郭曉影, 孟祥然, 祝永智

(1.遼寧科技學(xué)院 冶金與材料工程學(xué)院,遼寧 本溪 117004;2.遼寧科技學(xué)院 機械工程學(xué)院,遼寧 本溪 117004)

目前,我國正在推進應(yīng)用型本科教育[1]、工程教育認(rèn)證[2]和新工科[3]等重大的教育方針,“十四五”“中國制造2025”和“一帶一路”倡議等重大舉措[4]需要更多的應(yīng)用型實踐型高素質(zhì)人才。遼寧科技學(xué)院是遼寧省首批向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的本科試點院校,為國家培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的人才是學(xué)校的培養(yǎng)目標(biāo)。

冶金與材料工程學(xué)院擁有“國家一流專業(yè)”冶金工程、金屬材料工程、粉體材料科學(xué)與工程、材料成型及控制工程四個材料類本科專業(yè)。材料類專業(yè)是制造業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)和支柱,金相類實驗實踐課程是材料類專業(yè)的基礎(chǔ),也是每個材料類專業(yè)學(xué)生必須掌握的實踐技能。應(yīng)用型本科建設(shè)和工程教育專業(yè)認(rèn)證都對學(xué)生的實踐能力提出了更高的要求[5-7]。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn),材料類專業(yè)的部分教師實踐能力薄弱,實驗室設(shè)備老舊等問題,造成了理論教學(xué)與實驗實踐課程存在明顯的割裂感。學(xué)校以學(xué)科競賽為契機,對材料類專業(yè)進行了有針對性的教學(xué)改革,獲得了出色的成績。文章以大學(xué)生金相競賽為例,詳細(xì)闡述了學(xué)科競賽在材料類專業(yè)建設(shè)中的作用。

1 教學(xué)體系

1.1 專業(yè)課程建設(shè)

材料學(xué)科與生產(chǎn)工程實踐聯(lián)系密切,而金相學(xué)的內(nèi)容是材料科學(xué)的基礎(chǔ)之一, 顯微組織是材料宏觀性能的微觀體現(xiàn),兩者協(xié)調(diào)統(tǒng)一[8]。應(yīng)用型本科教育、新工科、工程教育認(rèn)證等對材料學(xué)科的實踐教育提出了更高的要求。專業(yè)課程是實踐課程的基礎(chǔ),以學(xué)科競賽為導(dǎo)向,調(diào)整專業(yè)課學(xué)時分配,加入材料檢驗檢測標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容的講授,增加先進測試技術(shù)等專業(yè)課程,以實驗室為第一教室講授相圖、金屬的凝固、熱處理等內(nèi)容,采用更直觀容易理解、更貼近工程實踐過程及更符合應(yīng)用型本科教育培養(yǎng)目標(biāo)的授課方式進行專業(yè)課程建設(shè),實現(xiàn)專業(yè)課程與學(xué)科競賽有機結(jié)合,充分利用教學(xué)資源來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和綜合素質(zhì)。

1.2 實踐課程建設(shè)

實踐課程是應(yīng)用型本科教育的重要組成部分,材料類學(xué)科中涉及金相學(xué)的實驗實踐課程,在材料類學(xué)科基礎(chǔ)實驗、專業(yè)實踐、綜合設(shè)計類實踐、畢業(yè)設(shè)計等模塊中均占較大的比重[9-10],如表1所示。將全國大學(xué)生金相競賽考核標(biāo)準(zhǔn)作為培養(yǎng)目標(biāo),對金相學(xué)相關(guān)的實踐課程體系進行改革。以專業(yè)基礎(chǔ)實驗課中“金相試樣的制備”為例,實驗內(nèi)容包含“取樣→鑲樣→磨樣→拋光→腐蝕”全過程,實驗為4學(xué)時,金屬試樣為工業(yè)純鐵、45鋼,學(xué)生隨機選擇試樣完成實驗內(nèi)容。進行課程改革建設(shè)后,實驗為8～16學(xué)時,金屬試樣包含工業(yè)純鐵、鑄鐵、合金等,學(xué)生需要完成全部種類的試樣制備,針對操作過程中頻繁出現(xiàn)的不規(guī)范操作,如往復(fù)磨制、手觸碰腐蝕劑、跳序調(diào)整顯微鏡物鏡等,進行了單獨的過程考核。考核的指標(biāo)點參考競賽評分標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)現(xiàn)場操作規(guī)范等,提升學(xué)生的工程能力和工程素養(yǎng)。

表1 金相系列實踐課程體系內(nèi)容

1.3 教師教學(xué)能力提高

學(xué)科競賽以學(xué)生為主體,指導(dǎo)教師對參賽內(nèi)容進行輔導(dǎo)。一名優(yōu)秀的金相實驗指導(dǎo)教師能從源頭提高金相實驗教學(xué)質(zhì)量,提升學(xué)生的工程實踐能力。

