新工科背景下材料成型與控制工程專業實踐教學改革分析

劉娟 王菲

摘 要： 實踐教學在高職院校培養專業人才中發揮著重要的作用，新工科背景下高職院校更應該理論與實踐并重，推動實踐教學體系改革。以高職材料成型與控制工程專業為例，從實踐教學內容、教學平臺等角度分析了現階段實踐教學存在的問題。結合高職院校學生的特點、新工科建設背景以及實踐教學改革的需要，探討了材料成型與控制工程專業實踐教學改革的思路，希望能為培養出優秀的技術人才提供更多的依據。

關鍵詞： 材料成型與控制工程專業 實踐教學 新工科 教學改革

中圖分類號： G64文獻標識碼： A文章編號： 1679-3567（2024）01-0061-04

在全球化背景下，世界各國的競爭本質上是人才的競爭，為了落實我國創新驅動發展戰略、“一帶一路”倡議，職業院校應該改變過去人才培養的理念與方式，以新的教學手段、育人模式培養出大批新興工程科技人才。新工科要求高職院校課程教學要從學科導向轉向，以產業需求為導向，要逐步轉向支撐引領以及跨界交叉融合，要樹立創新型、綜合型、全周期的工程教育新理念。但因為不同高職院校的辦學歷史以及教育資源有著一定的差距，加之學校部分管理者對于新工科以及專業實踐教學改革的研究認識不足，所以在推進各專業實踐教學改革過程中還存在著一些問題。基于此，本文對新工科背景下材料成型與控制工程專業實踐教學改革的問題與思路進行了分析。

1 材料成型與控制工程專業實踐教學的主要問題

1.1 實訓教學的內容落后

材料成型與控制工程專業的實踐教學很大程度上依賴于材料科學與工程學科，專業理論教學以及實踐教學為緊密貼合學生專業發展的需要以及當地產業發展現狀，所以很容易使學生在校內外實訓和實習過程中出現理論與實踐脫節的情況。

很多材料成型與控制工程專業的實踐教學內容是由教師結合已有的教育資源和教學環境進行設計的，部分實踐教學內容之間的連貫性與遞進關系有待提升。新工科背景下高職院校的教育教學與人才培養必須適應以新技術、新業態、新產業、新模式為特點的新經濟發展，要積極探索將新興工科與傳統工科相結合的新結構。從現實情況來看，傳統的工廠見習和常規的實訓內容落后于地方產業發展的步伐，而且絕大多數高職學生對傳統工業生產過程的學習興趣、參與實踐教學活動的積極性有待提高。可以說，材料成型與控制工程專業實踐教學的內容已經難以滿足地方產業發展和學生個性化發展的需求，直接影響了實踐教學的效果[1]。

1.2 實踐教學平臺建設滯后

一些學校由于資金不足或缺乏專業的人才，材料成型與控制工程專業實踐教學平臺建設相對滯后。該實踐教學一般需要在專業的實驗室進行，但許多實驗室只能完成合金制備、拉伸與壓縮性能測試等較為簡單的實踐教學和實驗，無法實施一些較為精密的實驗操作以及實踐教學。

新工科背景下，高職院校材料成型與控制工程專業實踐教學應該從專業分割轉向跨界交叉融合，要打造具有國際競爭力的工程教育質量，這對學校實踐教學平臺建設提出了更高要求，而目前學校實踐教學平臺建設情況難以滿足新時期專業實踐教學的需要。

1.3 教學手段單一

現階段材料成型與控制工程專業實踐教學大多以教師講解、展示，學生模仿、自主或合作動手操作與探究為主，這種單一的教學模式很容易使學生喪失學習的興趣。在這一過程中，教師大多是在實踐教學環節單向為學生灌輸實踐教學的重點內容、技術操作的重難點，不重視與學生之間的互動，也未能積極引導學生自主或合作進行探究性學習，多數學生處于被動學習的狀態。

新工科要求高職院校在專業實踐教學過程中要積極探索工程教育人才培養的新模式，要建立創新型的工程教育理念。在教學過程中，更應該以新的教學手段引導學生勇于創新，激發學生對實踐教學活動的興趣，進而提高教學效果，但目前單一的教學手段難以實現這一目標。

1.4 校內外實訓安排與評價不合理

目前材料成型與控制工程專業實踐教學的銜接有待改善，尤其是校內外實踐教學活動的銜接力度有待提升。許多專業性較強的校內實訓活動大多是在二年級才開展，而校外實訓安排則在二年級下學期或者三年級開展，校內外實訓內容銜接不到位以及設計不合理，很大程度上影響了學生對于校內外實踐學習活動的興趣，也難以通過連貫性的校內外實踐教學活動不斷提高自身的專業水平。

