基于OBE無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)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(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)對(duì)實(shí)踐教學(xué)的要求，針對(duì)原專業(yè)實(shí)踐教學(xué)存在的問題，闡述了景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)以培養(yǎng)學(xué)生具備解決復(fù)雜工程問題的能力為核心，從專業(yè)課程企業(yè)實(shí)踐教學(xué)、整合及增設(shè)專業(yè)綜合設(shè)計(jì)性及創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)、加強(qiáng)實(shí)踐平臺(tái)、實(shí)踐指導(dǎo)教師隊(duì)伍的建設(shè)等方面所進(jìn)行的專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革。

[關(guān)鍵詞]工程教育認(rèn)證;實(shí)踐教學(xué);無機(jī)非金屬材料工程;復(fù)雜工程問題

[中圖分類號(hào)] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2021）10-0043-04

工程教育專業(yè)認(rèn)證，是工程教育質(zhì)量保障體系的重要組成部分，是連接工程教育界和工業(yè)界的橋梁，是注冊(cè)工程師制度建立的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。其具有國際實(shí)質(zhì)等效性的認(rèn)證體系、認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證方法，對(duì)于工科專業(yè)本科教學(xué)的促進(jìn)和推動(dòng)作用越來越明顯。

認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)由7個(gè)部分、36條指標(biāo)組成，適用于所有工程專業(yè)[1]。其中，5.3條規(guī)定了工程實(shí)踐與畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）占總學(xué)分比例的要求（大于或等于20%），解釋了培養(yǎng)學(xué)生的是實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、工程意識(shí)、協(xié)作精神以及綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，指出對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的指導(dǎo)和考核應(yīng)有企業(yè)或行業(yè)專家參與。7.1條中后半條規(guī)定了與企業(yè)合作共建實(shí)習(xí)和實(shí)訓(xùn)基地，在教學(xué)過程中為學(xué)生提供參與工程實(shí)踐的平臺(tái)。關(guān)于12條學(xué)生畢業(yè)要求，分別考查工程知識(shí)、能力、通用技能、工程態(tài)度四個(gè)方面。突出的重點(diǎn)是畢業(yè)生對(duì)于復(fù)雜工程問題的解決，必須深入分析、運(yùn)用工程原理，建立合適的模型，處理好涉及多方面的技術(shù)與工程因素及可能相互有一定沖突的多方關(guān)系。對(duì)于復(fù)雜工程問題的解決能力，不僅需要全面扎實(shí)的理論知識(shí)功底，更需要工程實(shí)踐能力的積累。這正是工程教育專業(yè)認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于實(shí)踐教學(xué)的指標(biāo)制定的更為重要的考量[2]。

實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力的重要環(huán)節(jié)，對(duì)于學(xué)生能否達(dá)到畢業(yè)要求非常重要。在工程實(shí)踐的教學(xué)中，必須要能夠培養(yǎng)學(xué)生各方面的綜合能力與素質(zhì)，讓學(xué)生能最終解決復(fù)雜工程問題[3]。

一、實(shí)踐教學(xué)中存在的問題

然而，在目前實(shí)踐教學(xué)中往往存在著一些共性的問題，阻礙了學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力的培養(yǎng)，直接影響了學(xué)生畢業(yè)要求的達(dá)成，這些問題主要有以下幾方面。

（一）教學(xué)觀念重科研輕教學(xué)，重理論輕實(shí)踐

在教學(xué)觀念上，許多學(xué)校還是把課堂傳授知識(shí)作為首要任務(wù)，而把實(shí)踐教學(xué)作為課堂教學(xué)的補(bǔ)充形式。一旦課堂教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)發(fā)生沖突時(shí)，往往以“犧牲”實(shí)踐教學(xué)為代價(jià)。“重科研輕教學(xué)，重理論輕實(shí)踐”在很多高校都看得到。

（二）傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在模式單一、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)占比過高等問題

傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)體系沒有基于OBE理念設(shè)計(jì)，沒有突出培養(yǎng)學(xué)生“解決復(fù)雜工程問題”的能力。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)已然不能完全適應(yīng)當(dāng)前新時(shí)代高等教育培養(yǎng)創(chuàng)新型、綜合型人才的需求，存在模式單一、內(nèi)容陳舊、操作步驟刻板、命題性演示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容過多、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)占比過高等問題，既限制了學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的創(chuàng)造力，又降低了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新性。實(shí)驗(yàn)教學(xué)獨(dú)立性不強(qiáng)，依附于理論教學(xué);實(shí)驗(yàn)過程中教師怎么講，學(xué)生就怎么做，學(xué)生處于被動(dòng)接受知識(shí)的狀態(tài);實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式以基礎(chǔ)規(guī)范性實(shí)驗(yàn)為主，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ絾我?，開放性和創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目極為有限。

