無機非金屬材料工程專業(yè)綜合實訓課程教學創(chuàng)新改革

摘" 要：《中國制造2025》提出建設制造業(yè)強國，創(chuàng)新是關鍵，人才是根本。綜合實訓課程肩負著無機非金屬材料工程實踐創(chuàng)新人才培養(yǎng)的使命。針對實訓教學中學生存在的“專業(yè)情懷、使命、擔當意識不強，專業(yè)理論轉化成綜合實踐創(chuàng)新能力不足，專業(yè)思維能力不能迅速適應崗位要求”等問題，團隊依托該地區(qū)瓷藝非物質文化遺產(chǎn)，秉承“以訓明理、以訓賦能、以訓育人——三訓鑄器”教學理念，創(chuàng)建“任務驅動-自主探究-高階挑戰(zhàn)”教學模式，構建“共情-內(nèi)化-重塑-踐行”思政育人體系，創(chuàng)設產(chǎn)學研融合教學情境，旨在打造“五步六融合”實訓課堂，弘揚中國優(yōu)秀傳統(tǒng)文化、傳承工匠精神、培養(yǎng)新工科背景下中國制造實踐創(chuàng)新人才。創(chuàng)新成果為工科同類課程提供教學范式，在兄弟院校同類專業(yè)中發(fā)揮示范引領作用，并得到產(chǎn)業(yè)界一致好評。

關鍵詞：新工科；產(chǎn)教融合；綜合實訓；無機非金屬材料工程；實踐

中圖分類號：G640" " " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2096-000X（2023）29-0144-05

Abstract： \"Made in China 2025\" proposed building a manufacturing power， innovation is the key， talent is fundamental.This course shoulders the mission of cultivating innovative talents in inorganic non-metallic materials engineering practice. There exist the following problems： The students \"professional feelings， mission， sense of responsibility is not strong. The professional theory into a comprehensive practical innovation ability is insufficient. The professional thinking ability can not quickly adapt to the job requirements. The teacher team relies on the region porcelain intangible cultural heritage andadheres to the teaching philosophy of \"understanding the truth， increasing their ability， cultivating talents， and eventually growing into talents with good quality and noble soul\". We create a \"task-driven-independent inquiry-high-level challenge\" teaching model， build \"empathy-internalization-remodeling-practice\" ideological and political education system， create a teaching situation of industry-university-research integration. The aim is to create \"five steps six fusion\" training classroom， carry forward China 's excellent traditional culture， inherit the spirit of craftsmen， and cultivate innovative talents of Chinese manufacturing practice under the background of \"new engineering\". The innovative achievements have provided a teaching paradigm for similar engineering courses， played a leading role in the demonstration of similar majors in brother colleges， and received unanimous praise from the industry.

Keyword： new engineering; integration of production and education; comprehensive training; inorganic non-metallic materials engineering; practice

基金項目：內(nèi)蒙古自治區(qū)教育教學改革重點項目“面向區(qū)域產(chǎn)業(yè)需求的‘產(chǎn)教融合雙循環(huán)’無機非金屬材料工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究”（JGZD2022014）；內(nèi)蒙古自治區(qū)研究生教育教學改革項目“基于數(shù)智企業(yè)管理思維提升的工商管理場景化教學模式研究”（JGCG2022085）；內(nèi)蒙古工業(yè)大學課程建設項目“《無機非金屬材料工程綜合實訓》”（NEC2020002）；內(nèi)蒙古工業(yè)大學校級優(yōu)秀教學團隊項目“基礎理論與實踐能力雙高型無機非金屬材料工程專業(yè)課程教學團隊”（無編號）

第一作者簡介：滕英躍（1976-），男，漢族，山東萊州人，博士，教授，博士研究生導師，副院長。研究方向為無機非金屬材料工程。

*通信作者：王威（1977-），男，蒙古族，遼寧錦州人，講師，教務中心主任。研究方向為無機化學。

無機非金屬材料工程專業(yè)綜合實訓是面向本專業(yè)四年級本科生開設的專業(yè)核心課程，是材料科學基礎、無機非金屬材料工學等課程的后續(xù)課程，是對非金屬材料理論知識的系統(tǒng)應用與深化。基于《中國制造2025》和新工科對工程實踐創(chuàng)新人才培養(yǎng)要求[1]，課程旨在通過基本工程研究方法的實踐，讓學生系統(tǒng)掌握材料制備基本規(guī)律與研究方法，具備獨立工程技術分析、設計和運用等實踐創(chuàng)新能力，提高工程思維、工程素養(yǎng)與解決復雜工程問題能力，增強工程師責任與使命，情系中國制造，為制造業(yè)“三步走”提供人才支撐（圖1）。

