工程教育認證導向下材料成型及控制工程專業學生的實踐能力培養

徐 潔，王俊勃，劉 毅，王彥龍，盧琳琳，付 翀

(西安工程大學 材料工程學院，陜西 西安 710048)

一、工程教育專業認證導向下實踐教學在人才培養體系中的作用

實踐教學是培養具有創新精神應用型工程技術人才的重要環節，是學生將課堂上學習的理論知識應用于生產實際的橋梁，是提高人才素養、工程實踐能力和創新精神必不可少的途徑，因此實踐教學的培養模式和培養標準決定了最終人才質量標準[1-2]。工程教育專業認證導向下，在“以本為本”，推進“四個回歸”的思想指導下，要求高等教育在應用型工程技術人才的培養過程中更加重視實踐教學，由注重學生理論知識轉為理論與實踐并重，由單一向學生灌輸知識轉為激發學生創新思維，由學校向社會延伸，為學生畢業后能夠順利地踏上工作崗位打下堅實的基礎，為社會提供所需人才[3-4]。

目前的實踐教學普遍存在以下問題：(1)實踐教學學時的占比在人才培養方案中偏低，實踐課程的設置過度依賴課程理論知識，并且實踐教學不能按照由淺入深、循次而進的原則和學生的認知規律進行安排，實踐教學各環節也存在彼此獨立的問題；(2)實踐教學方法與工程教育專業認證的核心理念嚴重脫節，導致學生在實踐中態度怠慢、動手能力不強、創新能力和獨立工作能力較差[5]；(3)實踐教學考核評價標準單一，沒有注重對學生實踐能力的全面衡量，這樣的評價方式不能真實客觀地反映學生的實踐能力，無法考查學生實踐全過程，也無法體現工程教育專業認證的教學理念[6]。

根據《工程教育認證標準解讀及使用指南(2020版，試行)》，體現學生實踐能力的實踐類教學至少占總學分的20%，學生理解和掌握的各類專業知識通過實踐教學的運用體現出來，設置完善的實踐教學體系，開展實踐與創新活動，培養學生工程實踐能力和激發學生創新精神，是實現工程教育專業認證目標的重要環節。我校(西安工程大學)材料成型及控制工程專業作為機械學科的重要專業，是陜西省高等學校專業綜合改革試點、陜西省一流專業建設點和國家級一流專業建設點。培養具有創新精神的應用型工程技術人才是本專業的最終目標，因此學生工程實踐能力的培養是本專業的重中之重。工程實踐類課程在學生培養體系中占有較大比重，是培養應用型高級專門人才的有效途徑，工程實踐教育模式也要緊跟時代創新發展。在深入分析工程實踐教育教學規律的基礎上，以適應社會的發展需求為目的，以專業認證為契機，以教學模式改革為抓手，全面分析和科學設計工程實踐教學體系與模式，建立有效的運行機制和實施方法，以推動我校材料成型及控制工程專業實踐教學體系優化和教學模式改革。我校材料成型及控制工程專業以強化學生工程實踐能力，培養具有創新精神的應用型工程技術人才為目標，構建了適合本專業的“3模塊+5平臺+多樣化、全流程、立體化、內外結合考核體系”工程實踐教學體系，以滿足工程教育專業認證對學生工程實踐能力的培養要求，為學生創造更多的鍛煉機會。

二、材料成型及控制工程專業學生實踐能力的培養

工程實踐類教學是材料成型及控制工程專業的重要教學內容，其教學設計與運行應以專業培養方案為依據，以專業認證標準為指導，按照認識→基礎→綜合→創新的認知規律設計實踐教學體系、內容層次分類與運行流程。按照以上原則，從重新定位培養方案中實踐課程、構建創新實踐平臺、激發學生創新思維和真實評價學生實踐能力四個方面出發，構建“3模塊+5平臺+多樣化、全流程、立體化、內外結合考核體系”實踐能力培養體系，解決實踐教學存在的問題，強化學生的工程實踐能力，培養具有創新精神的應用型工程技術人才。實踐能力培養基本思路和舉措如圖1所示。