（三）實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)教師隊(duì)伍不穩(wěn)定

指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)的教師一部分為專業(yè)課程教師，另一部分為專業(yè)實(shí)訓(xùn)教師。專業(yè)教師目前以科研為重。專業(yè)實(shí)訓(xùn)教師隊(duì)伍承擔(dān)實(shí)踐類課程的教學(xué)，大多只是工程師或工人，他們實(shí)踐指導(dǎo)任務(wù)繁重，很難有論文、專利、科研項(xiàng)目，根據(jù)高?，F(xiàn)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(jìn)不了高端的實(shí)訓(xùn)師資，既有的師資也不穩(wěn)定。

（四）實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)不足

校內(nèi)實(shí)踐平臺(tái)往往還是采用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備、傳統(tǒng)的教學(xué)方法以及傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)手段、傳統(tǒng)的管理方式，這些不足以培養(yǎng)及評(píng)價(jià)學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)及創(chuàng)新能力，難以達(dá)到工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。

校外實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的實(shí)踐教學(xué)效果欠佳：實(shí)習(xí)過程走馬觀花，缺少嚴(yán)格的過程管理和質(zhì)量監(jiān)控機(jī)制，流于形式，實(shí)習(xí)甚至變成參觀游覽;教學(xué)方式單一，實(shí)習(xí)時(shí)間較短，許多企業(yè)對(duì)大學(xué)生的教學(xué)實(shí)習(xí)與社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)不太支持。

二、基于工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革

對(duì)比工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)已經(jīng)達(dá)到了5.3及7.1條標(biāo)準(zhǔn)的要求，改革主要著眼于圍繞畢業(yè)要求中的解決復(fù)雜工程問題，在實(shí)踐教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、綜合運(yùn)用各學(xué)科知識(shí)、協(xié)作、溝通等能力。原專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中存在的單一性、驗(yàn)證性及封閉性，在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、綜合運(yùn)用知識(shí)解決問題能力方面存在不足，為此，我們進(jìn)行了基于工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的專業(yè)實(shí)踐教學(xué)系列改革。

（一）專業(yè)課程的企業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革

解決復(fù)雜工程問題，需要具備運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)的能力。我們從著重培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，應(yīng)用知識(shí)分析問題、解決問題的能力出發(fā)，根據(jù)陶瓷工藝學(xué)、熱工過程及設(shè)備兩門核心專業(yè)課程內(nèi)容的特點(diǎn)[4-5]，對(duì)傳統(tǒng)課堂教學(xué)進(jìn)行改革，將部分教學(xué)內(nèi)容直接放到企業(yè)去進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)。在企業(yè)的實(shí)踐教學(xué)中，將理論直接與實(shí)踐相融合，實(shí)施小組教學(xué)制，由企業(yè)懂理論、具有較好教學(xué)能力的資深工程師采用現(xiàn)場(chǎng)講解、學(xué)生提問、討論等靈活方式進(jìn)行教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容根據(jù)企業(yè)實(shí)際情況精心進(jìn)行教學(xué)組織安排，如表1所示。

改革考核機(jī)制，加強(qiáng)實(shí)踐部分成績的比例，具體考核成績的評(píng)定方法為：企業(yè)指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)按照優(yōu)（90）、良（80）、中（70）、及格（60）、不及格五個(gè)等級(jí)評(píng)分。如果企業(yè)指導(dǎo)教師評(píng)分為不及格者，那么學(xué)生本門課程不及格，要按照學(xué)校規(guī)定進(jìn)行補(bǔ)考。學(xué)校指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生每次作業(yè)及學(xué)生的實(shí)習(xí)報(bào)告，按照優(yōu)（90）、良（80）、中（70）、及格（60）、不及格進(jìn)行評(píng)分。評(píng)為不及格者，為本門課程不及格，學(xué)生要按照學(xué)校規(guī)定進(jìn)行補(bǔ)考。課程實(shí)踐內(nèi)容成績=企業(yè)指導(dǎo)教師評(píng)分×50%+學(xué)校指導(dǎo)教師評(píng)分×50%。課程總成績=學(xué)校理論教學(xué)考試的成績×50%+實(shí)踐內(nèi)容成績×50%。