參加全國大學(xué)生金相大賽,為指導(dǎo)教師提供了學(xué)習(xí)交流的平臺。參加學(xué)科競賽前,實驗教學(xué)中采用手動濕磨,拋光劑為Cr2O3的懸浮液,進行課程改革后,金相制樣采用手動干磨工藝和金剛石拋光膏,拋光效率明顯提高,腐蝕劑也隨著金相試樣的材料和需要觀察的組織進行調(diào)整。學(xué)科競賽提供了實驗實踐方法交流的平臺,使參賽教師拓展了眼界,增強了實踐教學(xué)能力,也為專業(yè)教學(xué)提供了新的改革發(fā)展方向。

2 學(xué)生培養(yǎng)

2.1 學(xué)生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)

教育部財政部(教高〔2007〕1號)文件指出學(xué)科競賽的核心價值在于培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新精神[11]。學(xué)科競賽是培養(yǎng)高校學(xué)生工程實踐能力的重要途徑,也是人才培養(yǎng)改革的重要載體[12-13]。以學(xué)科競賽為導(dǎo)向,設(shè)置專業(yè)課程和實驗實踐課程,提高學(xué)生的理論知識儲備和工程實踐能力,使學(xué)生能將理論知識和工程實踐緊密地聯(lián)系起來。

經(jīng)過校級競賽、省級競賽和國家級競賽的層層選拔,學(xué)生動手實踐的能力逐漸增強,在好奇心的驅(qū)動下,激發(fā)好勝心,增強競爭感,增加對材料類專業(yè)的認(rèn)同感。為了獲得更高的評分,學(xué)生對實踐過程產(chǎn)生獨立的思考,擁有屬于自身獨特的工程經(jīng)驗,整個參與學(xué)科競賽的經(jīng)歷就是培養(yǎng)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的過程。

通過參與學(xué)科競賽,相同的競賽平臺使學(xué)生獲得與其他高校學(xué)生和指導(dǎo)教師交流的機會,能夠拓寬視野,增強專業(yè)自信心,為學(xué)生考研的選擇提供了更多的方向。

2.2 學(xué)科競賽成果

2016年第五屆全國大學(xué)生金相技能大賽,共有133所高校和396名大學(xué)生參賽[14]。遼寧科技學(xué)院首次派出學(xué)生隊伍參加全國大學(xué)生金相技能大賽。2022年第十一屆全國大學(xué)生金相技能大賽,共有414所高校的417支參賽隊伍,3 758名大學(xué)生參賽[15]。圖1為2016年至2022年遼寧科技學(xué)院參加全國大學(xué)生金相技能大賽的獲獎情況,隨著金相大賽的影響力的增強,參賽人數(shù)從396人增加到3 758人,競賽的專業(yè)性和競爭性大幅提升,在學(xué)校對學(xué)科競賽和課程改革強有力的支持下,參賽隊伍成績優(yōu)異,每年均有學(xué)生榮獲一等獎,教師榮獲優(yōu)秀指導(dǎo)教師等榮譽。

圖1 遼寧科技學(xué)院全國大學(xué)生金相技能大賽獲獎情況

3 學(xué)生協(xié)會建設(shè)

依托全國大學(xué)生金相大賽,在學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)政策的引領(lǐng)下,顯微技術(shù)應(yīng)用協(xié)會于2015年成立。協(xié)會與材料類專業(yè)課程建設(shè)緊密結(jié)合,以學(xué)生興趣愛好為基礎(chǔ),來促進專業(yè)實踐技能的提高。協(xié)會擁有完整的章程和完善的組織架構(gòu),基本實現(xiàn)學(xué)生自主管理和活動。協(xié)會承擔(dān)著對學(xué)生普及金相技能知識和組織學(xué)校金相大賽的任務(wù),通過社團開展交流活動,讓學(xué)生了解到學(xué)科競賽對其自身實踐創(chuàng)新能力提升的重要性。圖2為學(xué)校2021年和2022年校賽專業(yè)組學(xué)生參賽人數(shù)及經(jīng)過校賽選拔參加省賽的獲獎情況,經(jīng)過多年宣傳,學(xué)生對金相大賽的認(rèn)知度和參與度明顯提高,隨著參加校賽學(xué)生人數(shù)的增加,指導(dǎo)教師的專業(yè)水平不斷提高,省賽的獲獎人數(shù)從20人增加到22人,2022年4人榮獲特等獎、4人獲得一等獎,獲獎等級較2021年有明顯提升。

圖2 校賽專業(yè)組報名人數(shù)和省賽獲獎情況

3.1 協(xié)會納新

每年新生開學(xué)季,協(xié)會開展具有品牌特色的社團宣傳工作,協(xié)會成員利用展板、條幅、現(xiàn)場講解、學(xué)科競賽成果展示等方式對協(xié)會進行宣傳推介,使學(xué)生對顯微技術(shù)應(yīng)用協(xié)會有初步的了解,并對協(xié)會發(fā)展前景有較好的期待。同時,協(xié)會作為培養(yǎng)學(xué)生動手實踐技能的平臺,對納新工作嚴(yán)格把關(guān),通過筆試、面試等環(huán)節(jié),吸納理論成績好、動手能力強,并且對顯微技術(shù)興趣濃厚的同學(xué)加入?yún)f(xié)會。

