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关键词: 材料化学;实践教学;生产实习
Key words: materials chemistry;practice teaching;production practice
中图分类号:G420 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)25-0216-02
材料化学是近年来随着材料科学的快速发展与社会需求的日益增加而形成的一门新兴的交叉学科,是工程、信息、新能源等高科技产业和技术发展的重要基础。结合我校学科建设的需要和人才培养和地方经济发展的需求,我院于2009年申报了材料化学专业,由于各方面的迫切需求当年就被获批,并于2010年9月招收了第一批新生[1]。高等教育的教学体系可以分为理论教学体系和实践教学体系两大部分,二者相辅相成,其中由实践教学活动各要素构成的有机联系的总体就是实践教学体系。理论教学是以课堂教学为主,是传授理论知识的过程;而实践教学则是巩固理论知识、加深对理论认识的有效途径,是培养具有创新意识的高素质工程技术人员的重要环节,是理论联系实际、培养学生掌握科学方法和提高动手能力的重要平台[2],因此,实践教学环节是培养合格的工科人才的一个重要的必不可少的环节,它包括认识实习、生产实习、毕业实习、课程设计和毕业论文(设计)等环节。
对于我校,所有工科专业的认识实习由学校统一安排。课程设计是根据课堂的理论教学而设置的实践教学环节。主要根据给定的实际参数,设计某一个或几个单元操作,然后根据计算结果绘制设备图及工艺流程图等。所以,认识实习和课程设计这两方面的实践教学环节较易实现。基于此,本文仅针对生产实习、毕业实习和毕业论文(设计)教学环节存在的问题及应对的措施展开分析与讨论。
生产实习原则上要求学生进入生产企业,参与生产实践。但是,随着市场竞争优胜劣汰的发展趋势,各个生产企业会竭尽全力排除一切阻碍经济发展的环节,而安全生产又是经济发展的基础,所以,尤其对于我们材料化学专业相关的企业,都会涉及到大型的仪器,如高温的烧结炉、球磨机以及吊车等等。许多企业担心学生进厂后会出现安全问题,不愿意接受学生进厂实习。其次,有些企业出于商业保密原则,为保护其核心技术不外漏,也会拒绝接待高校学生下厂实习。
动手困难是生产实践的又一问题。有些企业虽然愿意接待学生,但他们生产订单不多,大部分时间机器处于停滞状态,学生无法观察到生产工艺的动态过程,只看到静止不动的设备,更没有实际动手的机会。特别是现在大多数生产企业都是大型连续化生产,因此学生的生产实习只能看不能动,无法达到生产实习的真正目的。同时大型生产装置越来越系统化、自动化,学生看也只能看到表面,无法对生产进行深入的了解。生产实习中很难将所学理论与实践相结合,使生产实习流于形式,只能起到认识实习的效果,甚至还达不到认识实习的效果,根本没有动手环节,何谈提高动手能力。难以提高学生和教师的积极性,导致生产实习效果很差。
生产实习经费紧张。内蒙地区高校的学费低,划到每个学生头上的生产实习费就更少。而目前各个企业按照学生数和实习的时间长短收取费用,如果去外地实习的话,交通费、住宿费又是一笔不少的开支,由于经费短缺,生产实习效果大打折扣。
基于上述生产实习存在的下厂难、动手困难及经费紧张的问题,首先借助于计算机可以进行仿真模拟。随着科学技术的发展,计算机仿真系统能逼真地模拟工厂开车、停车、正常运行和各种事故现象,没有危险,节省费用。在此基础上,为了增加真实感并提高学生的动手能力,我们可以在实验室建立完全仿真的微型生产装置,目前已有这样的公司可以根据客户的各种要求专门搭建小型的实验室级的生产平台。再结合实际的参观实习,就构成了从模拟——小试——大试的一整套系统的实习过程。之所以将生产实习下厂实践改成了参观实习,是因为这样一方面可以让学生了解更多的企业环境及企业氛围,另一方面,学生可以更多的了解生产同样的材料的不同生产工艺,如同样是生产磁性材料的企业:包钢稀土磁材公司,神头稀土科技发展有限公司,浦项永新稀土材料有限公司,但其工艺、设备及规模完全不同。