“新工科+專業認證”背景下金屬工藝學課程的改革與實踐

●夏春艷 董 海 李清臣 孫鵬飛 劉士斌

隨著科技的變革和發展，世界的經濟模式發生了翻天覆地的變化。為了應對新一輪的科技革命和產業革命，滿足新興產業和新經濟對“新工科”人才的需求，“新工科”建設已成為我國高等工程教育的重要戰略行動。工程教育專業認證是國際通行的工程教育質量保障制度，也是提升國際競爭力的重要手段，其在高等教育質量保障與“新工科”人才建設方面發揮著越來越重要的作用，高等院校開展相應的工程教育專業認證并建立多樣化、個性化的工程教育培養模式是高等教育邁向國際化和提升“新工科”人才教育質量的重要舉措。因此，高等學校在工程教育專業認證的理念下結合地方特色、專業特點、課程特點開展新工科建設的探索與實踐勢在必行。

地方高校肩負著發展地方經濟的重要使命，對工程應用人才的培養起著重要作用，佳木斯大學材料學科是具有鮮明地方特色的工科學科，在“新工科+工程教育專業認證”雙重背景下對材料學科的人才培養、教學內容與教學體系模式等提出了更高的要求和挑戰。而專業基礎課是連接基礎課與專業課之間的一座橋梁，覆蓋范圍廣，新工科和專業認證理念的滲透起著至關重要的作用。因此，為使材料類專業基礎課的教學環節能更好地適應“新工科”建設與“工程教育專業認證”的要求，本文以材料學科的金屬工藝學專業基礎課程為例，結合專業和課程特點、學校人才培養理念及“新工科”產業的發展需求，以OBE為導向，提出了專業基礎課程改革的思路和做法。

一、課程的特點與問題

佳木斯大學材料成型及控制工程專業是筆者所在的佳木斯大學第一個通過工程教育專業認證的工科專業，金屬工藝學課程為該專業的學科基礎課，也是所有工科專業必修的專業基礎課程。

在當前新工科的背景下，培養符合工程教育專業認證要求的專業技術人才是所有高等學校教師的共識，但在現今大環境影響下，學生更易于接受即時信息和快消費知識，而難以接受和掌握專業基礎課這種覆蓋性廣、理論性強、關聯性高的專業性知識，因此，“新工科+工程教育專業認證”背景下的專業基礎課教學仍存在著諸多需要解決的問題。結合國內外的專業基礎課教學改革的現狀及筆者多年來從事材料類專業基礎課的教學實踐，目前面臨的主要問題如下：

（一）課程目標的設置與達成問題

課程目標的設置只考慮了知識目標的實現，忽視了能力目標、育人目標的實現，不符合工程教育專業認證和新工科的培養理念，課程目標的達成不能很好地實現評價反饋和持續改進。

（二）課程內容與新工科要求相匹配的問題

專業基礎課理論性強，知識抽象且枯燥，缺乏工程技術應用的前沿教學內容，缺乏交叉學科的理論支撐，不能與時俱進。

（三）理論與實踐的融合問題

課程多以理論教學為主，缺少實踐教學；學生向往高、精、尖技術，但專業基礎較薄弱，動手能力差，形成想法與現實的矛盾，難以將其僅有的一些理論知識與實踐應用聯系起來并指導實踐應用。

（四）專業基礎課與思政教育的融合問題

工科教學更注重專業教學目標的實現，常忽視課程所蘊含的育人功能，而專業基礎課程設置在高中與大學的銜接階段，此時學生處于心理和生理的疲勞期、迷茫期，巧妙地將專業基礎課知識與思政教育有機融合，確立知識傳授與價值觀塑造相結合的教學理念，有助于幫助學生樹立正確的“三觀”。

（五）課程評價方式單一，難以實現“持續改進”。

課程評價只注重期末考核結果，忽視學生能力的培養和提高，不能反映學生的學習情況和狀態，不能針對發現的問題進行有效的持續改進。

二、課程改革的思路與方法

（一）設置課程目標，規劃課程目標達成路徑

結合地方特色和行業對人才的需求，依據“新工科”和“工程教育專業認證”的培養理念設置課程目標，具體的目標如下。

課程目標1：學習和掌握金屬切削加工的基礎知識和工藝方法，并能分析金屬液態成型及質量控制復雜工程問題（與畢業要求1.3對應）。

課程目標2：通過金屬切削加工的基本原理，指導零件加工工藝方案的確定，正確地運用金屬切削加工的基本理論進行合理分析，評價專業工程實踐（與畢業要求6.1對應）。

（二）改革知識體系，更新教學內容，優化教學結構

為了有助于學生對理論知識的理解和掌握，立足國際工程教育認證標準、行業發展和工程實際，將金屬工藝學冷加工部分課程內容設置為“一主線三模塊”的知識體系，以典型零件的加工為主線，將知識劃分為金屬切削基礎知識、零件加工方法及方案的確定、零件加工工藝過程的擬定三大模塊，這樣不僅方便學生對課程有個清晰的了解，而且可以針對重點內容集中講解、有的放矢。

結合學科前沿和新工科知識，與時俱進地更新教學內容，例如在講解金屬切削機床時，增加智能機床的前沿內容，采用由傳統機床——數控機床——智能機床分層次逐層遞進的方式推進教學內容，讓學生體會到從“傳統”到“數控”再到“智能”不僅是技術發展的大趨勢，也是行業對當前經濟發展的必然響應，從而調動學生對經濟和行業發展的參與意識與代入感，激發學生對知識的渴望，實現課程內容與行業發展同步。