在實踐教學評價方面，現有的評價大多是以實踐教學報告或者個人操作效果進行，這種單一的評價方式，難以全面反映學生實踐學習的效果，尤其是對于學生創新能力、解決復雜工程問題能力的考核力度不足，這是新工科背景下推進實踐教學體系改革必須要解決的問題[2]。

2 新工科背景下材料成型與控制工程專業實踐教學改革思路

2.1 優化實踐教學內容

理論教學與實踐教學相互影響，材料成型與控制工程專業學生只有在充分掌握理論教學內容的基礎上學習實踐教學，才能夠做到理論與實踐并重，理論是指導學生學習實踐教學內容、開展實驗操作的前提。因此，學校和教師在優化實踐教學內容前，也應該適時調整理論教學的內容。新工科是響應國家戰略需求、培養大批新興工程技術人才的重要教育方針，在這一背景下，材料成型與控制工程專業的理論教學與實踐教學都應該突出工程應用背景，教師在進行理論教學過程中，應該結合當前產業發展的現狀適時補充理論教學的內容。在此基礎上，教師還應該進一步優化實踐教學內容。新工科實踐教學體系的構建如圖1所示。

針對實踐教學內容落后于地方產業發展現狀、理論與實踐教學脫節的問題，教師應該積極地與地方企業進行合作與交流，了解地方產業發展現狀、企業對相關產業技術人才需求的變化，將部分實踐教學的內容進行調整，如將鉗工技術與車工技術進一步調整為鑄造、焊接與鉗工三大模塊，將變速箱設計內容可以調整為成型模具設計，并且進一步增加實訓課程的課時，從而加強實訓教學內容與理論教學內容之間的關聯、實訓教學內容之間的遞進性[3]。學校還可以通過引入企業部分材料與成型制品的生產過程項目，幫助學生了解生產現場的生產流程和生產實際復雜環境，了解行業內新的材料成型工藝與產品生產過程，掌握鍛造、塑料制品，成型等工藝、設備與模具的基礎知識以及安全生產常識，使材料成型與控制工程專業實踐教學能夠和地方產業發展的速度同步。

2.2 加強實踐教學平臺建設

實踐教學平臺在材料成型與控制工程專業實踐教學中發揮著重要的作用，是提高學生創新實踐能力的重要載體，是督促學生將理論應用于實踐環節的重要途徑。因此，學校應當加強材料成型與控制工程專業實踐教學平臺的建設。結合新工科對人才培養質量、教育教學手段以及實踐育人體系的新要求，學校與教師應該進一步整合教育資源，打造互促式的實踐教學平臺，包括基礎實踐教學平臺（基礎實驗室）、自主開發創新設計實驗室、創新創業科技競賽平臺[4]。

其中，學校對于較為基礎的實踐教學實驗室，要結合新工科人才培養的要求、材料成型與控制工程專業新的實踐教學內容，按照創新性與綜合性的要求對基礎實驗室內的設備進行升級，進一步優化基礎實踐教學平臺環境，使師生可以利用這一基礎實踐教學平臺實現實踐教學內容由單一型向綜合型轉變，實踐教學方法由示范型向探究型、開發型轉變。

新工科背景下學校也要重視自主開發創新設計實驗室建設，這一類型的實踐教學平臺，主要是培養學生創新創業能力，使學生能夠更好地將理論應用于實踐教學環節，引導學生掌握行業內最新發展趨勢、理念、模具與產品成型工藝。可以根據材料成型與控制工程專業實踐教學的內容，進一步細分為機械綜合傳動實驗平臺和虛擬仿真實驗平臺。其中機械綜合傳動實驗平臺以常見材料與工藝成型生產過程及常用的生產設備，傳動裝置為基礎，按照結構功能進一步劃分與重組設計，使學生能夠在實踐教學的過程中研究機械組成與運動原理，方便學生直接觀察機械傳動系統的組成及特點，掌握有關生產工藝及設備控制技術。虛擬仿真實驗室主要是考慮到部分實際設備難以直接提供給學生進行實踐操作，在一定程度上可能會影響實踐教學的效果，因此在這一實驗室內可以借助虛擬現實技術及專業的設備，提供軟硬件基礎條件，提高學生對新型或復雜設備的實際操作能力，以及分析、解決實際問題的能力[5]。