另一方面可以让学生去别的企业进一步了解其它相关工艺,如磁性材料的原材料稀土金属钕的生产工艺,包头瑞鑫稀土金属材料股份有限公司,其主要采用的是拥有自主知识产权的专利技术“万安培生产稀土金属及合金的熔盐电解槽”生产稀土金属钕、镨钕合金。除了去生产企业,我们还可以让学生去参观一些研究所或实验室,如:包头稀土研究院、白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室,可以增强学生对科研的认识,增加学生的科研热情,激发学生的科研兴趣,促进学生报考研究生以进一步深造。参观的企业尽量选择包头附近的相关企业,这样可以节省交通费和住宿费。通过校友关系,去的企业就不用交或少交实习费。
通过生产实习对许多企业进行参观之后,学生对其生产工艺、环境及相关待遇进行了了解,那么在毕业实习甚至是毕业设计的时候,如果有学生想去某些单位参加工作,就可以让学生下厂跟着师傅进行实质性的实践和工作,通过几个月的实习,双方都满意的话,就可以签订就业协议,这样既完成了实习内容又解决了就业问题。除了本地参观过的企业可以这样运行,对于外地的企业,学生如果想去的话,可以自己联系,学院也可以帮着联系,按照上述方式完成相应的内容。对于没有联系到单位或考上研究生的学生就可以选择学院老师提出的课题进行相应的实验或设计,为自己将来的工作及科研奠定一定的专业实践基础。
考核是检验是否达到实习教学要求、实现实习教学目的的重要手段,是实习教学管理过程的重要组成部分,也是衡量学生实习知识掌握程度的手段。对于生产实习,由于我们材料化学专业成立不久,仿真模拟和工厂微型化还正在建设中,目前主要是下厂参观实习,所以考核主要由现场的表现、实习笔记、实习报告及实习心得几部分组成。其中,实习笔记主要包括学生对每天日程的记录及工人师傅的现场介绍;实习报告,主要包括各个企业或实验室的介绍、主要产品及相应的生产工艺、同样产品不同企业的工艺的区别、产品的性能及应用等方面,从实习报告中可以反映学生的逻辑思维、宏观把握以及信息整合能力。
以上就是我们材料化学专业实践教学中存在的问题、解决的思路及目前的考核方式。由于该专业成立不久,所以目前的仿真模拟系统及微型工厂还未建立起来,导致某些想法还不能完全实现,我们力争尽快按着设想搭建系统的、坚实的实践平台,培养动手能力强、创新意识强、综合素质高的新型材料化学人才。
参考文献:
[1]宋金玲,蔡颖,王瑞芬等.材料化学专业人才培养模式的研究与实践[J].价值工程,2011(20):273-274.
安全学科是理、工、文、法、管、医等学科的新兴、综合、交叉学科,土木工程也涵盖了建筑工程、交通土建、地下工程等近十个专业。因而,土木安全技术与工程要求学生应掌握的专业基础知识非常广泛,不但要求学生具备传统安全工程专业教学培养模式中最基本的“懂技术、会管理”,而且要求具备土木安全工程的实践技能,即综合性强、专业性强、实践性强的安全技术人才。由此可见,土木安全工程专业培养过程中实践的重要性,必须贯彻以实践教学为核心的办学理念。
伴随着现代化实践教学方法在高等院校专业教学领域中日渐广泛的运用,安全工程专业实践教学模式也开始萌生、发育与发展,并显示出强大的生命力,在土木安全工程人才培养方面发挥了不可替代的作用。
一、实践教学的特色办学理念
实践教学是指在整个教学过程中,学生通过参加一定的实践活动,把知识运用于实践的教学环节。通常,实践教学是为配合理论教学培养学生分析和解决问题的能力,加强专业训练和锻炼学生实践能力而设置的教学环节。
在高等教育强调重基础、淡专业、宽口径的培养模式下,安全工程的教学培养体系中,学生四年中大部分时间在学习公共基础课、人文社科类课程。同时,安全专业要求必须开设的安全类基础课和平台课也需要大量理论学时,由于受到本科教育年限和总学时的限制,特色专业技术类课程学时安排非常紧张,很多对于学生毕业后在实际工作中非常实用和现场特别紧缺的技术课程无法开设,课程设置困难,顾此失彼,课时捉襟见肘。
安全科学的交叉性造成了学生需要几乎所有科学的相关知识基础。在教学课时极为有限的条件下,专业课程设置受到限制,而且相应的专业基础、技术基础、实践环节、课程设计等内容无法跟上,违反了教学规律,学生学习后达不到希望的效果。[3]