將傳統的90分鐘課堂講授形式進行結構優化，整合為5分鐘提問+75分鐘講授+10分鐘討論的課堂教學形式，采用提問式、互動式、啟發式、鼓勵式教學方法，改變以教師為主的課堂教學模式，使學生由“被動接受”轉變為“主動索取”，實現以學生為中心的教學理念。

（三）加強理論與實踐的融合，創建多元化的實踐平臺

為培養學生的創新意識和解決實際問題的能力，結合課程特點開展實踐教學，創建多元化的實踐平臺。首先，根據課程的主線，在課程開始時就以給定零件的加工工藝方案擬定為題給學生下達課程大作業，學生以3~5人為一組選取不同的零件完成其加工工藝方案擬定，整個過程中采用教師指導、學生討論協作的方式完成，學生根據課程的進度完成相應的任務，任務完成后采用答辯的方式展示其成果。通過本次訓練不僅加深了學生對課程知識的理解和掌握，而且可以引導學生利用知識解決具體問題，并提高彼此之間的協作與溝通能力。其次，針對學有余力的學生積極引導學生以課程模塊為基礎，組織學生申報大學生創新創業訓練項目，選題可以是教師指定或學生自擬；同時積極指導學生參與諸如鑄造工藝大賽等各種學科競賽，全面提升實踐能力。最后，課程與金工實習相結合營造真實的實踐環境，實現產教融合。

（四）優化思政設計，挖掘思政元素

以適當的切入點，將思政內容與課程內容相結合，構建知識傳授與素質培養同向同行的教學體系。結合金屬工藝學課程主要從以下幾個方面融入思政內容。

1.結合中國制造的典型案例激發學生的家國情懷，樹立社會責任感。例如，在介紹刀具材料時可以引入“筆尖鋼”的典型案例，強調由我國專家研發出的“超易切削鋼絲”，其所有技術參數均遙遙領先，實現了我國圓珠筆頭原料的國產化，通過此案例可極大地激發學生的家國情懷及社會責任感。

2.以實踐訓練培養學生的協作意識、創新精神。金屬工藝學課程通過引導學生擬定給定零件的工藝方案為任務，以項目引導課程，在完成任務的過程中不僅學習了知識，而且很好地培養學生的協作精神、溝通能力及創新意識。

3.借助辯證思維挖掘思政元素，幫助學生樹立正確的世界觀。金屬工藝學課程內容中蘊含著許多辯證唯物主義思想，結合課程內容挖掘并傳播其思想，有助于學生世界觀的形成。例如，在介紹加工方案選擇的原則時，強調既要考慮多方面因素，又要主次分明，可引申出“整體觀”和“主要矛盾”的思想，另外，在介紹砂輪的特性時，可由砂輪所具有的自銳性引出“自我否定”的思政觀，推陳出新，揚棄發展。

4.引入故事，運用榜樣的力量，培養學生的職業精神，實現價值引領。例如在介紹車削加工時，以故事的形式引入大國工匠王陽，他以三尺車床為陣地，31年參與“神州飛船”關鍵部件的生產工作，所交付的全部產品均一次交驗成功。通過故事學生可以深刻地體會出“三百六十行，行行出狀元”，從而培養學生的敬業精神和工匠精神。

5.提高教師的思政素養和專業素質，言傳身教，實現行為引領。教師的職責不僅教書還要育人，而教師的行為規范對學生來講是最好的教材和指引。

（五）構建以課程目標達成度為核心的多元化動態考核體系，建立質量保障持續改進機制

本課程主要采用平時考核和期末考核相結合的形式進行成績的評定，從多因素、全過程進行課程評價，實現動態評價。在評價過程中，首先從末考、課堂表現、記分作業、階段性測試、自主學習筆記幾個方面建立了考核與課程目標對應表，然后根據考核的各參考點建立課程達成度與課程目標對照表，根據課程目標的達成度，反映教學質量，分析教學過程中存在的問題，找出課程的“痛點”，并有針對性地提出改進的措施，建立質量保障持續改進機制，形成“閉環”管理。

三、改革的成效

2021年春季學期對2019級材料成型及控制工程專業學生進行了金屬工藝學課程的教學改革，2019級學生金屬工藝學課程目標1、課程目標2的達成度分別為0.816、0.750，均超過期望值0.6，說明課程目標與預期相比已經達成。2019級學生個體的課程目標達成情況為課程目標1未達到期望值的同學有8、15號同學；課程目標2未達到期望值的同學有12、14、15、20、21、30、34和54號同學。從結果看，少數學生基礎知識類試題分值較低，說明學習不認真，態度存在問題；綜合應用類試題，普遍得分較低，說明學生的實際應用能力有待提高。從整體來看，大部分同學的成績均達到期望值，說明學生的學習效果較好，能運用所學的知識解決實際問題，但仍有部分學生在學習過程中付出的時間和精力不夠，導致分數偏低。

依據上述結果及分析，2022年春季學期及時進行了改進，調整了教學方法，教學中有針對性地進行提問、討論，授課過程中注重結合具體實例，同時及時了解學生學習方面的困難，對于個別后進的學生加強督促和指導，最終，2022年春季學期2020級學生金屬工藝學課程目標1、課程目標2的達成度分別為0.836、0.770，比上一年度有了一定的提高，達到了持續改進的目的。

四、結束語

借助新工科及工程教育專業認證理念，從教學目標、教學內容、教學實踐、課程思政、考核方式等方面對金屬工藝學課程進行改革，不僅夯實了學生的專業知識，鍛煉了學生的實踐應用能力，而且開闊了學生眼界，提高了學生解決復雜工程問題的能力，有益于培養學生新工科的意識。