基于OBE無機非金屬材料工程專業的實踐教學改革

羅民華 董偉霞 李月明 汪永清 陸琳

[摘 要]文章通過分析工程教育專業認證標準對實踐教學的要求，針對原專業實踐教學存在的問題，闡述了景德鎮陶瓷大學無機非金屬材料工程專業以培養學生具備解決復雜工程問題的能力為核心，從專業課程企業實踐教學、整合及增設專業綜合設計性及創新性實驗、加強實踐平臺、實踐指導教師隊伍的建設等方面所進行的專業實踐教學改革。

[關鍵詞]工程教育認證;實踐教學;無機非金屬材料工程;復雜工程問題

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2021）10-0043-04

工程教育專業認證，是工程教育質量保障體系的重要組成部分，是連接工程教育界和工業界的橋梁，是注冊工程師制度建立的基礎環節。其具有國際實質等效性的認證體系、認證標準和認證方法，對于工科專業本科教學的促進和推動作用越來越明顯。

認證通用標準由7個部分、36條指標組成，適用于所有工程專業[1]。其中，5.3條規定了工程實踐與畢業設計（論文）占總學分比例的要求（大于或等于20%），解釋了培養學生的是實踐能力、創新能力、工程意識、協作精神以及綜合應用所學知識解決實際問題的能力，指出對畢業設計（論文）的指導和考核應有企業或行業專家參與。7.1條中后半條規定了與企業合作共建實習和實訓基地，在教學過程中為學生提供參與工程實踐的平臺。關于12條學生畢業要求，分別考查工程知識、能力、通用技能、工程態度四個方面。突出的重點是畢業生對于復雜工程問題的解決，必須深入分析、運用工程原理，建立合適的模型，處理好涉及多方面的技術與工程因素及可能相互有一定沖突的多方關系。對于復雜工程問題的解決能力，不僅需要全面扎實的理論知識功底，更需要工程實踐能力的積累。這正是工程教育專業認證通用標準關于實踐教學的指標制定的更為重要的考量[2]。

實踐教學是培養學生解決復雜工程問題能力的重要環節，對于學生能否達到畢業要求非常重要。在工程實踐的教學中，必須要能夠培養學生各方面的綜合能力與素質，讓學生能最終解決復雜工程問題[3]。

一、實踐教學中存在的問題

然而，在目前實踐教學中往往存在著一些共性的問題，阻礙了學生解決復雜工程問題能力的培養，直接影響了學生畢業要求的達成，這些問題主要有以下幾方面。

（一）教學觀念重科研輕教學，重理論輕實踐

在教學觀念上，許多學校還是把課堂傳授知識作為首要任務，而把實踐教學作為課堂教學的補充形式。一旦課堂教學與實踐教學發生沖突時，往往以“犧牲”實踐教學為代價。“重科研輕教學，重理論輕實踐”在很多高校都看得到。

（二）傳統實驗教學中存在模式單一、驗證性實驗占比過高等問題

傳統實踐教學體系沒有基于OBE理念設計，沒有突出培養學生“解決復雜工程問題”的能力。傳統實驗教學已然不能完全適應當前新時代高等教育培養創新型、綜合型人才的需求，存在模式單一、內容陳舊、操作步驟刻板、命題性演示實驗內容過多、驗證性實驗占比過高等問題，既限制了學生主動參與實驗教學環節的創造力，又降低了實驗教學內容的創新性。實驗教學獨立性不強，依附于理論教學;實驗過程中教師怎么講，學生就怎么做，學生處于被動接受知識的狀態;實驗教學模式以基礎規范性實驗為主，實驗模式單一，開放性和創新性的實驗教學項目極為有限。

（三）實習實訓指導教師隊伍不穩定

指導學生進行實習實訓的教師一部分為專業課程教師，另一部分為專業實訓教師。專業教師目前以科研為重。專業實訓教師隊伍承擔實踐類課程的教學，大多只是工程師或工人，他們實踐指導任務繁重，很難有論文、專利、科研項目，根據高校現有的人事政策，他們的職稱難以晉升，編制難以解決。部分高校引進不了高端的實訓師資，既有的師資也不穩定。

（四）實踐教學平臺不足

校內實踐平臺往往還是采用傳統的實驗設備、傳統的教學方法以及傳統的評價手段、傳統的管理方式，這些不足以培養及評價學生的綜合設計及創新能力，難以達到工程教育認證標準。