一" 教學“痛點”問題及成因分析

（一）" 教學痛點問題

1" 專業(yè)情懷、使命、擔當意識不強

學生專業(yè)情懷和使命感不強，不愿到生產(chǎn)制造一線，在工作中缺乏責任心和擔當意識。

2" 專業(yè)理論轉化成綜合實踐創(chuàng)新能力不足

學生有實踐，但是創(chuàng)新能力弱，將理論轉化為解決實踐問題的高階能力不足，無法有效應對工程實踐未知與復雜問題。

3" 專業(yè)思維能力不能迅速適應崗位要求

學生專業(yè)思維能力訓練弱，難以促進高階專業(yè)思維形成，崗位勝任力不強。

（二）" 成因分析

1" 課程思政與綜合實訓過程脫節(jié)

課程思政與實訓內(nèi)容結合不緊密，導致學生缺乏專業(yè)自信和責任意識、缺乏揭示自然規(guī)律的熱情，育人效果不突出。

2" 實訓環(huán)境與產(chǎn)業(yè)環(huán)境融合度低

原有實訓課程缺乏材料制備完整性，與產(chǎn)業(yè)環(huán)境融合度低、缺乏對科學規(guī)律的系統(tǒng)挖掘，無法提高學生綜合實踐能力。

3" 實訓任務與產(chǎn)業(yè)實際需要脫節(jié)

原有實訓課程缺乏對新材料、新工藝、新技術等前沿熱點領域的探索和拓展，不能滿足學生個性化發(fā)展和產(chǎn)業(yè)人才需求。

二" 創(chuàng)新的理性認識與思路

（一）" 創(chuàng)新的理性認識

傳統(tǒng)實訓類課程由于上述三種脫節(jié)現(xiàn)象，產(chǎn)生了“以教師為中心”“教學模式陳舊”“師生交流少”“重驗證輕情境”“重現(xiàn)象輕創(chuàng)新”“重知識輕思維”等不足，進而學生學習出現(xiàn)3個痛點問題。根據(jù) “實用主義教育觀”，學習者成長應在真實環(huán)境中以“經(jīng)驗”為內(nèi)容，以“做中學”為方法[2]，以“學生中心”為宗旨。為滿足新工科人才需求，必須將傳統(tǒng)教學模式向“任務驅動-自主探究-高階挑戰(zhàn)”變革，將綜合實訓過程與課程思政相結合、與產(chǎn)業(yè)環(huán)境相結合、與產(chǎn)業(yè)實際需要相結合。

（二）" 創(chuàng)新思路

基于學生“痛點”問題及其成因，本課程依托本地區(qū)省級非物質文化遺產(chǎn)——清水河瓷藝，以“實用主義教育觀”為指導思想，建立綜合實訓教學生態(tài)系統(tǒng)，將課程目標、課程內(nèi)容、教學模式、課程思政、教學環(huán)境和評價體系6部分有機融合，以“任務驅動-自主探究-高階挑戰(zhàn)”教學模式，秉承“三訓鑄器”育人理念：以訓明理-善事利器、以訓賦能-鑄己成器、以訓育人-君子不器，培養(yǎng)新工科背景下中國制造實踐創(chuàng)新人才（圖2）。

三" 創(chuàng)新的探索與實踐

針對教學中的痛點問題，采用“優(yōu)化課程目標、重構課程內(nèi)容、創(chuàng)新教學模式、創(chuàng)建多維思政、升級教學環(huán)境和改革評價體系”等創(chuàng)新舉措。

（一）" “三訓”教學理念優(yōu)化課程目標

為解決課程“重驗證輕情境、重現(xiàn)象輕創(chuàng)新、重知識輕思維”問題，團隊秉承“三訓”教學理念，以“善事利器”“鑄己成器”“君子不器”育人目標為指導，優(yōu)化課程目標：培養(yǎng)具有較高實踐創(chuàng)新能力、專業(yè)思維能力，具有責任、使命與擔當意識的無機非金屬材料工程一流人才（表1）。