为了解决这一问题,在土木安全工程培养模式中,确立了以实践教学为特色的办学理念。将实践教学模式贯穿课堂、专业课程实验、专业课程设计、实习环节、毕业论文以及课外活动之中。在教学中培养学生的实践能力,加大实践教学比重,抓基础、重实践,理论与实践相结合,以实践促进对理论的学习兴趣和学习效率。通过实践教学,在学习中对学生的科学思维方法、工程实践能力和创新意识进行实战性演习。
二、实践教学模式的建设与应用
如何在利用好学校现有资源的基础上,加大对土木安全工程专业的实践教学的改革与实践,建立更为“接近土木施工现场安全”的实践教学培养模式,是摆在我校安全工程系面前的一个亟待解决的客观问题。而且只有改革实践教学环节,才能更好地适应国家高等教育体制改革,才能办出特色,专业才能得以更好地生存与发展。经过不断探索,总结出以实践为特色的土木安全工程教学模式的建立,需要重点抓好课堂教学实践、课程设计实践、实习环节实践和毕业设计实践四个关键模块。
1.课堂教学以实践为导向
贯彻实践教学特色理念,首先是把以实践教学为核心的办学思想融入课堂教学。安全工程通过生产活动中各种事故分析为途径,应用自然科学技术和管理科学知识,识别和预测生产生活中存在的不安全因素,分析事故发生的原因和机理,并采取有效控制措施防止事故发生,这一科学技术知识体系是一门实践性、经验性非常强的工程学科。
在教学中,结合安全工程专业“安全管理学”、“安全学原理”等部分较为抽象的课程,教师采用计算机辅助教学,运用多媒体电子课件、图文影像纪录片、事故案例分析教学、事故情境模拟等方式进行授课,引导学生通过对事故分析、企业安全管理方法学习和考察等实践性活动,加强对事故理论和现代安全管理思想理念的掌握,建立和运用实践教学思想,吸引学生将精力集中到课堂教学内容之中,有效克服安全工程专业理论教学枯燥脱离实际、泛泛空谈、学而无用的被动局面。此外,鼓励学生自导自演DV小品,加强安全意识和安全文化的宣传教育。
在“土木安全工程”、“安全事故分析与处理”、“爆炸安全技术”、“灾害防治理论与技术”等课程中,教师采取动画演示、网络互动视频教学、事故案例分析教学,增加学生对理论学习的感官刺激,培养学习兴趣,引导学生通过对事故分析的实践性活动,加强对土木施工和工程灾害发生的原因、规律和基本原理的消化理解,运用启发式教学,使学生主动式、自主式学习,强调教学的引导与互动,培养学生灵活运用理论知识去观察、分析、解决安全生产问题,从而提高教学效果。
2.课程设计以实践为检验
课程设计是工科学生完成某一课程理论学习之后进行的一次知识综合应用,是课堂学习的一种实践性延伸。在以实践教学为特色的土木安全工程专业培养模式中是一个最基本的集中实践环节。开设安全类及直接相关课程设计的课程包括“安全人机工程”、“安全系统工程”、“土木安全工程”、“应急结构工程”、“消防安全工程”等。
为了使课程设计形成体系,规范实践教学内容和过程,提高教学质量,课程设计大纲中拟定了指导性设计题目和设计方向。在课程设计过程中,学生可以依照自身的兴趣特长,运用所学的知识,自己动手,结合真实或虚拟、简化的生产现场实际,独立地展开设计工作。
“安全人机工程”课程设计让学生就土木工程现场简单施工机械工具和设备的安全可靠性进行分析,按照人机工程学要求对工具结构、尺寸、形状、不同工作环境下使用的安全性、便捷性、作业效率等进行改进和优化,设计、加装、改装安全保护设施、防止事故的报警装置等,培养了学生理论与实践相结合的开拓创新精神,动手能力有了很大提高。
“土木安全工程”课程设计结合路基、桥梁、隧道、轨道结构及施工技术进行,如进行高填深挖路基、深大基坑、岩质高边坡、桥梁加固、隧道支护结构等进行安全稳定分析、对施工提出安全专项方案,还可结合特殊不良地质、病害工程结构物、既有结构改扩建等进行设计。
“应急结构工程”课程设计以我校原铁道兵时期形成并保留下来的国防交通应急工程学科前沿为导向,结合战时铁路和桥梁抢修、抢建及军事交通保障设施、抢险救灾、重载运输、大件吊装、桥梁架设等急难险重工程中的部分简单构件和结构进行简单化、虚拟化、验证性课程设计。
“消防安全工程”课程设计主要对高层民用建筑、地铁、长达隧道等重要结构进行消防设计,包括消火栓、自动喷水灭火、高压给水、消防安全门、紧急电话等设施,提出设计方案及防火安全措施,使学生从设计实践中加深消防安全基础理论知识掌握,提升应用技能。