校外實踐教學平臺的實踐教學效果欠佳：實習過程走馬觀花，缺少嚴格的過程管理和質量監控機制，流于形式，實習甚至變成參觀游覽;教學方式單一，實習時間較短，許多企業對大學生的教學實習與社會實踐活動不太支持。

二、基于工程教育認證標準的專業實踐教學改革

對比工程教育認證標準，景德鎮陶瓷大學無機非金屬材料工程專業已經達到了5.3及7.1條標準的要求，改革主要著眼于圍繞畢業要求中的解決復雜工程問題，在實踐教學中培養學生的創新能力、綜合運用各學科知識、協作、溝通等能力。原專業實驗教學當中存在的單一性、驗證性及封閉性，在培養學生創新能力、綜合運用知識解決問題能力方面存在不足，為此，我們進行了基于工程教育認證標準的專業實踐教學系列改革。

（一）專業課程的企業實踐教學改革

解決復雜工程問題，需要具備運用所學專業知識的能力。我們從著重培養學生理論聯系實際，應用知識分析問題、解決問題的能力出發，根據陶瓷工藝學、熱工過程及設備兩門核心專業課程內容的特點[4-5]，對傳統課堂教學進行改革，將部分教學內容直接放到企業去進行實踐教學。在企業的實踐教學中，將理論直接與實踐相融合，實施小組教學制，由企業懂理論、具有較好教學能力的資深工程師采用現場講解、學生提問、討論等靈活方式進行教學，教學內容根據企業實際情況精心進行教學組織安排，如表1所示。

改革考核機制，加強實踐部分成績的比例，具體考核成績的評定方法為：企業指導教師根據學生的表現按照優（90）、良（80）、中（70）、及格（60）、不及格五個等級評分。如果企業指導教師評分為不及格者，那么學生本門課程不及格，要按照學校規定進行補考。學校指導教師根據學生每次作業及學生的實習報告，按照優（90）、良（80）、中（70）、及格（60）、不及格進行評分。評為不及格者，為本門課程不及格，學生要按照學校規定進行補考。課程實踐內容成績=企業指導教師評分×50%+學校指導教師評分×50%。課程總成績=學校理論教學考試的成績×50%+實踐內容成績×50%。

企業教師通過面試提問考核給出成績，所提的問題為企業實際生產中的問題，由此促進學生將書本上的理論知識用來分析、解決企業中的實際問題，這直接培養了學生綜合運用所學的專業知識解決問題的能力。

（二）多學科綜合設計及創新實驗的整合

綜合應用能力及創新能力，特別是多學科、多課程知識的綜合應用能力，是解決復雜工程問題的重要能力。為了達到此目的，專業實踐教學進行了三個遞進層次的綜合實驗改革。

第一個層次是課程內的整合實驗，即單課程內的綜合實驗整合。將課程內單一知識、原理、方法、技術的驗證性實驗，分別整合成綜合設計型實驗占主要的專業基礎及綜合實驗（一）（二）（三）系列，主要是著眼于提升學生綜合應用本課程知識的能力。

第二個層次是多課程的綜合實驗整合，將硅酸鹽巖相學、材料科學基礎、陶瓷工藝學、材料物理性能、建筑陶瓷工藝學及測試技術等課程的相關知識，結合工程實踐，整合成一門專業綜合實驗課程，培養學生綜合應用多課程知識的能力。實驗項目為坯體的制備燒成及性能檢測，具體內容為：坯體（建筑瓷、日用瓷、多孔陶瓷、特種陶瓷）配方設計、配料、成型、干燥、燒成、樣品觀察（檢測），在四種坯中選做1種（推薦選做日用瓷坯體）。檢測的項目有：坯料可塑性測定;坯體干燥線收縮率測定;白度、氣孔率、吸水率、體積密度的測定;真密度測定;陶瓷抗折強度的測定;熱穩定性測定等。

第三層次在第二層次綜合實驗課程的基礎上，進一步培養學生的創新能力，增設了一門專業創新實驗課程。將學生分成若干小團隊的形式，每個團隊開展一個做釉的小課題，具體內容為：在透明釉、乳濁釉、結晶釉、銅紅釉或其他釉中選做1種，進行配方設計、配料、制備釉漿、上釉、干燥、燒成、樣品觀察，并根據釉料種類進行（檢測）白度、光澤度、透光度、顯微硬度等的測定，同時對釉的性能進行綜合評判，具體安排如表2所示。從選題、確定實驗方案、進行實驗、實驗樣品檢測到實驗總結報告，全由團隊自主完成。這不僅培養了學生綜合設計、創新能力，而且培養了學生團隊協作、溝通交流等能力。