企業(yè)教師通過面試提問考核給出成績，所提的問題為企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中的問題，由此促進(jìn)學(xué)生將書本上的理論知識(shí)用來分析、解決企業(yè)中的實(shí)際問題，這直接培養(yǎng)了學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)解決問題的能力。

（二）多學(xué)科綜合設(shè)計(jì)及創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的整合

綜合應(yīng)用能力及創(chuàng)新能力，特別是多學(xué)科、多課程知識(shí)的綜合應(yīng)用能力，是解決復(fù)雜工程問題的重要能力。為了達(dá)到此目的，專業(yè)實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行了三個(gè)遞進(jìn)層次的綜合實(shí)驗(yàn)改革。

第一個(gè)層次是課程內(nèi)的整合實(shí)驗(yàn)，即單課程內(nèi)的綜合實(shí)驗(yàn)整合。將課程內(nèi)單一知識(shí)、原理、方法、技術(shù)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，分別整合成綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)占主要的專業(yè)基礎(chǔ)及綜合實(shí)驗(yàn)（一）（二）（三）系列，主要是著眼于提升學(xué)生綜合應(yīng)用本課程知識(shí)的能力。

第二個(gè)層次是多課程的綜合實(shí)驗(yàn)整合，將硅酸鹽巖相學(xué)、材料科學(xué)基礎(chǔ)、陶瓷工藝學(xué)、材料物理性能、建筑陶瓷工藝學(xué)及測(cè)試技術(shù)等課程的相關(guān)知識(shí)，結(jié)合工程實(shí)踐，整合成一門專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)課程，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用多課程知識(shí)的能力。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為坯體的制備燒成及性能檢測(cè)，具體內(nèi)容為：坯體（建筑瓷、日用瓷、多孔陶瓷、特種陶瓷）配方設(shè)計(jì)、配料、成型、干燥、燒成、樣品觀察（檢測(cè)），在四種坯中選做1種（推薦選做日用瓷坯體）。檢測(cè)的項(xiàng)目有：坯料可塑性測(cè)定;坯體干燥線收縮率測(cè)定;白度、氣孔率、吸水率、體積密度的測(cè)定;真密度測(cè)定;陶瓷抗折強(qiáng)度的測(cè)定;熱穩(wěn)定性測(cè)定等。

第三層次在第二層次綜合實(shí)驗(yàn)課程的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，增設(shè)了一門專業(yè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程。將學(xué)生分成若干小團(tuán)隊(duì)的形式，每個(gè)團(tuán)隊(duì)開展一個(gè)做釉的小課題，具體內(nèi)容為：在透明釉、乳濁釉、結(jié)晶釉、銅紅釉或其他釉中選做1種，進(jìn)行配方設(shè)計(jì)、配料、制備釉漿、上釉、干燥、燒成、樣品觀察，并根據(jù)釉料種類進(jìn)行（檢測(cè)）白度、光澤度、透光度、顯微硬度等的測(cè)定，同時(shí)對(duì)釉的性能進(jìn)行綜合評(píng)判，具體安排如表2所示。從選題、確定實(shí)驗(yàn)方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)樣品檢測(cè)到實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告，全由團(tuán)隊(duì)自主完成。這不僅培養(yǎng)了學(xué)生綜合設(shè)計(jì)、創(chuàng)新能力，而且培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作、溝通交流等能力。

專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)與專業(yè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)整合了單一的、分散的各專業(yè)（基礎(chǔ)）課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，使之有機(jī)融合到實(shí)踐中，達(dá)到了工程教育認(rèn)證培養(yǎng)學(xué)生具有綜合應(yīng)用知識(shí)的能力、創(chuàng)新能力的要求，融合的課程及相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目如表3所示。重新梳理各實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐課程教學(xué)環(huán)節(jié)，構(gòu)建以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、綜合應(yīng)用知識(shí)能力的專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)及專業(yè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)為核心的、專業(yè)（基礎(chǔ)）實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐有機(jī)融合的新型實(shí)驗(yàn)（實(shí)踐）教學(xué)體系（如圖1所示）。

（三）創(chuàng)新（創(chuàng)業(yè)）實(shí)踐能力培養(yǎng)的全覆蓋

改變目前只有少數(shù)學(xué)生參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的現(xiàn)狀，按照工程教育認(rèn)證的理念，實(shí)施專業(yè)導(dǎo)師制，全覆蓋所有學(xué)生，所有大二、大三學(xué)生必須進(jìn)入導(dǎo)師實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐，以全面提升所有學(xué)生的創(chuàng)新能力。我們將進(jìn)一步在實(shí)際操作中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，完善考核評(píng)價(jià)機(jī)制，考慮在培養(yǎng)方案修訂中加入課程體系，以便長期實(shí)行規(guī)范化操作。