为了体现土木安全工程实践教学体系中“加强基础,拓宽专业,注重实际,提高素质”的总体思路,加大安全专业学生接触土木工程基础理论知识的深度,除了开设安全工程专业课程外,将土木工程与安全工程部分专业基础课程模块实行交叉,土木工程专业方向的专业基础课程开设给安全工程专业,一方面体现淡化专业方向,使学生的专业适应能力更强,专业口径更宽;另一方面也利用土木工程实践性、综合性、专业性的特点和办学优势条件锻炼强化学生的实践能力,使学生更快掌握和了解土木施工现场最新技术,更好的结合安全专业特点真刀真枪实干,开阔视野、活跃思维,挖掘创造力。
3.实习环节以实践为主线
土木安全工程的实习环节由专业认识实习、生产实习、毕业实习构成,尤其是生产实习和毕业实习对于安全工程专业来说是非常关键的实践训练环节,是学生面向土木施工现场的集中训练和全方位锻炼。目前不少高校由于学生扩招等多方面原因,联系实习单位较为困难,使实习流于形式,严重影响到学生实践能力的培养,然而土木安全工程专业学生由于采取小班招生培养,加上我校与中铁建、中交、中航、等大型企业紧密联系的优势,管理制度上建立了严格的实习环节质量监控措施,学生认识实习、生产实习和毕业实习质量能够得到扎实开展,取得显著的实习效果。
专业认识实习借助石家庄周边条件和工、矿企业建立长期合作的实习基地,内容包括危化、矿山、土木、铁路、电力、消防等方面,使学生对本专业性质、内容及其重要地位有所认识。如深入河北卫星化工厂雷管生产车间,学习参观危险化学品、爆炸器材生产、重大危险源监控、危险有害因素,炸药雷管等火工品库的主要防雷和防静电措施等;参观井陉、元氏等周边矿山企业,了解矿山开采、危险有害因素,通风系统、排水系统、供电系统、提升运输系统的危险有害因素的辨识,以及各种安全管理措施、各种安全规章制度。结合石太、京石、石武等周边项目参观土木施工现场,初步使学生了解土木施工安全技术、文化、管理制度、职业卫生等土木安全的有关知识,了解土木施工工地存在的主要危险有害因素、防护措施等。
土木安全工程专业生产实习是在修完专业技术基础课与大部分主干专业课的基础上进行的,是安全技术理论与实际相结合,巩固、加深所学知识,提高生产安全技术应用技能和管理能力的重要环节,实习过程中学生吃住在施工现场,跟班生产实践。为了挖掘学生用脑思维、用眼观察、动手操作的潜力,我们提出目标-调研-发现-讨论-论证“1+4”实践教学模式。
由于施工现场安全是复杂的系统,人员、机械、设备、作业场所等均处于不断流动变化中,交叉作业多,临时工程多,安全隐患多,包括生产和施工技术安全、加工机具安全、供配电及临时用电安全,施工现场布置和材料加工堆放安全、企业安全生产管理组织结构和管理制度、企业安全文化宣传和职工安全教育培训、环境与职业安全健康管理体系及工伤保险等,为了提高实习针对性和深入程度,参加实习的学生自愿报名,按照特点和兴趣划分实习小组,划定生产实习中主要考察、学习、研究的主要方向,帮助施工单位发现问题、分析原因,提出切实可行的安全生产解决方案建议。
“1+4”实践教学模式的“1”即是指实习指导教师在生产实习开始提出实习目标,“4”即结合选定方向深入项目部和施工现场展开调研,针对发现的安全隐患和问题进行小组讨论。实习结束前,在教师指导下进行小组答辩,实习学生对问题和解决方案的可行性展开论证。这种实习模式在实际应用中取得了学生和单位的一致认可,能够以具体的实战演练代替抽象的理论说教,学生普遍感到安全专业知识实用性强,改变了以往那种对安全专业内容空洞乏味、泛泛空谈的偏见和错误看法,同时也受到了施工企业的普遍欢迎,收到了良好的实践效果和社会效益。
毕业实习在毕业设计(论文)的阶段,收集、调研与毕业设计有关的现场数据资料,为毕业设计顺利进行做好基础性准备工作。主要是结合具体指导教师的毕业设计(论文)方向安排,多数结合教师科研项目。如隧道施工安全监测、施工安全评价,土石方工程爆破振动控制测试与监控等进行安排。
4.毕业设计以实践为核心
毕业设计是高等教育培养计划方案中最后一个重要的实践教学环节。在实践教学体系中,我们将毕业设计的选题贴近土木施工安全生产工作实际,学生通过自己的分析、思辨、实践,在走向工作岗位之前进行一次安全工程专业知识的综合应用与业务能力的全面凝练提升。
