无机非金属材料工程专业综合实训课程教学创新改革

摘  要：《中国制造2025》提出建设制造业强国，创新是关键，人才是根本。综合实训课程肩负着无机非金属材料工程实践创新人才培养的使命。针对实训教学中学生存在的“专业情怀、使命、担当意识不强，专业理论转化成综合实践创新能力不足，专业思维能力不能迅速适应岗位要求”等问题，团队依托该地区瓷艺非物质文化遗产，秉承“以训明理、以训赋能、以训育人——三训铸器”教学理念，创建“任务驱动-自主探究-高阶挑战”教学模式，构建“共情-内化-重塑-践行”思政育人体系，创设产学研融合教学情境，旨在打造“五步六融合”实训课堂，弘扬中国优秀传统文化、传承工匠精神、培养新工科背景下中国制造实践创新人才。创新成果为工科同类课程提供教学范式，在兄弟院校同类专业中发挥示范引领作用，并得到产业界一致好评。

关键词：新工科；产教融合；综合实训；无机非金属材料工程；实践

中图分类号：G640        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）29-0144-05

Abstract： "Made in China 2025" proposed building a manufacturing power， innovation is the key， talent is fundamental.This course shoulders the mission of cultivating innovative talents in inorganic non-metallic materials engineering practice. There exist the following problems： The students "professional feelings， mission， sense of responsibility is not strong. The professional theory into a comprehensive practical innovation ability is insufficient. The professional thinking ability can not quickly adapt to the job requirements. The teacher team relies on the region porcelain intangible cultural heritage andadheres to the teaching philosophy of "understanding the truth， increasing their ability， cultivating talents， and eventually growing into talents with good quality and noble soul". We create a "task-driven-independent inquiry-high-level challenge" teaching model， build "empathy-internalization-remodeling-practice" ideological and political education system， create a teaching situation of industry-university-research integration. The aim is to create "five steps six fusion" training classroom， carry forward China 's excellent traditional culture， inherit the spirit of craftsmen， and cultivate innovative talents of Chinese manufacturing practice under the background of "new engineering". The innovative achievements have provided a teaching paradigm for similar engineering courses， played a leading role in the demonstration of similar majors in brother colleges， and received unanimous praise from the industry.

Keyword： new engineering; integration of production and education; comprehensive training; inorganic non-metallic materials engineering; practice

基金项目：内蒙古自治区教育教学改革重点项目“面向区域产业需求的‘产教融合双循环’无机非金属材料工程专业人才培养模式研究”（JGZD2022014）；内蒙古自治区研究生教育教学改革项目“基于数智企业管理思维提升的工商管理场景化教学模式研究”（JGCG2022085）；内蒙古工业大学课程建设项目“《无机非金属材料工程综合实训》”（NEC2020002）；内蒙古工业大学校级优秀教学团队项目“基础理论与实践能力双高型无机非金属材料工程专业课程教学团队”（无编号）

第一作者简介：滕英跃（1976-），男，汉族，山东莱州人，博士，教授，博士研究生导师，副院长。研究方向为无机非金属材料工程。

*通信作者：王威（1977-），男，蒙古族，辽宁锦州人，讲师，教务中心主任。研究方向为无机化学。

无机非金属材料工程专业综合实训是面向本专业四年级本科生开设的专业核心课程，是材料科学基础、无机非金属材料工学等课程的后续课程，是对非金属材料理论知识的系统应用与深化。基于《中国制造2025》和新工科对工程实践创新人才培养要求[1]，课程旨在通过基本工程研究方法的实践，让学生系统掌握材料制备基本规律与研究方法，具备独立工程技术分析、设计和运用等实践创新能力，提高工程思维、工程素养与解决复杂工程问题能力，增强工程师责任与使命，情系中国制造，为制造业“三步走”提供人才支撑（图1）。

