新工科背景下材料類專業工程德育教育建設途徑研究—以無機非金屬材料工程專業為例

譚俊華，翟 燕，倪 波

(太原工業學院，山西 太原 030008)

“新工科”是高等工程教育在新科技革命、新產業革命、新經濟背景下工程教育改革的重大戰略與部署[1-2]，這對工程人才的培養提出更高的要求：具備工程意識、敬業精神、實踐能力、創新和跨學科解決問題的能力等。然而目前的專業教育中，對工程意識和職業素養等方面的內容涉及較有限，學生們也急功近利，重視考級、考證、考研等知識性的學習，對于實踐活動的參與和實踐能力的提升雖然也知道其重要性，但參與性不高。因此從企業單位和畢業生的就業反饋也常提出在校期間對學生實踐能力培養不足，解決問題能力較差等。新工科提出工程教育要回歸工程，要實現從基于科學向基于工程的轉變，樹立大工程觀理念[3-4]，加強工程意識培養，融入工程倫理教育，塑造工匠精神，構建工程德育教育體系。

2016年習近平在全國高校思想政治工作會議上的講話中強調“把思想政治工作貫穿教育教學全過程，開創我國高等教育事業發展新局面。”正式開啟中國高校課程思政化改革。特別提出專業課程思政建設不是思政課程的拓展，而是內化和延伸，結合專業課程中的科技人文知識，充分挖掘蘊含在專業知識中的德育元素，啟發科學思維，滲透工程倫理，培養工程意識，兩者同向同行，協同育人，這和大工程觀育人理念不謀而合[5-7]。

因此本文根據不同年級學生的學情，構建適合的工程德育教育體系；結合材料學科課程特點，采用多元化的教學手段，將工程德育教育內容滲透到具體的教學環節中，以雙創示范基地、校企合作、產教融合為重要手段，校內外聯動，培養具備創新創業能力和“工匠精神”的應用型人才。

1 構建階梯型工程德育教育體系

通過對本專業近四年學生學情調查顯示，大一學生，學業緊張，學習方法與高中很大不同，需要自我學習和管理，比較盲目，普遍對專業沒有概念；大二、大三年級，大部分學生積極參與實驗室管理、創新創業項目和教師科研等，極大提升實踐能力；四年級學生已經明確專業方向，對畢業實習和畢業設計(論文)環節對其實踐能力培養認可度高，部分學生提前進入企業進行頂崗實習，實現“3+1培養”。因此針對不同年級學生的情況，大一開設專業導論課程《材料學導論》，工程啟蒙教育，主要從提升專業自豪感和從業感的角度進行；大二、大三年級的專業課程內容設計優化，從工程倫理、職業操守和工匠精神等角度進行工程德育滲透。大四則主要是依托畢設和企業頂崗實習的實地培養，體現工程教育。同時結合創新創業教育、學科競賽等構成“階梯型”和的工程德育教育體系，見圖1。

圖1 工程德育教育體系

2 采用多元化的教學手段，設計教學內容，工程德育教育滲透其中

材料學科是新技術的基礎,具有顯著的工程性。材料類專業課程由四部分組成。第一部分是材料科學理論,包括晶相結構、材料相圖分析、表面工藝、熱處理等知識；第二部分是材料性能,包括物理、化學性能、力學和熱、電、光等其他性能；第三部分材料生產工藝，如粉磨、燒成、成型和工藝性能測試等。第四部分指材料檢測與選材，材料微觀性能測試，機理分析及選材等相關知識。從知識點來看,內容繁雜,且與實踐結合緊密，通過挖掘工程教育中的德育元素，通過翻轉課堂、案例分析和企業教師現身說法從工程倫理、職業道德和工匠精神等角度進行工程德育滲透，不但能夠開拓學生的學科視野，培養社會責任心，職業素質；還能激發學生自主思考，積極實踐，從工程角度理解專業知識，體現工程德育教育的無聲滲透。

因此材料類專業課程內容依據“材料學四要素”展開，先總述某材料目前發展現狀、我國的技術優勢及存在問題；再分析該類材料應具備什么性能，及原材料選擇、工藝設備等要求；不同品種材料有何異同點，應用差別等。最后要求學生能根據不同的工程環境需求選擇材料，以及能對材料進行改性研究等。細化課程考核標準，考核方式多樣化，如調查報告、案例分析、課堂答辯、實操等。要求教師精心設計課程內容，“講故事”的方式引入工程德育知識[7]，材料的發展歷史、行業發展現狀，我國的技術創新與國外的差距，未來的要求等；提高學生的關注度，增強思維活躍度，加深對專業的認可度，學習熱情，培養責任感和主動學習性。

如《無機材料工藝學》先通過數據說明中國建筑企業正以令世人驚嘆的速度迅猛發展，毅然扛起了“中國建造”的大旗，并打造出一張張亮眼的“中國名片”。中國高度、中國效率、中國創造的建造技術，以絕對優勢領跑，引領著我國建筑業不斷攀登世界高峰。民族自豪感油然而生，激勵著青年人將個人夢想與國家夢想緊密相連，努力奮進，報效祖國。