毕业设计题目设置要求每位指导教师尽可能结合科研课题、合作项目以及技术服务项目进行题目申报,教学虚拟题目必须由具有原型依托的企事业单位安排毕业实习,由系主任和学院对题目进行审批和把关,侧重以实践为核心。毕业设计环节已经连续完成4届,每年更新毕业设计题目,基本方向涵盖了土石方工程爆破安全设计、高速铁路路基施工危险源辨识与监测、预应力混凝土连续梁桥施工安全设计与风险管理、隧道施工安全监控、深基坑工程施工风险分析、施工现场安全管理、职业安全卫生体系、人工神经网络与模糊综合安全评价、特殊地质隧道施工安全技术、地铁盾构隧道施工安全与质量控制、病害隧道安全状态评估与整治、高层建筑消防安全设计、施工现场应急响应与救援等方面。
在每届毕业生开始毕业设计的前一学期,通过讲座方式,组织每一位指导教师向学生介绍所指导的毕业设计题目、选题要求和特色,让学生做好正式选题前的准备工作。所有题目网上申报,网上选题系统可以实现学生和指导教师的双向选择,有利于充分发挥每个学生的个性特征和兴趣爱好,同时也鼓励土木工程专业学生跨专业选报,以实现学生知识结构体系的优势互补。
毕业设计过程中,学生在指导教师安排下,协调实习企业单位展开毕业设计工作。如将隧道施工安全分析小组的学生派驻天衡山隧道工程现场,对在建隧道进行施工过程跟踪和安全监测,现场调研施工危险源并提出解决措施和对策。机电设备安全管理分析小组的学生走进英科特(宁波)机电设备有限公司进行驻厂考察,对企业生产工艺、危险化学品和安全管理进行现状评价等。
以实践为核心,校企联合的新型指导模式是土木安全工程实践教学的大胆改革与创新。新举措推行的过程中,我们意识到培养土木安全工程领域高级应用型人才,必须强调与工程一线和生产一线的实际相结合,促使指导教师真正在指导学生毕业设计上下工夫,炼内功。无形中给每位指导教师施加了压力,增强了责任,提升了毕业设计质量,锻炼了学生扎实的实践技能。
三、实践教学软环境
实践教学的软环境,包括实践教学理念、教学方法和手段、实践教学管理制度改革、教材建设、课程建设、教学与科研等,是保障实践教学模式顺利推进实施的基本切入点。
安全工程系将实验课程教学作为人才培养过程中十分重要的实践教学环节,以“工程教育回归工程”的教育理念,构建了突出安全工程技术技能培养的完善实践教学体系。高度重视实验教学的地位,将狠抓实践教学、提高人才培养质量列入专业发展规划。
在实践教学中加大投入,通过引进现代化的实验手段和实验技术,实现实验手段的现代化。建立网络教学平台,实现实验教学的网络化。全面开放实验室,建立以学生为中心的开放式实验教学模式和以自主式、合作式、研究式为主的学习模式。对开设的实验课程进行整合,对整合后的实验教学修订教学计划,制定新的教学大纲,理论教学与实验教学统筹协调,建立与理论教学有机结合,以能力培养为核心,规划合理、适用性强,效果良好的实验教学新体系。改革实验考试考核的方法,充分发挥实验考试考核对教学质量的双向调控作用,提高学生自主实验的能力。
加快土木安全工程系列教材建设,从安全工程专业特色出发,开发适合我校特色的专业课程教材或讲义,制定了五年发展规划,编写了《土木施工安全技术》、《爆炸安全技术》、《隧道施工安全技术与评价》、《安全检测控制原理及应用》、《工程结构安全检测实验指导》等教材,满足了理论和实验教学的需要,下一步重点抓好修订和出版工作。
在课程建设中,借助申报《土木安全工程》省精品课的契机,以评促建,巩固加强实践特色模式在课堂教学的导向作用,同时抓好“两个结合”,即实践教学与工程实际应用紧密结合,实验教学与学生创新创业活动紧密结合:部分实验教学项目选题来源于科研工程实践活动,指导教师也利用实验教学平台,提升教学科研能力。学生通过实践活动从事创业研究、其中1人研究成果已获得专利,实践效果显著,成绩突出。
四、实践教学设施和基地建设
自专业筹建之初,针对如何强化学生的能力培养,如何构建一个完整、科学、合理的实践教学体系就成为重点考虑的问题。通过多方面调研,确立了“建设层次系统化、工程化、开放化实践教学体系”的指导思想。我校安全工程专业的建设目标是培养满足社会需求,能解决土木工程现场实际安全技术问题的人才。因此,实验室建设也围绕如何通过实验教学,使学生进一步加深对理论知识的理解,了解实际工程中可能存在的具体问题,并学会如何将所学的理论灵活应用于工程实践,逐渐培养自己解决实际问题的能力等。