（二）" “五步六融合”重構課程內(nèi)容

針對課程教學中痛點問題，以“舊知激活、經(jīng)驗更迭、重塑經(jīng)驗”為課程內(nèi)容設計路徑，通過“五步六融合”重構教學內(nèi)容。

以“六融合”重構教學內(nèi)容：①結合地區(qū)瓷藝非遺，弘揚傳統(tǒng)文化，傳承工匠精神；②依托橫向課題設置前沿實訓題目，滿足產(chǎn)業(yè)對人才高端需求；③獨立完成材料全過程制備，系統(tǒng)化專業(yè)思維；④課程思政貫穿始終，培養(yǎng)學生專業(yè)責任感和對科學規(guī)律的探索熱情；⑤跨專業(yè)合作培養(yǎng)學生的合作意識、拓寬知識結構；⑥拓展訓練開闊學生視野、培養(yǎng)科學精神。

以“五步學習法”為指導，于工程情境中內(nèi)化已有理論知識，解決來自工程場景的真實問題，啟發(fā)學生技術選擇和參數(shù)設計，確定具體工藝方案并實施，最終驗證設計思想，通過螺旋式認知和持續(xù)改進，實現(xiàn)知識內(nèi)化，創(chuàng)新能力、思維能力提升。

（三）" 創(chuàng)建“任務驅動-主動探究-高階挑戰(zhàn)”教學模式

針對學生學習痛點，團隊創(chuàng)設“任務驅動-自主探究-高階挑戰(zhàn)”教學模式，設置17項教學活動，9項支撐（表2）。課前任務驅動：教師將學習任務和MOOC等資料發(fā)布給學生，并提出思考題，要求學生制定設計方案。學生通過觀看教學視頻、閱讀資料、組內(nèi)交流，掌握實訓內(nèi)容的原理和實驗方法，熟悉實訓操作過程，制定設計方案。課中自主探究：學生自主完成實訓內(nèi)容，討論實訓結果；教師點評實訓過程，并講解機理及影響因素，引導學生向更深層次探究。課后高階挑戰(zhàn)：學生自主完成復雜高階任務的設計、制備、表征等，總結實訓結果，完成實訓報告，進而實現(xiàn)材料制備規(guī)律的內(nèi)化，培養(yǎng)實踐創(chuàng)新和思維能力。

（四）" 創(chuàng)建“多維一體以訓鑄魂”思政模式

針對課程思政與綜合實訓過程融合度低，設置“科學精神、科學方法、人文情懷、專業(yè)責任”4個模塊實現(xiàn)思政育人[3]。

針對課程中缺少工程倫理、專業(yè)精神等價值塑造元素的融合，設置“科學精神、科學方法、人文情懷、專業(yè)責任”4個模塊實現(xiàn)思政育人（表3）。共情：以案例激發(fā)專業(yè)興趣、專業(yè)信心、民族自豪感；內(nèi)化：以實踐吸引、啟發(fā)、調(diào)動主動性，以教師和專家人格魅力感染學生，真正把核心價值觀內(nèi)化于心；重塑：多維育人使學生重塑專業(yè)情懷和使命感，樹立責任心和擔當意識，迸發(fā)揭示自然規(guī)律的熱情；踐行：“70年校慶”校園風景瓷板畫作品展等踐行愛黨愛國愛校情懷。

（五）" 創(chuàng)建立體化教學環(huán)境

以“學習平臺、簡單場景、復雜情境”為設計思路，創(chuàng)建線上、線下，校內(nèi)、校外立體化教學資源。

以橫縱向科研課題為實訓題目，產(chǎn)業(yè)情境滿足學生個性化和前沿需求；工程研究中心等實驗室保障學生自主探究和高階挑戰(zhàn)；導師、行業(yè)專家、跨專業(yè)合作，為探究、挑戰(zhàn)提供技術支持；MOOC為學生提供認知平臺，自建的案例資源庫檢索交流平臺提供了豐富的典型案例資源等；公眾號等交流平臺促進師生、生生交流分享；雨課堂建立了師生課前-課上-課后的良好溝通，即時反饋。

（六）" 改革評價體系

構建以形成性評價為主體的基于多目標、全過程、多角度的綜合評價體系。

設置3個階段節(jié)點考核：考核量表保證了標準的一致性，完成即時、實時、適時反饋；學生成績由學生自評、互評（50%）和教師考評（50%）構成；考核量規(guī)在雨課堂發(fā)布（圖1），學生能夠即時改進學習目標達成度等存在問題；教師依托雨課堂完成慕課、視頻學習、討論和客觀題考核，能夠客觀、精準、即時把握線上線下學情，理性反思，動態(tài)調(diào)整教學，根據(jù)各考核結果分析，反思課程設置合理性、學生狀態(tài)及其原因，在保證課程目標達成的前提下，有針對性地精準幫扶有困難學生完成課程任務，對優(yōu)秀學生提供自擬課題平臺，引導其向更深入探究。