中國的水泥的產量在世界穩居第一，在國際水泥成套裝備和水泥廠建設等方面在世界的地位日益顯著。但同時我國在水泥礦物學、特種水泥等基礎理論研究，廢棄物處置，替代燃料利用和可持續發展等領域的科學研究與應用成果，與國際頂尖水平還有一定距離。如目前國民經濟中重要的工程領域所需的油井水泥、大壩水泥等特種水泥，我國所占的比例跟發達國家相比僅占到了不到5%，我國要把優勢從水泥成套裝備擴展到整個水泥科學技術，從應用技術提升到基礎理論研究，從“中國制造”轉型成“中國創造”，任重而道遠。混凝土工程質量和耐久性能案例分析，通過選取了港珠澳大橋、上海中心大廈、三峽大壩等中國超級工程，案例資料中交代了工程施工難度和原材料特點，要求學生運用所學知識分析施工中需要注意的問題和基礎原材料性能要求及配合比設計等，最后教師在進行總結分析。另通過觀看《超級工程》《創新中國》中的一些視頻，如上海中心大廈中關于玻璃幕墻的性能測試；港珠澳大橋中關于預防鋼筋銹蝕措施；三峽大壩中配合比設計和施工質量保證等，加深學習效果，使學生們能夠在潛移默化中感受工匠精神。

《新型建筑材料學》課程從中劣質材料對工程質量影響談起，如家裝中使用劣質材料，引起地板翹曲變形、墻體滲透等給住房者帶來不便，有些甚至危害生命安全。通過觀看視頻《古建筑防火新科技》和《防范高層建筑火災》等發生火災后給人們帶來的危害，引出防火材料的性能要求、標準，以及防火材料新發展等內容。再比如介紹防火涂料，首先從2014年3月1日山西晉濟高速巖后隧道發生一起交通事故引入，分析隧道火災救援困難的原因：通道狹窄，疏散困難，火災在車輛間蔓延速度較快，且每輛車都有郵箱，非常危險；救援難以到達，撲救困難；濃煙溫高等。提出問題：“隧道火災中混凝土究竟發生了什么？”，學生討論后，分析講解混凝土內的壓力隨著水合物的結合水變成蒸汽而上升。由于混凝土的密實結構，蒸汽不能通過其基質有效逃逸。同時，襯里的表面隨著脫水而變弱。當混凝土內的壓力超過該表面層的強度時，它就會脫落。在整個火災期間，剝落會一直持續下去，帶來隧道結構損害以及由于混凝土剝落的二次傷害。由此講解膨脹型防火涂料的作用和效果，這樣層層引入，教學效果較好。

3 依托省級雙創示范基地平臺，提升學生創新創業能力

我院一直非常重視雙創教育，以雙創教育統領工作全局，逐步凝練出具有一定示范效應的“學賽創”一體化雙創教育模式，形成了課堂、講堂、訓練、競賽、成果孵化“五位一體”的創新創業能力培養體系[8]，并于2019年6獲批省級雙創示范基地。學校有機-電基礎創新平臺和化工基礎創新平臺，學生可以根據自己的興趣，參與創新社團。本專業也積極推行雙創教育，低年級主要開展雙創教育培訓，包括專業基礎實驗技能培訓，專業知識競賽和大學生創新創業項目等。內容涉材料的配合比設計與工藝改進研究、材料性能測試、材料的結構表征和模擬計算等，對學生的科研素養、實驗儀器操作使用和實踐動手能力的培養起到極大的促進作用。高年級則主要是進行學科競賽，參與教師科研課題。主題是輕質高強混凝土配合比設計，透水混凝土制備、固體廢棄物在建筑材料中應用等。堅持“以練促教、以賽促學”，全面提高能力導向的人才培養質量。

4 校內外聯動，在實踐中升華工程德育教育的內涵

“中國制造2025”中提出，工匠精神是推動中國制造的品質革命必不可少的動力和源泉，“質量之魂，存于匠心”。對于學生來說，“工匠精神”的重要內涵是職業精神，也是工程德育教育的最終目標。現有培養方案實行“3+1”模式，即大四學年，學生可以以就業為前提進入企業進行實習實訓，通過企業人員的現身說法和指導,將技能培養與價值觀引領相結合，讓“工匠精神”的培養融入到真實的生產和工作環境中，學生能更深入地了解企業文化，行業發展現狀，技術難點以及未來職業發展等，加速學生職業素質的提升。教師科研課題或畢業設計(論文)課題應與企業生產應用緊密結合，為企業解決實際問題，為開展產教融合奠定基礎，每年畢業設計(論文)課題100%來源于社會實踐中。其中有20%的比例是教師科研項目轉化而來。表1是相關企業單位工程教育的主要內容。

表1 企業工程教育的內容一覽表

總之，工程德育教育屬于工科專業課程思政的核心內容。根據材料學專業課程特點，以“講故事”的方式引入工程德育知識，依托省級雙創示范基地平臺建立和校企合作、產教深度融合，校企雙重培育學生的“工匠精神”。以行業產業發展為導向，根據學生和用人單位反饋，持續改進培養過程和教學內容及環節，實現專業知識傳授和工程素養培育的統一，著力提高學生工程應用能力。