近几年,我校为了夯实实践特色教学的基础,重点进行了实验室、校内、校外实习基地的建设。在隧道与岩土工程研究所、桥隧施工地质技术研究所、岩土与环境工程研究所、岩土与结构实验中心(省重点实验室)基础上,于2001年~2005年专门筹建爆破实验室、安全工程实验室,实验面积达到200平方米,设备经费为250万元,直接服务安全工程系本科实践教学。此外,学校还建立了仿真实验室,满足了开展安全事故模拟与仿真等课程实践教学的需要。目前,分院正继续努力发展和完善安全实验室的设备投入,加强实验室管理力度,力争使60%以上的专业课程开出相关实验,开出率达到90%以上。
为了拓宽学生接触学科前沿,开阔视野,参与工程技术实践,指导学生充分利用我校拥有的道路与铁道工程安全保障实验室、交通环境与安全工程研究所、大型结构健康诊断与控制研究所、振动与噪声控制实验室等的资源优势,为安全工程专业本科和研究生实践教学服务,形成了递阶层次系统化的实验教学平台。
在实习基地建设上,我们就学校周边条件建立认识实习点,包括石家庄市内高架桥、地道桥等市政建设工地、元氏煤矿、邢台煤矿、井陉矿区、市桥东污水处理厂、河北卫星化工厂、朔黄铁路、京广铁路、石家庄编组站、上安电厂等,生产实习和毕业实习紧跟国家大型基础设施建设,在北京地铁、天津地铁、京石客专、石武客专、石太客专等项目工地与北京城市轨道交通有限公司、中铁隧道局、中铁十二局、中铁十四局、中铁二十局等多家单位建立了实习场所,与房山桥梁厂、河北金安、河北英博等企业公司建立了良好的长期合作关系。保证了我校安全工程专业学生具有充足、优质的校外生产实习与毕业实习场所,为土木安全工程实践特色教学奠定了坚实的基础。
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)16-0029-03
“卓越工程师教育培养计划”是《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010―2020年)》提出的高等教育重大改革计划,旨在培养造就一批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才,为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务[1,2]。培养卓越工程师后备人才,要面向工业界、面向世界、面向未来。立足于“卓越工程师项目”的主旨与重点,上海大学金属材料工程专业以提升学生的社会责任感、创新能力和工程实践为核心,强化工程能力和创新能力,在建立符合工程教育规律的教学体系的基础上,加强学生的企业工程实践环节,注重国际化的培养,鼓励学生积极参加材料热处理工程师的培训和全国大赛。通过一系列探索实践和教学改革,上海大学金属材料专业在培养适应国家建设需要的高水平卓越工程师方面取得了一些具有积极意义的成果。
一、建立符合工程教育规律的教学体系
上海大学金属材料工程专业是第一批“卓越工程师教育培养计划”批准的本科专业。围绕工程教育的核心问题,在听取企业专家意见的基础上,上海大学金属材料工程专业通过转变教育理念,构建了符合工程教育规律的、多层次、立体化的专业课程体系。通过对原有的教学计划进行修订,优化了课程设置,并对教学内容、教学方法、教学手段、教学考核与评价标准进行了相应的改革。新修订的教学计划具有以下特点:(1)夯实学科基础,强化工程文化。(2)增加实践性和研讨性课程比例,扩大开放性实验、实训,强化实践教学,突出以工程项目为载体的任务拉动式的研讨性和实践性环节设置。(3)引入“校企、科研院所联合培养”的机制,与企业共建课程,邀请企业专家对本科生进行职业生涯培训,聘请企业专家走进课堂主讲专业前沿讲座,充实授课内容。(4)增加企业学习环节,以工程项目为载体,聘请企业专家指导学生的工程训练,指导毕业设计,参与学生的培养。鼓励学生参与企业的课题研究,使学生在工程环境中接受熏陶,激发学习兴趣,实现知识到能力的转化,增强工程意识,提升工程和能力。除了对教学计划的修订之外,还相应地改变了传统的教学方式,更新了授课内容,改革了教学手段、教学考核与评价标准,以适合金属材料专业卓越工程师培养的要求。如:以项目为载体的任务拉动式教学模式贯穿于课程教学的全过程,以工程实例为核心,把知识点与工程应用有机地联系起来;理论与实践教学相结合,重视案例教学、基于项目的教学和工程实践教学,培养工程能力和素质;充分发挥学生的学习主动性,实现“课上、课下互动”、“课内、课外互补”;倡导在教师指导下的学生自主学习模式,通过启发式、探究式、讨论式、参与式教学,实现学生与教师课堂的上下互动交流;改革考试方法和考核机制,注重学习过程考查和学生能力评价,加强学生课外自主学习和参与课外活动的主动性,培养学生的创新性和工程实践能力。
