基于“卓越計劃”的材料成型及控制工程專業創新實踐教學體系構建

胡 志, 閆 洪, 艾凡榮, 劉東雷, 曹傳亮, 李 克

(南昌大學 機電工程學院, 江西 南昌 330031)

美國政府基于“學術的內涵不僅僅在于基礎研究,還需要建立起理論與實踐之間的橋梁”的教育思想,推出了“角逐卓越”計劃[1]。隨后各國政府也相應啟動和實施了卓越大學計劃,如法國的“IDEX計劃(卓越大學計劃)”[2]、德國大學的“卓越計劃”[3]、日本的“21世紀COE計劃”[4]、韓國的“BK21工程”[5]等。2010年,我國為貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要2010—2020年》,正式啟動“卓越工程師教育培養計劃”(簡稱“卓越計劃”),其內涵就是培養工程實踐能力和創新能力強的工程技術人才[6]。國內學者自“卓越計劃”提出伊始便開始了積極的研究與探索。林健[7]首先明確提出“卓越計劃”人才培養所需的課程體系應具有價值取向,其課程體系的構建應采用模塊化結構設計,并對以往專業課程體系進行整合與重組；張安富等[8]分析了美歐及中國卓越工程師的培養模式,明確了如何正確處理“卓越計劃”人才培養的4對關系,提出生源、教學、經費和政策是卓越工程師培養最重要的質量保障因素；辛勇等[9]通過改革工程專業課程設置、突出實踐課程、創新授課方式等方式方法,在國際交流合作的基礎上,實現學生綜合素質的提高。

基于“卓越計劃”的實踐與改革,各高等學校在專業理論教學方面已經日益成熟與完善。在“卓越計劃”的創新實踐教學環節,各高等學校積極開展實踐教學改革并取得一定成績,但與創新人才的培養目標仍有較大差距,如尚未建立與學生創新能力培養相適應的實踐教學體系[10-15]。我校材料成型及控制工程專業(以下簡稱“材料成型專業”)自2011年獲批進入教育部卓越工程師教育培養計劃國家試點專業后,圍繞“培養具有技術創新能力和工程實踐能力的優秀材料成型及控制工程技術人才”的培養目標,構建了“平臺+特色”的人才培養模式。在材料成型專業卓越工程師教學的實施和實踐過程中,合作企業提出更希望接收符合企業技術需求且創新實踐能力強的學生,從而對學生的知識結構、實踐動手能力、解決工程問題能力和創新能力等提出了更高的要求。為了滿足社會對材料成型專業創新型工程技術人才的迫切需求,完善和優化了“卓越計劃”創新實踐教學培養體系,注重基礎實踐能力和創新實踐能力的培養,依托基礎課程和專業課程的實踐教學平臺、創新創業項目平臺和大學生創新創業競賽3個平臺,將理論知識與實踐應用相結合、師資與工程實踐相結合、學校和企業相結合及創新實踐能力與考評機制相結合,從而構建了“一體系、二方面、三平臺、四結合”的創新實踐教學體系整體框架。

1 “一體系、二方面、三平臺、四結合”的創新實踐教學體系的構建

“卓越計劃”的內涵是培養工程實踐能力和創新能力強的工程技術人才。近年來,重理論、輕實踐的所謂“科學化”工科大學生的培養,導致工科大學生的工程實踐能力薄弱,設置的實踐教學內容與工程企業的需求不相適應[16]。我校材料成型專業基于工科專業創新實踐環節存在的問題,構建了“一體系、二方面、三平臺、四結合”的創新實踐教學體系,其基本框架如圖1所示。

圖1 “一體系、二方面、三平臺、四結合”的創新實踐教學體系框架

1.1 一體系

“一體系”即“卓越計劃”下材料成型及控制工程專業創新實踐教學培養體系。該體系的構建以學生個人實踐創新能力要求、合作企業要求及行業和國家需求為目標,優化了課程結構,調整了實踐教學形式與內容,完善了材料成型專業“卓越班”實踐教學方案,突出了本專業大學生實踐能力和創新能力的培養。該體系由3大模塊組成：

(1) 通識教育模塊。要求學生具備本專業的基礎理論知識、全局觀點和開放思維,為后續課程學習奠定堅實基礎。

(2) 專業選修模塊。分為液態成形、塑性成形、塑料成型、焊接等4個專業方向,針對學生個性化學習需求,在學生自主選擇的前提下以課程群模式提供多種模塊化選擇,強調學生在某一專業方向上學習的系統性。同時,對專業方向模塊課程和相關實踐的設置要充分考慮“卓越計劃”合作企業的技術需求,著重強化有關專業方向的基礎知識教學和創新實踐能力培養。

(3) 實踐創新模塊。在保證通識課程和專業課程學習的前提下,新增了創新創業類學分及大學生創新科研訓練項目等創新實踐環節。將“卓越計劃”學生的第7和第8學期,分為崗位培訓、轉崗實習、項目培訓和項目實踐4個階段。