（四）加強(qiáng)實(shí)踐體系的平臺(tái)建設(shè)

從規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的建設(shè)，新方法、新技術(shù)的采用（仿真、虛擬實(shí)驗(yàn)、多媒體、手機(jī)APP等），符合OBE理念評(píng)價(jià)學(xué)生實(shí)踐效果指標(biāo)體系的建設(shè)，平臺(tái)實(shí)踐指導(dǎo)教師隊(duì)伍的建設(shè)，開放實(shí)踐平臺(tái)的建設(shè)等方面，重點(diǎn)建設(shè)國家實(shí)驗(yàn)示范中心及陶瓷工程實(shí)訓(xùn)中心，加強(qiáng)校外實(shí)踐基地的建設(shè)與管理，規(guī)范校外實(shí)踐學(xué)生學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)。

（五）培養(yǎng)工程實(shí)踐能力強(qiáng)的實(shí)踐指導(dǎo)教師隊(duì)伍

考慮到新引進(jìn)博士往往缺乏工程實(shí)踐鍛煉，我們建立了引進(jìn)教師到企業(yè)實(shí)踐的制度，規(guī)定每位新引進(jìn)的博士教師必須到外地企業(yè)實(shí)踐鍛煉6個(gè)月，以實(shí)踐報(bào)告的形式進(jìn)行考核，每位實(shí)踐教師必須達(dá)標(biāo)。同時(shí)，規(guī)定了專業(yè)課程教師必須參與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)，通過這種方式培養(yǎng)了一支工程實(shí)踐能力很強(qiáng)的隊(duì)伍。按照工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)5.3的要求，聘請(qǐng)行業(yè)專家參與實(shí)踐教學(xué)，進(jìn)一步加強(qiáng)了實(shí)踐指導(dǎo)教師的隊(duì)伍建設(shè)。

三、結(jié)束語

近幾年來的實(shí)踐教學(xué)改革取得了明顯效果：培養(yǎng)的學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力強(qiáng)，學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)及創(chuàng)新能力得到了普遍提高，具備了較好的解決復(fù)雜工程問題的能力;同時(shí)也培養(yǎng)鍛煉了一支工程實(shí)踐能力強(qiáng)的實(shí)踐指導(dǎo)教師隊(duì)伍，調(diào)動(dòng)了教師參與實(shí)踐教學(xué)的積極性;部分實(shí)踐教學(xué)改革成果已推廣到本校的熱能與動(dòng)力工程專業(yè)及外院系的工科專業(yè)。

在實(shí)踐教學(xué)改革中，也存在一些問題：企業(yè)受市場(chǎng)變化影響較大，因此改革還存在企業(yè)實(shí)踐指導(dǎo)教師隊(duì)伍不穩(wěn)定的問題;專業(yè)教師重科研輕教學(xué)、重理論輕實(shí)踐的觀念還需宏觀政策的引導(dǎo)改進(jìn);基礎(chǔ)課程實(shí)踐教學(xué)、人文社科課程實(shí)踐、第二課堂實(shí)踐等如何與專業(yè)實(shí)踐融合而構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體，涉及多個(gè)不同的教學(xué)部門及學(xué)生管理部門，需要學(xué)校相關(guān)部門進(jìn)行協(xié)調(diào)。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn).中國工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會(huì)[S].2019：11.

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

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

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

[5] 孫晉濤. 硅酸鹽工業(yè)熱工基礎(chǔ)[M]. 武漢：武漢理工大學(xué)出版社， 2005.

[責(zé)任編輯：陳 明]

[收稿時(shí)間]2020-06-21

[基金項(xiàng)目]江西省高等學(xué)校教學(xué)改革研究課題 “新工科背景下工程教育認(rèn)證理念的陶瓷材料工程國家級(jí)實(shí)驗(yàn)示范中心改革建設(shè)”（編號(hào)：JXJG-18-11-14），景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)教學(xué)改革研究課題“適應(yīng)新工科及工程教育專業(yè)認(rèn)證下的陶瓷工程實(shí)訓(xùn)（實(shí)習(xí)）改革”（編號(hào)：TDJG-19-Y57），景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)教學(xué)改革研究課題“陶瓷墻地磚工廠設(shè)計(jì)概論立體化教材建設(shè)研究”（編號(hào)：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(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心主任，主要從事無機(jī)非金屬材料科研及實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)研究。