二、加强企业工程实践
新教学计划的课程设置在加强实践环节,培养学生实践能力、解决实际问题能力方面进行了大胆尝试。为大力推进“卓越工程师”实践培育的环节,金属材料工程专业发动广大教师,选取“上海汇众汽车制造有限公司”、“山特维克材料科技公司”、“肯纳金属有限公司”、“艾伯纳工业炉有限公司”、“上海工艺研究所”等一批在行业领域颇具影响的国企和外企作为学生的企业实践基地。“金属材料工程专业”卓越工程师的培养在企业的工程实践采取了分散形式,以分阶段、逐步推进的模式实施。包括:“暑期实践(7~8月)深度实习(冬季学期)毕业设计(春季学期)”。每年的7~8月组织本科生先进入企业进行为期2个月的暑期企业工程实践活动。通过这一阶段在企业的工程实践,使广大学生学到了课本上未接触到的实践知识,加深了对所学专业的理解和认识,提高了自学能力和工程实践能力。更为重要的是在社会大课堂中锻炼了吃苦耐劳的精神,获得了与人交往的经验,增强了团队合作意识。在实践过程中,同学们虽然也暴露出书本知识与实际结合不够紧密,处理问题不够成熟等问题,但这些经历督促学生回到学校后更加努力掌握更多的知识,并不断深入到实践中,锻炼自己的能力,为今后更好地服务于社会打下坚实的基础。在经历了暑期实习环节后,冬季学期一部分学生重新回到原实习单位进行深度实习,并与企业导师一起探讨,提出合适的毕业设计题目。春季学期在企业完成毕业论文。学生在经历近一年的企业工程实践活动后,取得了卓有成效的成果。如:2008级4名本科生经过一年深度实践洗礼,圆满完成了毕业论文,取得优良成绩。其中赵小满同学的论文《耐热耐冲击球墨铸铁铸造工艺方案研究》被评为校优秀毕业论文,他本人也顺利进入原实习单位就业,并与另一位同学一起将毕业论文研究结果整理成文章,发表在《现代铸铁》杂志上。在企业期间他们积极参与“168中低压气缸排汽段下半”铸件的制造过程,该铸件在第十一届中国国际铸造博览会上荣获“2012年中国国际铸造博览会优质铸件金奖特别奖”。虽然我们的学生只是参与其中的局部工作,但实践给他们带来的收获以及集体荣誉感成为激励他们不断奋进的动力。4名学生实习之后全部与企业签约,这从一个侧面说明了校企共同培养的优异效果。这些学生在企业表现出色,已逐渐成为企业的中坚力量。为了更好地提升“卓越工程师”培养工作,我们对参加企业工程实践的同学进行了问卷调查。结果表明:企业为学生提供了各类有效的培训和实习岗位,绝大多数同学对此感到满意和认可;绝大多数提供的是技术相关岗位,有助于学生专业知识与实践能力结合,而一些市场、销售、客服等岗位,则有助于学生成为一个能迎合社会需求的复合型的材料工程技术人员。企业的实践活动为学生提供了深入生产和工作一线的机会,通过在知名企业实习,绝大多数同学认为成为一个优秀的工程师是有前途的,专业认同感得到了提升。这不仅有助于学生提前适应企业对各类技术的要求,并做好自己的职业生涯规划,明确自己的发展方向,同时在更好的理解所学专业后,不少同学愿意继续求学,“卓越工程师”在企业的实践活动对学生今后攻读研究生也起到良好促进作用。
三、注重本科生“国际化”的培养
通过与国外高校、科研院所互派学生访问交流,我们鼓励学生到海外大学或企业参加交流学习或短期实习,开拓视野,在国际联合实验室和海外实习基地进行实践活动,尝试以国际化的理念培养学生的创新能力和工程实践能力。已开展的主要项目有:IHEEC赴美暑期交流培训、台湾成功大学/台湾大学联合培养、美国罗格斯大学研修生、上海大学优秀本科生夏季学期赴海外交流项目、密歇根州MACOMB郡海外实习项目等。不同的交流项目均有相应的交流方案和培训课程,学生可以选择实习项目或者交流项目,可以选择短期或者长期项目。通过这些活动,不仅提高学生的英语交流能力,学生在享受异域文化特色的同时,更能开拓其国际化视野,思考问题的方式和视野都有一定的改变。这些海外学习、实习经历除了学生本人受益之外,还带回一些“国际化空气”,营造了学生更加努力开展专业学习、问题思考与探讨的良好氛围,不断集聚积极向上的正能量。
