基于成果導向的增材制造專業(yè)課程教學改革與實踐

肖海峰 張春 李峰光

摘要本研究以湖北汽車工業(yè)學院的增材制造專業(yè)為研究對象，依托工程教育認證體系進行了基于成果導向的增材制造專業(yè)課程教學改革與實踐。文章分析了增材制造專業(yè)人才需求的特點，構建了課程體系的基本框架，提出具有汽車特色的專業(yè)課程改革實施方案，闡述了課程改革實施過程及效果。實踐證明，基于成果導向的增材制造專業(yè)課程教學改革有效提升了教師的專業(yè)水平和業(yè)務能力，提高了人才培養(yǎng)質量，全面改善了育人效果。

關鍵詞增材制造；專業(yè)課程；成果導向；汽車特色

中圖分類號：G642? ??????????????????????????文獻標識碼：A??? DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.21.013

Results-oriented Course Teaching Reform and Practice of Additive Manufacturing

——Take the talents of automobile industry as an example

XIAO Haifeng， ZHANG Chun， LI Fengguang

（School of Materials Science and Engineering， Hubei University of Automotive Technology， Shiyan， Hubei 442002）

AbstractIn this paper， Hubei Institute of Automobile Industry for the automotive industry for the professional application-oriented manufacturing talents training as the object of study， based on the certification system of engineering education， the teaching reform and practice of the product-oriented course of additive manufacturing specialty are carried out， and the whole process of the product-oriented course teaching is analyzed， this paper puts forward the implementation scheme of professional curriculum reform with automobile characteristics， and forms a scientific and effective evaluation of teaching quality. Practice has proved that the results-oriented teaching reform of the course of additive manufacturing can effectively enhance the professional level and professional ability of teachers， thus promoting the quality of personnel training， and improving the overall effect of education.

Keywordsadditive manufacturing; professional courses; results oriented; car features

2019年6月，教育部公布了一批新增專業(yè)目錄，“增材制造技術應用”被列入其中?！秶覄?chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略綱要》指出，增材制造技術是引領產(chǎn)業(yè)變革的顛覆性技術。汽車產(chǎn)業(yè)對增材制造領域人才的需求極為迫切[1]。基于智能制造的增材制造技術作為機械、材料、控制工程等多學科融合的技術，與新工科所強調的多學科交叉融合理念不謀而合[2]。同時，國內開設增材制造專業(yè)的高校不多，增材制造專業(yè)課程的教學研究還處于起步和發(fā)展階段。因此，為助力新工科人才培養(yǎng)，適應時代發(fā)展對人才需求的結構變化，滿足企業(yè)人才需求，有必要開展增材制造專業(yè)課程的教學改革研究。

湖北汽車工業(yè)學院是國內唯一一所以汽車產(chǎn)業(yè)為辦學背景的應用型高校。學校的材料成型及控制工程專業(yè)成立于1982年，已經(jīng)有40多年的辦學經(jīng)驗，是湖北省一流特色品牌專業(yè)，從2016年開始增材制造領域人才培養(yǎng)的研究工作，2018增設了增材制造專業(yè)方向，對增材制造領域的專業(yè)課程開展了新一輪的改革與實踐工作，形成了面向汽車產(chǎn)業(yè)的增材制造專業(yè)課程的基本構架，制訂了合理的實施方案，取得了突出的改革成效。

1? 增材制造專業(yè)課程的基本構架

1.1? 明確增材制造專業(yè)人才的職業(yè)需求，規(guī)范課程體系

增材制造是以建立數(shù)字化電子計算模型為基礎，將專用的金屬、非金屬以及醫(yī)用生物等材料，按照擠壓、燒結、熔融、光固化、噴射等方式逐層堆積，制造出實物產(chǎn)品的技術生產(chǎn)過程，是一種集合了機械、材料、電子、信息等多個學科的先進制造技術[3]，增材制造專業(yè)人才具備多學科交叉的專業(yè)知識體系和工程能力強的特點。專業(yè)核心課程囊括了材料科學與工程、機械工程、自動控制等多學科及技術領域交叉融合的課程體系。課程體系調整優(yōu)化務必做到以下幾點：

①舍棄傳統(tǒng)過時的知識體系，節(jié)約教學資源，避免資源浪費，減輕學生的學業(yè)負擔，保證學生集中精力學習適應增材制造領域需求的必要理論知識。

②增設增材制造領域發(fā)展所帶來的新技術、新工藝知識體系的課程，尤其是現(xiàn)代工具（包含設備、軟件等）的操作使用能力，拓寬學生的理論知識面，從而完善使學生能夠應對增材制造發(fā)展所需的多學科交叉融合的理論知識體系。

③注重實踐課程體系平臺建設，鼓勵構建校企合作的“協(xié)同式”實踐育人平臺，避免學校單方面“閉門造車式”的實踐教學平臺，校企協(xié)同實踐育人有效提高學生的工程實踐綜合能力，全面提升學生在增材制造領域內的就業(yè)競爭力。

④開展課程思政和勞動育人活動，使學生“德、智、體、美、勞”全面發(fā)展，弘揚優(yōu)良的職業(yè)道德和工匠精神，調動學生學習的積極性，變“被動接受學習知識”為“主動積極探索知識”，力爭做到“師生協(xié)同”的教學過程，全面提升育人效果。