四" 創(chuàng)新成效與推廣應用

（一）" 創(chuàng)新成效

1" 育人效果

1）明理-專業(yè)思維能力提升-善事利器。學生能夠獨立發(fā)現(xiàn)、分析、解決生產(chǎn)中實際問題；考核標準中思維能力要素達到滿分人數(shù)明顯增加，專業(yè)思維能力提高。

2）賦能-學習成果顯著-鑄己成器。學生參賽獲獎51項，參與教師科研80人次，師生合作發(fā)表論文7篇，引用100多次；學生完成了“壓電陶瓷”等6類新型材料的制作，孵化大學生創(chuàng)新項目26項，授權專利4項，舉辦學生陶瓷作品展。

考核標準中實踐創(chuàng)新能力考核要素滿分人數(shù)明顯增加，學生實踐創(chuàng)新能力明顯提高。

3）育人-綜合素質提高-君子不器。學生學習興趣不僅僅局限在在本專業(yè)領域，還積極向其他領域拓展，如化工機器人、化工安全、環(huán)保等，學生完成20多個跨專業(yè)創(chuàng)新項目，參加50余項比賽，斬獲多個獎項。

綜合素質要素考核滿分人數(shù)明顯增加，學生綜合素質提高。

2" 課程建設效果

1）課程建設。完成了無機非金屬材料案例資源庫檢索交流平臺管理系統(tǒng)的設計，實現(xiàn)了課程資源共享，囊括生產(chǎn)案例庫、安全事故案、工程倫理、思政案、習題庫和自制微視頻6種課程資源；以實訓為核心的校級重點教改項目獲優(yōu)秀結題，并獲自治區(qū)級重點教學改革項目和新工科課程資助；獲得2022年第二屆全國高校教學創(chuàng)新大賽地方高校正高組三等獎；課程作品在內(nèi)蒙古工業(yè)大學70周年校慶中中舉辦陶瓷展，獲得廣泛好評。

2）團隊建設水平。團隊教師承擔16項各級教學改革項目，2020年獲批校級優(yōu)秀教學團隊，發(fā)表教學研究論文30余篇，引用200余次，獲各級優(yōu)秀研究成果“一等獎”“三等獎”等榮譽，團隊建設成果支撐專業(yè)獲批校級一流專業(yè)。

3）課程建設學生反饋。學生調(diào)查結果顯示專業(yè)認可度達97%、專業(yè)教師認可度100%、課程設置滿意度98%，90%以上同學認為課程能夠提升思維能力、實踐創(chuàng)新能力和專業(yè)情懷。

（二）" 創(chuàng)新成果的推廣應用

課程改革后在本校運行五年，學生以綜合實訓為依托完成6類作品，共計400余件。非18級學生與建筑學院協(xié)同完成的校園風景瓷板畫多學院展出，1 500余人次參觀，創(chuàng)新成果反響巨大。

學生實訓課程作品和創(chuàng)新成果獲得學校和同行認可，部分優(yōu)秀作品被校史館收藏。

課程負責人為學校教學委員會委員，多次在學校和部分學院進行交流講座，累計輻射740多人次，課程創(chuàng)新成果為多專業(yè)借鑒，校教發(fā)中心作為優(yōu)秀案例推廣。

200多名校友參觀了迎校慶陶瓷展，部分展品被校友收藏；青年教師參加全國教學創(chuàng)新大賽交流經(jīng)驗；課程交流QQ群、微信公眾號已關注1 000余人。

“任務驅動-主動探究-高階挑戰(zhàn)”的教學模式被同類專業(yè)及企業(yè)借鑒。2020—2022年為2家企業(yè)共培訓職工532人次；學生成績評價標準被內(nèi)蒙古先進陶瓷設計院采納為員工培訓標準；教學模式被內(nèi)蒙古化工協(xié)會、內(nèi)蒙古水泥協(xié)會、內(nèi)蒙古建筑職業(yè)技術學院借鑒并推廣；與煤田地質局等企業(yè)合作開發(fā)的五項實訓成果獲得業(yè)界應用。

參考文獻：

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