水利水電大學，河南 鄭州 450045）

0 引言

為了應對新一輪的科技及產業變革，自2017年教育部推出“新工科”概念以來，我國各工科院校相繼發起了工科教育改革與實踐的研究工作。新工科建設的任務是對現有人才培養模式進行改革創新[1-2]。我國高校通過“創新創業改革”等相關改革措施，取得了一些成績，進一步完善了教育教學體系。但隨著我國科技的飛速發展，國家對人才的綜合素質提出了更高要求，這就需要高校在大學生的培養方面進行一定程度的改革[3]。

材料成型及控制工程專業（簡稱“材控專業”）涵蓋機械及材料方面的知識體系，同時又具備理論性與實踐性[4]。實踐類教學是材控專業教學大綱中的重要教學內容，為提高大學生的實踐能力，在所學課程中需要留有一定課時量的實踐教學課時[5]。學生在課堂上學習理論知識后結合實踐實驗環節，不僅能夠提高學生理論知識的熟練程度，還能提高學生獨立思考解決實際問題的能力，提高學生創新創業意識和能力，為以后就業打下堅實基礎。

1 現狀分析

實踐教學是我國高校提高學生工程實踐能力的重要環節，然而材控專業的實踐教學與實踐過程中也存在一些問題，其具體內容如下。

1.1 實踐教學師資隊伍力量不足

由于材控專業實踐教學涉及的知識面較廣，這樣要求課程授課教師不但要積累一定的理論知識，而且要有一定的實踐技能。由于師資隊伍人員缺乏，這將導致理論課與實踐課相分離教學的情況，這可能出現理論課老師的實踐水平較弱，而實踐課老師的理論水平欠缺的情況。

1.2 實踐教學軟、硬件條件受限

由于材控專業的專業課程一般都會有幾個學時的實驗課，或者綜合性質的實驗課程。在傳統教學模式中，通常認為實驗課是理論課程的輔助內容，未能引起高度重視，這就導致理論教學和實踐教學不能有機結合，教師及學生對實驗環節的重視程度不夠，無法積發學生的實驗熱情，學生動手實踐能力偏弱。

實踐教學軟條件受限。根據材控專業的特點，一些實驗內容涉及高危險、高成本的實驗而且操作難度較大，一些設備結構復雜體積龐大，當機器損壞后，需要高額的維修費用及較長的設備維護時間。

實踐教學硬件條件受限。以本校材控實驗室為例，本校材料學院成立較晚，材控實驗室成立之初存在實驗場地不足、實驗室規章制度不健全，實驗設備數量較少等一系列問題。嚴重影響材控實驗室實踐教學工作的順利進行。

1.3 實踐內容缺乏相關性和創新性

實驗課程各階段內容之間缺少相關性和緊密關聯性，缺少培養學生綜合實踐能力的實踐課程，而且當今社會飛速發展，只做常規的實驗教學無法跟上當今科技發展的步伐。

2 專業實踐教學模式的改革與實踐

2.1 落實多方協同育人

為提高材料成型及控制工程專業學生的綜合素質，可以進行校企合作協同育人。目前本校的材料學院材控專業在實踐教學環節與一拖（洛陽）福萊格車身有限公司、十堰東信職業技能培訓中心等開展校企合作模式，培養高素質應用型人才，為企業提供工程師預備人才和儲備干部。每年校方報實習生計劃，與相關企業對接具體實習時間和實習內容，隨后進入企業實習。根據學生選擇意愿，選派學生進行企業頂崗實習實訓。企業需要根據學生的工作內容，對學生的工作表現進行打分，并將學生工作的情況實時與高校教師對接。企業為學生配置具有指導能力的導師，負責實習生的日常管理、安全教育、技術培訓和實踐技能指導等。根據企業實際問題，選擇作為學生大四第二學期畢業設計（論文）課題，并由學校和企業雙方安排指導教師，指導學生整個設計或研發過程。同時學校可以對相關企業進行調研，根據企業的需求適時調整學生培養方案，可以邀請企業的專家參與到課程目標、教學模式等環節的制定中。這樣就能實現大學生培養模式與企業人才需求相一致，有利于大學生畢業后在相關企業就業任職。