3.2 日常活動

結(jié)合專業(yè)特色,顯微技術(shù)協(xié)會定期組織開展與金相試樣制備等技能相關(guān)的活動,由指導(dǎo)教師按照金相技能學(xué)科競賽操作規(guī)程與要求,在協(xié)會優(yōu)秀會員的協(xié)助下,講解金屬材料顯微技術(shù)相關(guān)知識,并指導(dǎo)學(xué)生有針對性地開展標(biāo)準(zhǔn)化的金相試樣制備、金相顯微鏡操作、顯微組織觀察等實踐工作,使學(xué)生熟練掌握操作技巧,通過日常實踐活動中的獲得感和幸福感,提升學(xué)生的興趣。

3.3 校級競賽

在學(xué)?！耙粚W(xué)院一品牌,一專業(yè)一特色”的思想指導(dǎo)下,顯微技術(shù)應(yīng)用協(xié)會作為專業(yè)社團在2016-2022年分別承辦了遼寧科技學(xué)院第二屆至第八屆金相大賽,并通過大賽選拔優(yōu)秀選手代表學(xué)校參加遼寧省大學(xué)生金相大賽和全國大學(xué)生金相技能大賽。協(xié)會成員成立志愿者團隊,配合指導(dǎo)教師對所有參賽選手進行賽前培訓(xùn)與準(zhǔn)備工作,組織參賽選手有序進行比賽,圓滿地完成了比賽任務(wù)。

4 實驗室建設(shè)

4.1 實驗室硬件建設(shè)

為滿足學(xué)科競賽的要求和教學(xué)改革的目標(biāo),2014年學(xué)校投入教育專項資金300余萬元,將原有金相實驗室升級為金相互動教學(xué)平臺,如圖3所示。該平臺由德國蔡司公司與學(xué)校共建,是全球首家應(yīng)用于實踐教學(xué)的金相互動教學(xué)平臺系統(tǒng),共有學(xué)生機20臺套,教師機1臺套,應(yīng)用無線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù),實現(xiàn)所有設(shè)備圖像的共享與互動。以學(xué)科競賽的交流學(xué)習(xí)為契機, 加強教學(xué)資源為目的, 學(xué)校于2016年對教學(xué)平臺的制樣實驗室的水路系統(tǒng)、操作工位等進行了合理改造,并更新了制樣設(shè)備。

圖3 遼寧科技學(xué)院金相教學(xué)平臺升級前后對比

現(xiàn)金相教學(xué)平臺承擔(dān)了7個專業(yè)實踐教學(xué)任務(wù),年度實踐課時量超過400學(xué)時,為提高材料類專業(yè)建設(shè)、增強學(xué)生實踐能力提供了有力保障。

4.2 實驗室制度建設(shè)

實驗室共享開放一直是學(xué)院教學(xué)改革的重要方向,實驗室在課余時間的利用成了關(guān)鍵的問題[16-17]。以學(xué)科競賽為導(dǎo)向,專業(yè)課程與實驗實踐課程建設(shè)改革增加了實驗室的使用時間;專業(yè)社團的日?；顒釉黾恿藢嶒炇夜蚕黹_放的時間。實驗室管理教師以學(xué)科競賽的日常培訓(xùn)活動為基礎(chǔ),建立并逐漸完善實驗室開放管理制度,制度內(nèi)容涵蓋實驗室安全管理規(guī)定、實驗室共享開放申請、設(shè)備安全操作規(guī)程、耗材使用管理規(guī)程、實驗室環(huán)境衛(wèi)生等多個方面。完善的管理制度能夠在教學(xué)、科研和學(xué)科競賽與教師、實驗室及學(xué)生們之間搭建良性循環(huán)的通路,有機統(tǒng)一,相互促進。

5 結(jié)語

學(xué)科競賽對于材料類專業(yè)的影響是深遠(yuǎn)的,其核心與應(yīng)用型本科教育培養(yǎng)相契合,且與專業(yè)課程結(jié)合緊密,需要學(xué)生具備足夠的工程實踐經(jīng)驗和工程素養(yǎng),對指導(dǎo)教師的實踐能力也提出了更高的要求。學(xué)科競賽為指導(dǎo)教師和參與學(xué)生都提供了廣闊的交流平臺,有助于提高教師的教學(xué)水平,拓寬學(xué)生的視野,增強學(xué)生的自信心。對學(xué)科競賽更好成績的追求,驅(qū)動教師進行課程改革,促使學(xué)校加大實驗室硬件建設(shè)和制度建設(shè),為材料類專業(yè)建設(shè)搭建更好的平臺。