專業綜合實驗與專業創新實驗整合了單一的、分散的各專業（基礎）課程實驗項目，使之有機融合到實踐中，達到了工程教育認證培養學生具有綜合應用知識的能力、創新能力的要求，融合的課程及相關實驗項目如表3所示。重新梳理各實驗、實踐課程教學環節，構建以培養學生創新能力、綜合應用知識能力的專業綜合實驗及專業創新實驗為核心的、專業（基礎）實驗與實踐有機融合的新型實驗（實踐）教學體系（如圖1所示）。

（三）創新（創業）實踐能力培養的全覆蓋

改變目前只有少數學生參與創新創業的現狀，按照工程教育認證的理念，實施專業導師制，全覆蓋所有學生，所有大二、大三學生必須進入導師實驗室進行創新創業實踐，以全面提升所有學生的創新能力。我們將進一步在實際操作中總結經驗，完善考核評價機制，考慮在培養方案修訂中加入課程體系，以便長期實行規范化操作。

（四）加強實踐體系的平臺建設

從規范化、標準化的建設，新方法、新技術的采用（仿真、虛擬實驗、多媒體、手機APP等），符合OBE理念評價學生實踐效果指標體系的建設，平臺實踐指導教師隊伍的建設，開放實踐平臺的建設等方面，重點建設國家實驗示范中心及陶瓷工程實訓中心，加強校外實踐基地的建設與管理，規范校外實踐學生學習效果評價。

（五）培養工程實踐能力強的實踐指導教師隊伍

考慮到新引進博士往往缺乏工程實踐鍛煉，我們建立了引進教師到企業實踐的制度，規定每位新引進的博士教師必須到外地企業實踐鍛煉6個月，以實踐報告的形式進行考核，每位實踐教師必須達標。同時，規定了專業課程教師必須參與實驗實踐教學，通過這種方式培養了一支工程實踐能力很強的隊伍。按照工程教育認證標準5.3的要求，聘請行業專家參與實踐教學，進一步加強了實踐指導教師的隊伍建設。

三、結束語

近幾年來的實踐教學改革取得了明顯效果：培養的學生實踐動手能力強，學生的綜合設計及創新能力得到了普遍提高，具備了較好的解決復雜工程問題的能力;同時也培養鍛煉了一支工程實踐能力強的實踐指導教師隊伍，調動了教師參與實踐教學的積極性;部分實踐教學改革成果已推廣到本校的熱能與動力工程專業及外院系的工科專業。

在實踐教學改革中，也存在一些問題：企業受市場變化影響較大，因此改革還存在企業實踐指導教師隊伍不穩定的問題;專業教師重科研輕教學、重理論輕實踐的觀念還需宏觀政策的引導改進;基礎課程實踐教學、人文社科課程實踐、第二課堂實踐等如何與專業實踐融合而構成一個有機的整體，涉及多個不同的教學部門及學生管理部門，需要學校相關部門進行協調。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 工程教育專業認證標準.中國工程教育專業認證協會[S].2019：11.

[2] 陳利華，趙津婷，劉向東. 從工程教育認證視角重構第一課堂實踐教學體系[J].中國大學教學， 2015（12）：60-67.

[3] 李睿，曹榮敏，于鏑.培養解決復雜工程問題能力的新工科實踐教學研究[J].教育教學論壇， 2020（13）：84-85.

[4] 李家駒，繆松蘭，馬鐵成，等. 陶瓷工藝學[M]. 北京：中國輕工業出版社， 2006.

[5] 孫晉濤. 硅酸鹽工業熱工基礎[M]. 武漢：武漢理工大學出版社， 2005.

[責任編輯：陳 明]

[收稿時間]2020-06-21

[基金項目]江西省高等學校教學改革研究課題 “新工科背景下工程教育認證理念的陶瓷材料工程國家級實驗示范中心改革建設”（編號：JXJG-18-11-14），景德鎮陶瓷大學教學改革研究課題“適應新工科及工程教育專業認證下的陶瓷工程實訓（實習）改革”（編號：TDJG-19-Y57），景德鎮陶瓷大學教學改革研究課題“陶瓷墻地磚工廠設計概論立體化教材建設研究”（編號：TDJG-19-Y14）。

[作者簡介]羅民華（1971-），男，江西崇義人，博士，教授，陶瓷材料工程國家級實驗教學示范中心主任，主要從事無機非金屬材料科研及實驗實踐教學研究。