一  教学“痛点”问题及成因分析

（一）  教学痛点问题

1  专业情怀、使命、担当意识不强

学生专业情怀和使命感不强，不愿到生产制造一线，在工作中缺乏责任心和担当意识。

2  专业理论转化成综合实践创新能力不足

学生有实践，但是创新能力弱，将理论转化为解决实践问题的高阶能力不足，无法有效应对工程实践未知与复杂问题。

3  专业思维能力不能迅速适应岗位要求

学生专业思维能力训练弱，难以促进高阶专业思维形成，岗位胜任力不强。

（二）  成因分析

1  课程思政与综合实训过程脱节

课程思政与实训内容结合不紧密，导致学生缺乏专业自信和责任意识、缺乏揭示自然规律的热情，育人效果不突出。

2  实训环境与产业环境融合度低

原有实训课程缺乏材料制备完整性，与产业环境融合度低、缺乏对科学规律的系统挖掘，无法提高学生综合实践能力。

3  实训任务与产业实际需要脱节

原有实训课程缺乏对新材料、新工艺、新技术等前沿热点领域的探索和拓展，不能满足学生个性化发展和产业人才需求。

二  创新的理性认识与思路

（一）  创新的理性认识

传统实训类课程由于上述三种脱节现象，产生了“以教师为中心”“教学模式陈旧”“师生交流少”“重验证轻情境”“重现象轻创新”“重知识轻思维”等不足，进而学生学习出现3个痛点问题。根据 “实用主义教育观”，学习者成长应在真实环境中以“经验”为内容，以“做中学”为方法[2]，以“学生中心”为宗旨。为满足新工科人才需求，必须将传统教学模式向“任务驱动-自主探究-高阶挑战”变革，将综合实训过程与课程思政相结合、与产业环境相结合、与产业实际需要相结合。

（二）  创新思路

基于学生“痛点”问题及其成因，本课程依托本地区省级非物质文化遗产——清水河瓷艺，以“实用主义教育观”为指导思想，建立综合实训教学生态系统，将课程目标、课程内容、教学模式、课程思政、教学环境和评价体系6部分有机融合，以“任务驱动-自主探究-高阶挑战”教学模式，秉承“三训铸器”育人理念：以训明理-善事利器、以训赋能-铸己成器、以训育人-君子不器，培养新工科背景下中国制造实践创新人才（图2）。

三  创新的探索与实践

针对教学中的痛点问题，采用“优化课程目标、重构课程内容、创新教学模式、创建多维思政、升级教学环境和改革评价体系”等创新举措。

（一）  “三训”教学理念优化课程目标

为解决课程“重验证轻情境、重现象轻创新、重知识轻思维”问题，团队秉承“三训”教学理念，以“善事利器”“铸己成器”“君子不器”育人目标为指导，优化课程目标：培养具有较高实践创新能力、专业思维能力，具有责任、使命与担当意识的无机非金属材料工程一流人才（表1）。

（二）  “五步六融合”重构课程内容

针对课程教学中痛点问题，以“旧知激活、经验更迭、重塑经验”为课程内容设计路径，通过“五步六融合”重构教学内容。

以“六融合”重构教学内容：①结合地区瓷艺非遗，弘扬传统文化，传承工匠精神；②依托横向课题设置前沿实训题目，满足产业对人才高端需求；③独立完成材料全过程制备，系统化专业思维；④课程思政贯穿始终，培养学生专业责任感和对科学规律的探索热情；⑤跨专业合作培养学生的合作意识、拓宽知识结构；⑥拓展训练开阔学生视野、培养科学精神。

以“五步学习法”为指导，于工程情境中内化已有理论知识，解决来自工程场景的真实问题，启发学生技术选择和参数设计，确定具体工艺方案并实施，最终验证设计思想，通过螺旋式认知和持续改进，实现知识内化，创新能力、思维能力提升。

（三）  创建“任务驱动-主动探究-高阶挑战”教学模式

针对学生学习痛点，团队创设“任务驱动-自主探究-高阶挑战”教学模式，设置17项教学活动，9项支撑（表2）。课前任务驱动：教师将学习任务和MOOC等资料发布给学生，并提出思考题，要求学生制定设计方案。学生通过观看教学视频、阅读资料、组内交流，掌握实训内容的原理和实验方法，熟悉实训操作过程，制定设计方案。课中自主探究：学生自主完成实训内容，讨论实训结果；教师点评实训过程，并讲解机理及影响因素，引导学生向更深层次探究。课后高阶挑战：学生自主完成复杂高阶任务的设计、制备、表征等，总结实训结果，完成实训报告，进而实现材料制备规律的内化，培养实践创新和思维能力。

（四）  创建“多维一体以训铸魂”思政模式

针对课程思政与综合实训过程融合度低，设置“科学精神、科学方法、人文情怀、专业责任”4个模块实现思政育人[3]。

针对课程中缺少工程伦理、专业精神等价值塑造元素的融合，设置“科学精神、科学方法、人文情怀、专业责任”4个模块实现思政育人（表3）。共情：以案例激发专业兴趣、专业信心、民族自豪感；内化：以实践吸引、启发、调动主动性，以教师和专家人格魅力感染学生，真正把核心价值观内化于心；重塑：多维育人使学生重塑专业情怀和使命感，树立责任心和担当意识，迸发揭示自然规律的热情；践行：“70年校庆”校园风景瓷板画作品展等践行爱党爱国爱校情怀。