圖1 實踐能力培養基本思路和舉措

1.實踐類課程體系的設置

根據工程教育專業認證理念修改人才培養方案，對具體的實踐課程及其課程大綱進行調整和修改，構建適合本專業的工程實踐教學體系。

圖2所示為強化學生工程實踐能力而設置的實踐教學體系。材料成型及控制工程專業實踐教學體系包含基礎實踐、綜合實踐及創新實踐三大模塊，涵蓋了全體學生參與的實驗、工程訓練、實習、課程設計、畢業設計、項目、競賽等實踐教學環節。這三大模塊既相互獨立又相互聯系，并循序漸進，解決了實踐教學缺乏系統性和銜接性的問題。

圖2 實踐教學體系

(1)基礎實踐模塊。對人才培養方案進行修訂，去除基礎實踐模塊中的專業基礎課實驗，只包含公共基礎實驗教學和工程訓練。公共基礎實驗教學采用在教師的指導下，以自主式、合作式等方式促進學生自主學習、自主實踐能力的提高。演示性實驗以看為主，驗證性實驗以做為主，進而強化和深化理論知識，驗證專業理論知識。工程訓練由教師確定任務，學生獨立自主完成現象觀察、工藝參數確定、質量檢驗、資料查閱、方案設計、數據處理等實踐環節，以自主式、合作式、討論式為主，培養和強化學生的工程思維和工程實踐能力。

(2)綜合實踐模塊。包含綜合性實驗“專業基礎實驗”和4個綜合類設計。

①專業課程實驗包括專業核心課實驗和專業選修課實驗。將專業核心課中開設的實驗抽離出來，整合成專業基礎實驗，如表1所示。這是因為一方面，原專業核心課程實驗基本為課內實驗，過度依賴課程理論知識，導致學生拘泥于書本；另一方面，這些課內實驗之間彼此獨立，不利于學生對知識的綜合應用，從而導致學生綜合性、創新性能力嚴重不足，影響了實踐教學的質量。專業基礎實驗按照學生的認知規律逐個開設，內容緊密聯系。學生循序漸進、層次分明地進行實踐，通過對知識的交叉融合和綜合運用，不再拘泥于書本知識，有利于創新思維的激發。

表1 材料成型及控制工程專業實踐課程及其對應的理論課程

②修訂綜合類設計。結合我校材料成型及控制工程專業的特色，設置了模具設計及制造、紡織復合材料成型、現代成型技術、虛擬成型技術四個特色模塊，以特色模塊為切入點，結合行業新材料發展趨勢，開設了模具設計課程設計、材料成型課程設計、材料工程測試及分析課程設計以及畢業設計，這四個綜合類設計基本涵蓋學生所學的專業課程知識，以強化理論和實踐之間的聯系，實現材料成型及控制工程課程群的改造，建立材料成型及控制全生產過程的知識體系。綜合類設計“以思為主”，注重對各階段理論知識和實驗技能的綜合應用，培養學生能夠從獨立分析判斷問題到邏輯推理，最后得出結論的能力。

(3)創新實踐模塊。包含專業綜合創新實驗、科技創新和社會實踐。創新實踐主要是培養學生的創新意識，在基礎實踐和綜合實踐的基礎上激發學生的創新思維，培養學生運用基礎理論知識和實踐操作技能解決和優化復雜工程問題的獨立工作能力。

①將專業模塊選修課中開設的實驗抽離出來，整合成專業綜合創新實驗，如表1所示。創新實驗具有選擇性、對應性。為了激發學生的學習興趣，學生可選擇不同模塊的選修課以及相應的創新實驗。同時，以導師的科研項目作為驅動力，使其成為創新教育的發源地。導師科研項目的引入，使實踐教學不拘泥于書本，學生能從中了解最前沿的科技動態，激發研究興趣，把研究和創新變為一種樂趣。