新工科背景下，學校應當樹立創新型與全周期的工程教育理念，重視培養學生創新創業能力，為學生打造創新創業科技競賽平臺。高職院校在打造這一實踐教學平臺的過程中，應該積極地與地方企業合作，利用校企合作與產教融合契機進一步優化校內外教育資源配置情況，利用校內或者企業的實驗室，搭建這一科技競賽平臺，以企業的技術改造或產品開發為活動主題，設計與組織科技競賽，探索以賽促學、以賽代練的實踐教學模式。這種競賽活動能夠提高學生對行業最新技術與實踐內容的認識，引導學生明確專業發展的方向，提高學生實際技術操作水平與創新創業能力。通過這種實踐教學體系，極大地提升了當前畢業生的就業競爭力。表1為2020—2022年該專業畢業生的就業情況。

2.3 探索多樣化的教學方式

材料成型與控制工程專業實踐教學應該堅持理論與實踐并重，為了達到新工科背景下人才培養的要求，教師在實踐教學過程中更應該創新教學手段，利用多樣化的教學手段、先進的信息技術，激發學生的學習興趣，降低學生學習的難度，提高實踐教學的效果。考慮到材料成型及控制工程專業內容較為復雜，而且隨著國內制造業向自動化與智能化的方向發展，實踐教學內容更應該與產業發展方向和企業生產對接，要與鑄造精密成型模具、焊接自動化等教學內容銜接起來，這些教學內容體現了專業知識與技能的深度與廣度。同時，教材中的實踐教學內容與企業的實際情況存在一定的差距，部分學生也存在著理論與實踐相脫節的情況，因此教師在教學過程中可以考慮應用3D打印技術建立模型，與學生一同快速有效簡化生產單個產品的流程，聯合虛擬現實技術可視化演示模具設計與制造、零件裝配過程[6]。尤其是對于一些較為復雜的實踐教學內容，教師可以借助3D打印技術制造較為復雜的教具與教學模型，以避免學校花費大量的資金購置模具等設備。借助3D打印制造的教具模型，能夠幫助學生提高對實踐教學內容的認識，能夠在線分析模具設計與制造的流程、問題；也便于師生共同驗證設計可行性與結果，能夠增進師生之間的雙向互動，讓學生在合作探究的過程中掌握專業技能與理論。

在教育信息化的背景下，高職教師還應該積極推進信息技術與課程教學相結合，例如：引入微課以及混合式教學模式，讓學生在實訓課前通過微課視頻進行預習，師生在課堂上能夠有更多的時間進行探究性學習與實踐操作，這也是提高學生自主學習能力、實踐教學效果的重要教學手段。

2.4 優化校內外實訓安排以及評價機制

針對校內外實訓銜接不到位的情況，學校應該進一步調整實訓課程的設置，對于電工電子實訓等較為基礎的實訓課程，應該放在一年級完成，提高學生對專業的認識，幫助學生掌握最為基礎的專業技術。對于鍛造工藝及模具設計等專業性與綜合性較強的實訓課程，應該將其安排到二年級至三年級，這類課程的實訓教學是單一性的實踐教學階段，對于學生未來深造具有重要的影響，是培養學生綜合實踐能力的重要途徑。而校外實訓實習、畢業設計作為綜合實踐教學活動是基礎實踐教學活動與專業實踐教學活動的最終體現，也是檢驗學生專業實踐能力強弱的重要環節，通過打造這種相互關聯的三層結構式實踐教學體系，能夠加強校內不同年級的實踐教學活動以及校內外實踐教學活動的銜接[7]。

在評價方法上，教師更應該側重于對學生的過程性評價，要摒棄傳統做法（即以實踐教學報告、答辯等終結性評價作為唯一評價標準的做法），要與學生在實踐教學過程中合作學習的態度、創新能力、解決復雜工程問題的次數與效果等作為學生過程性評價的內容，使教學評價能夠更側重于學生在實踐教學過程中創新性與可塑性的評價，督促學生不斷進步。

3 結語

新工科背景下材料成型與控制工程專業實踐教學中，學校與教師要更新人才培養與實踐教學的觀念，要準確認識到現階段實踐教學在教學內容、教學手段與教學平臺等方面的局限性，利用校企合作契機，增進與企業之間的溝通與交流，從而進一步優化實踐教學內容，加強校內外實踐教學平臺與評價機制建設，教師更應該探索多樣化的教學手段，激發學生的學習興趣，提升實踐教學的效果。

參考文獻

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