1.2? 突出培養(yǎng)特色

增材制造作為一項代表性技術，在航空航天、汽車、模型等各個領域都大放異彩，其中典型的行業(yè)之一就是汽車領域，全球知名汽車廠商在采用3D打印技術發(fā)展自身的同時，也帶來了“應用型”增材制造人才的巨大需求。人才培養(yǎng)體系務必要傳承學校的辦學背景，以行業(yè)的轉型發(fā)展需求為目標，依托材料科學與工程重點學科，規(guī)范基于增材制造技術的課程體系，創(chuàng)新校企協(xié)作育人平臺，深化產(chǎn)教融合，加強質量評價和持續(xù)改進，培養(yǎng)面向汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的增材制造專業(yè)工程技術人才[4]；湖北汽車工業(yè)學院是全國唯一一所依托汽車產(chǎn)業(yè)辦學的高校，在增材制造專業(yè)課程體系的構建上突出了汽車特色，構建的具有行業(yè)高校增材制造專業(yè)人才培養(yǎng)范式的課程體系如圖1所示。

2? 增材制造專業(yè)課程改革的實施方案及效果

2.1? 課程改革方案

從學校的辦學背景和社會需求出發(fā)，圍繞增材制造技術領域就人才需求和對人才培養(yǎng)期待等問題對行業(yè)企業(yè)進行必要的實地調查，達到明確增材制造人才的理論知識體系構架和能力水平需求的目的；協(xié)調傳統(tǒng)知識體系和產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需求的新技術、新工藝、新方法的有機結合，達到優(yōu)化教學內容的目的[5]；加強校企產(chǎn)學研合作，打造學科交叉融合的專業(yè)師資隊伍，達到提高教學水平的目的；采用項目驅動、案例教學、線上線下混合式教學等靈活多樣的教學方法達到改善課堂教學質量的目的；完善質量評價和持續(xù)改進機制為課程教學改革效果提供有力保障，達到培養(yǎng)適應地方經(jīng)濟發(fā)展的應用型人才的育人目標；形成成果導向的增材制造專業(yè)課程改革方案[6-7]：

①充分調研增材制造領域的人才需求，依托學校定位，突出特色，摒棄傳統(tǒng)過時的課程內容，引科研入教學，引新工藝、新方法入教學，調整專業(yè)課程內容，依據(jù)工程教育認證標準，修訂教學大綱，明確課程教學目標，規(guī)范教學文件；

②校企合作，開展青年教師講課大賽、以老帶新、青年教師下廠掛職鍛煉等方式打造高水平的師資隊伍，提高教學水平；

③引入課程思政，采用項目驅動、案例教學、線上線下混合式教學、虛擬仿真等靈活多樣的教學方法重構教案，激發(fā)學生的學習興趣，改善課堂教學質量；

④注重實踐教學，開設與增材制造領域緊密相關的綜合實踐項目，促使學生在“學中做”和“做中學”的過程中，不斷提升動手能力和工程實踐能力；鼓勵學生參加各類大學生科技創(chuàng)新競賽，促使學生從被動接受知識向積極主動探索知識轉變，提升學生的創(chuàng)新意識和團隊協(xié)作能力；

⑤通過任課教師自評、專業(yè)教師互評、學生評教、校企專家督評等方式開展學校內部教學質量評價，通過畢業(yè)生問卷調查、用人單位問卷調查等方式開展校外教學質量評價，形成校、內外結合的質量評價機制建設，保障教學改革的效果。

湖北汽車工業(yè)學院面向汽車產(chǎn)業(yè)的增材制造專業(yè)課程改革實施方案如圖2（p40）所示，具體實施過程如圖3（p40）所示。

2.2? 課程改革效果

湖北汽車工業(yè)學院從2019年開始對增材制造專業(yè)課程體系的內容進行調整優(yōu)化，通過校企合作加強了師資隊伍建設、堅持以學生為中心，對教學方式、方法進行了改革。表1列舉了近3年學生參加各類科技大賽獲得的省級以上榮譽及公開發(fā)表的科技論文數(shù)量。從表1來看，學生獲得國家級獎項的數(shù)量逐年增加，發(fā)表的論文數(shù)量和質量不斷提升。

實踐證明，開展校企合作，可有效提高師資隊伍的綜合水平，改善教學質量；課程內容中引入教師科研項目有利于學生掌握增材制造技術的最新發(fā)展現(xiàn)狀，為培養(yǎng)學生的科技創(chuàng)新意識搭建平臺；注重實踐教學，為培養(yǎng)學生的工程實踐能力創(chuàng)造有利條件；以工程教育認證標準為依據(jù)的成果導向教學改革，達到了培養(yǎng)適應增材制造領域高質量發(fā)展要求的高素質應用型人才的目標。

3? 總結

湖北汽車工業(yè)學院針對汽車產(chǎn)業(yè)增材制造人才的培養(yǎng)進行了課程改革，取得了良好的育人效果，但質量保障體系還主要依賴于各類教學文件和管理的標準、規(guī)章制度等，質量評價形式還處于自上而下、由外到內、制度約束的“科層機制”，質量評價是被動的、消極的狀態(tài)，一旦制度、標準等教學管理文件出現(xiàn)漏洞或因時代發(fā)展導致教學管理體系和人才需求不匹配、不協(xié)調等問題則會影響教學質量和人才培養(yǎng)的預期目標。因此，高校需要在將來的教學科研過程中，不斷探索和改進質量保障體系的機制建設工作，加強師資隊伍的師德、師風建設工作，加強學生的思政教育工作和學風建設工作，培養(yǎng)全體師生的工匠精神，由傳統(tǒng)的“自上而下的師生關系”轉變成為國家實現(xiàn)富民強國的偉大目標共同奮斗的“師生命運共同體”，主動開展教學質量評價的自查自糾、持續(xù)改進；推動質量評價從“自上而下、由外到內、制度約束”的“科層機制”向“自下而上、由內到外、行為自覺”的“文化機制”轉變，為培養(yǎng)優(yōu)秀的應用型人才保駕護航。

參考文獻

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