②鼓勵學生參加創新創業大賽、機械大賽、“互聯網+”等各類創新性實踐活動。

③基于產業需求，積極與本專業相關企業合作，開展政產學研用協同育人，構建學校、企業、學生、教師多方參與的產學研平臺。通過模擬企業實踐行為，縮短學生未來的崗位適應期，培養基礎扎實、工程能力與創新能力較強的材料專業人才。

2.創新性實踐平臺的構建

實踐教學體系要以相應的實踐平臺為支撐，以社會需求為導向，以學生工程實踐能力培養為核心，以創新提升為最終目標。針對專業培養方案中的實踐課程體系，我們構建了基礎實踐、專業實踐、創新實踐、分析測試實踐和開放實踐五大實踐平臺，如圖3所示。

圖3 實踐教學體系對應的支撐平臺

基礎實踐平臺、專業實踐平臺和分析測試實踐平臺基本滿足學生所學基礎知識和專業知識的實踐。為培養具有創新精神的應用型人才，結合我校行業特色以及學院教師專業背景，開展工程背景提升培養，實施“名師工程”、“雙導師培育工程”和“企業導師引進”等，培育具有工程背景的專業教師實踐教學團隊。在此基礎上，創設功能纖維及紡織復合材料創新實驗室、特種合金及電功能材料創新實驗室和微納材料及特種功能涂層創新實驗室，鼓勵學生參加教師的科研項目或創新項目。同時，依托我校院士基地、協同中心和重點實驗室，建立學校開放實驗室。緊緊圍繞以學生工程實踐能力培養為主導的理念，推動校企協同，建立企業(研究所)實踐平臺，與企業簽訂校外實習基地5個，建成產學研基地2個，使學生得到產品構思、設計、成型制造、管理運營的系統訓練，為學生提供更多動手操作、分析和解決實際生產問題的機會。

通過分類構建模塊實踐教學體系和平臺，形成由簡單到綜合再到創新的四年貫通、層次性、模塊化、遞進式工程實踐教學體系，完成專業認證體系標準中要求學生“認識→基礎→綜合→創新”的實踐運行流程。

3.建立多樣化、全流程、立體化、內外結合的考核評價體系

構建一個符合本專業培養目標的“多樣化、全流程、立體化、內外結合”的學生實踐能力考核評價體系。針對不同類別的實踐課程，采用不同的考核評價機制，體現考核評價的多樣化。以創新實驗為例，其考核評價體系如圖4所示。整個實驗環節全方位考評學生創新思維、發現問題、解決問題、團隊協作、動手操作等綜合能力。同時設立教學質量閉環控制體系，以學生的整個實踐過程為控制節點，人才培養計劃的制定為設定部分，院校的教學管理為控制部分，教師為執行部分，內部質量監控和外部反饋為檢測部分。根據內部教學質量監控和外部社會反饋，持續改進學生工程實踐能力的評價指標，不斷提升學生的專業綜合創新實驗教學質量，培養合格人才[7]。

圖4 “材料成型及控制工程專業綜合創新實驗”考核評價體系

三、結語

工程教育專業認證導向下，為培養學生工程實踐能力，我校材料成型及控制工程專業構建了工程實踐教學體系，優化專業人才培養方案，解決了本專業人才培養目標定位與實踐教學體系脫節的問題；搭建了實踐教學體系所需的支撐平臺，尤其是創新和開放實踐平臺，解決了學生興趣低，創新思維和團隊協作意識淡薄，分析問題和解決復雜工程問題能力欠缺，實踐動手能力差的問題；建立了多樣化、全流程、立體化、內外結合的考核評價體系，解決了傳統實踐教學考核方式不能準確評價學生實踐能力的問題。圍繞人才培養方案，優化實踐課程設置，打造實踐支撐平臺，改革實踐教學考核評價方式，是培養具有創新精神的應用型工程技術人才的有效措施。