2.2 完善教師培養體系

課程的建設和實施需要一定數量的教師參與其中，而學生上課質量與教師的授課水平有直接關系，因此需要選派一些具有豐富的企業背景的老師參與進來。

從一定層面來講，要培養出具有豐富實踐能力的學生，就需要授課老師在實踐教學上有豐富的經驗。組建一支理論知識和實踐水平過硬的教師隊伍是大學生人才培養改革的一個重要環節。目前，本校材控專業對師資方面的建設有以下途徑：一方面引進企業的工程師、高級工程師作為碩士生導師指導學生進行實驗研究、科技創新，或者參與到課堂教學授課中，華北水利水電大學目前制定了相關的文件，如制定的《華北水利水電大學碩士生教師遴選辦法》中對于專業學位碩士導師進行遴選。

另一方面，需要對高校在職教師進行培訓，提高教師授課水平，為了提高教師的實踐教學水平，可以邀請材控方面的企業專家以講座或者學術交流的方式對教師進行培訓。為了提高教師的實踐技能，學校鼓勵教師到相關企業進行生產實踐。以本校為例，鼓勵博士講師去企業做博士后，為后續的實踐教學打下良好基礎。

2.3 材料成型及控制工程專業實踐教學資源庫的建設和完善

建設和完善材料成型及控制工程專業實踐教學資源庫：整合實驗、科研設備和場地資源，面向師生開放，形成硬件資源庫并逐步開展軟件資源庫建設。

對本校材控實驗室的實驗教學、科學研究的設備和場地資源進行升級完善。目前材料加工實驗室建成并完善的實驗室如下：熱處理實驗室、硬度計實驗室、金相顯微實驗室、金相制備實驗室、材料分析實驗室、焊接綜合實驗室、模具實驗室。

實驗室對硬件資源庫進行整合建設，并制定一系列實驗室開放制度面向大學生開放，提高大學生的實驗熱情，動手能力，及創新創業素質。以本校為例，為提高學生動手實踐能力，開展材料加工實驗室開展了《焊接接頭的金相分析》《金屬材料的硬度》《金屬材料的沖擊韌性》《磁粉探傷》《電阻點焊及焊接接頭分析》《注塑模結構及成型》《灰口鑄鐵焊接工藝》《釬焊工藝》《金相樣品制備》等一系列實驗。為了提高學生的創新創業水平，材料加工實驗室鼓勵學生進行開放性實驗，學生可以4-5人為一個團隊可自己選擇導師，之后根據實驗室現有的焊接設備自定焊接題目，設計焊接方案，讓指定教師審核，審核通過后，在導師、實驗老師的指導下進行焊接工件的工藝實驗。經過這一整套實驗流程下來，學生不但提高了動手能力而且還鍛煉了科研思維，為后期的繼續深造（讀研究生）打下堅實的科研基礎，同時學生還能夠對實驗數據進行整合分析，發表學術論文。

積極開展軟件資源建設。軟件資源庫包括虛擬實驗室。對于材控專業的焊接方向的實驗，可以通過開發的焊接虛擬仿真實驗教學項目可提高實驗安全性：學生在上課之前，通過開發的虛擬仿真實驗教學項目，事先熟悉實驗流程，了解實驗要注意的事項，可以提前避免，并消除隱患；縮短實驗時間及空間：焊接實驗過程要經過焊接工件的清洗、打磨、烘干、利用焊接夾具夾持工件，調整焊槍焊接角度及編制焊接工藝程序等若干個實驗環節，耗費時間較長，而焊接虛擬仿真系統能夠大大縮短實驗前期準備的時間。

3 結語

新工科背景下材控專業實踐教學模式的改革建設是一個長期的過程，高校需要加強實踐教學工作的改革與創新，提高學生創新精神和動手能力，這樣有利于順應時代的發展，培養出更多材控專業的高素質應用型人才。