通過材料成型及控制工程專業創新實踐教學培養體系的構建,學生的創新實踐課時在課程總學時中的比重大幅增加,學生的創新精神、實踐能力、創新創業能力得到顯著提高。

1.2 二方面

“二方面”一是基礎實踐能力培養,二是創新實踐能力培養。

基礎實踐能力培養包括軍事技能訓練、大學物理、電工電子實驗與實習、工程力學等通教課程基礎實驗；液態成形、塑性成形、塑料成型、焊接等4個專業方向的專業基礎實驗、技能實習、專業實訓、課程設計等。創新實踐能力培養包括創新創業基礎課程、創新科研訓練項目、省級及以上學科創新創業競賽、企業項目培訓與實訓等。

新版材料成型及控制工程 “卓越計劃”專業培養方案中,實踐教學應修學分為50,其中“卓越計劃”實踐、創新創業課程與項目實踐合計29學分(占比58%),如表1所示。

表1 “卓越計劃”專業培養方案中實踐教學應修學分

1.3 三平臺

“三平臺”即基礎實踐教學平臺、創新創業項目平臺和大學生創新創業競賽平臺。

基礎實踐教學平臺依托中央與地方共建高校特色優勢學科“先進成形與模具實驗室”、南昌市輕合金制備加工重點實驗室和南昌大學先進成形實驗室,在傳統基礎實驗實踐課程的基礎上,增設創新性、設計性、綜合性專業實驗內容,在我校網絡教學平臺上共享實踐教學內容與視頻,為學生提供各類模具設計制作的培訓機會,重點訓練學生的專業基礎實踐能力,為創新實踐奠定基礎。此外,利用南昌大學模具所車間配有的280T臥式壓鑄機、500T立式鍛壓機、數控機床、注塑成形機等模具加工和使用平臺,為學生進行專業模具加工、安裝、使用和維護提供系列培訓。在學院與國家“卓越工程師培養計劃”合作的模具制作加工企業的持續支持和幫助下,基礎實踐教學平臺已初步形成了壓鑄、鍛壓及與塑料加工相關的模具設計、制造和系列化生產的創新實踐平臺。

創新創業項目平臺以創新創業訓練計劃、創新科研訓練項目、我校模具創新創業基地為依托,重點培養本專業學生的創新能力。通過創新創業訓練計劃項目和科研創新訓練項目,學生動手能力大幅提高。近3年來,本科學生發表高水平論文10人次,其中SCI論文4篇,一區1篇。此外,通過參與科研創新訓練項目,1人已赴美國佐治亞理工學院攻讀碩士研究生,10余人被保送“985工程”、“211工程”高校攻讀碩士研究生,并獲得對方學校導師好評。

大學生創新創業競賽平臺以江西省大學生“三維模具設計制作”大賽為依托,旨在使我校材料成型及控制工程及其相關專業學生掌握零件三維數字建模、現代模具設計與制作加工技術,并開展與壓鑄、鍛壓、塑料成型等相關的模具設計、制作業務,深化學生對模具設計制作全過程的理解與實踐。

1.4 四結合

“四結合”即理論知識與實踐應用結合、師資與工程實踐結合、校企結合、創新實踐能力與考評機制結合。

理論知識與實踐應用結合是指學生將課本上的學到的理論知識,通過基礎實踐教學平臺、創新創業項目平臺、大學生創新創業競賽平臺開展實踐。讓學生借助理論知識和專業文獻自由構思、設計、討論與完善實驗方案,誘發學生的創新思維。學生在指導教師的帶領下完成相關實驗,并針對遇到的問題提出解決方案。

師資與工程實踐結合是指為了切實提高學生培養質量,主要實踐課程的教學均由具有企業工作經驗的教師擔當,且其中2名為省級教學名師。這些教師工作經驗豐富、動手能力強,在教學過程中可幫助學生迅速融入企業的生產、管理過程,了解企業發展動向。與此同時安排青年教師到合作企業進行為期一年的工程實踐,參與企業的項目研發與工程技術問題攻關,逐漸積累實踐經驗。此外,還聘請企業相關負責人和工程技術人員加入到教師隊伍中來,承擔部分專業課程的實踐教學工作或開設工程講座。

校企結合是指建立校企工程實踐教學中心和實踐教學基地,通過具體工程實踐題目,培養學生專業實踐能力和創新能力。一方面企業可根據學生在企業的專業實踐表現,挑選卓越工程師的培養對象,另一方面學校教師可與企業開展項目合作,并吸引學生參與,鍛煉學生的創新實踐能力。

創新實踐能力與考評機制結合是指卓越工程師的實施效果需要根據考核標準予以評價,其中學生的創新實踐能力是一個重要的考核依據。

2 結語

“卓越計劃”材料成型專業創新實踐教學體系的構建,得到了學院各級領導的高度重視和實踐教學人員的積極參與,通過在各實踐環節和創新機制上的探索與改革,取得了初步成效。在今后的改革實踐過程中,需要進一步增加實踐教學經費,并加大配套設備投入,鼓勵和吸引更多的學生深度參與進來,與“卓越計劃”合作企業共同進一步完善校企合作的實踐教學模式,從而進一步完善材料成型專業“卓越計劃”創新實踐教學體系。