四、组织参加材料热处理工程师的培训与考取资格证书
“材料热处理工程师”是中国机械工程学会开展的职业技术资格认证,现已纳入我国专业工程师系列,是评定材料热处理工程师是否合格的重要依据。对在校学生主要是材料热处理工程师(见习)的认定,“材料热处理工程师(见习)资格证书”是检验金属材料专业工程应用型人才培养是否合格的具体体现。为此,在金属材料卓越工程师培养的最后阶段,我们组织一部分学生参加了材料热处理工程师(见习)的培训与考试。作为一名还未接触到实际工作的学生来说,热处理工程师(见习)的培训和考试给他们的影响非常大。学生普遍反映:这是一个很好的学习平台,一是巩固和拓展了专业知识,二是更多地接触了实践中的问题。在这里,接触到的都是资深的教授专家以及一线员工,他们对于热处理的认识是大学生从未涉及的深度和广度。在教学过程中,培训教师都会将已有的知识联系实际生产,也能更加灵活的运用专业知识且非常有意义。另外,在课余时间,很多来自各单位企业的员工学员都会提出一些实践中遇到的问题,各位教师也会根据自己的理解给予解答,这是培训的另一收获。
培训中既有重点院校教授讲授的基础理论知识,如:通过对工程材料的基础讲解,使学生对材料热处理的本质有了进一步的了解和掌握;工艺学的讲解通过大量实际案例的分析和讨论,理论和实践相结合,使学生学习到多方面的热处理实际经验,提高了专业技术水平;设备、质量控制及检测部分的讲解,使得学生在今后的生产工作中,对设备的合理选择和使用有了比较全面的认识,对热处理质量控制及材料检测有了系统的了解。此外,更有富有多年生产研发管理经验的高级工程师、厂长讲授热处理实际生产管理、质量控制等知识,尤其讲授了在大学课堂教学中涉及较少的热处理相关设备原理及应用知识,既扩充了知识面,又理论联系了实际,做到学以致用,为学生今后工作中安全生产、绿色生产打下了坚实基础。培训班上的最大亮点是院士的精彩报告,院士的博学多才、远见卓识,在教学中循循善诱、丝丝入扣,教书育人,给学生们留下了深刻的印象。中国工程院院士潘健生教授每期培训班安排20课时,为学生讲述由他主编的《热处理工艺学》书中的“导论”内容,包括热处理在制造业中的作用、热处理技术的特点、怎样搞好热处理等。中国科学院院士徐祖耀教授的“做一个优秀的热处理工程师”报告,阐述了科学与工程的关系、热处理工程师应具备什么知识、热处理工程师要有三个概念及产学研结合的重要性等四个方面内容。他们以亲身的经历生动地讲述自己在长期从事材料热处理理论研究和实践的体会,还结合教学内容引导学生分析解决生产实践中遇到的难题,以巩固和加深专业基础理论知识,受益匪浅。
金属材料工程专业自2012年开始组织学生参加材料热处理工程师(见习)的培训与考试。2015年又有14位学生顺利通过了“见习材料热处理工程师”资格考试,目前累计37名学生获得“材料热处理工程师(见习)资格证书”,并且获得资格证书的学生数逐年递增。
五、积极参加全国大赛
除材料热处理工程师(见习)的培训与考试外,我们还鼓励学生利用课余时间,积极参加各种专业技能大赛、大学生创新项目和大赛。在全国竞赛的大舞台上进一步提高学生的实际操作技能、创新和实践能力。
1.“永冠杯”中国大学生铸造工艺设计大赛。由中国机械工程学会等单位主办的“永冠杯”中国大学生铸造工艺设计大赛主要目的是通过为学生提供社会实践活动平台,鼓励在校学生学习铸造专业知识,为铸造企业培养优秀人才,促进我国铸造行业的发展。自举办以来,金属材料工程专业积极组织学生参与这项全国赛事。在教练组长杨弋涛教授的悉心指导下,参赛学生积极备战,克服缺乏实际设计经验的瓶颈,全面完整地完成了从铸件零件图、铸造工艺图、型板图、芯盒图到铸造工艺方案计算机辅助模拟优化的全部内容。在面对实际问题的过程中,同学们对书中的理论知识灵活应用、虚心求教,发挥团队合作精神,这些为他们日后走上社会积累了宝贵的经验。上海大学金属材料工程专业已连续参加了四届大赛,每次均有获奖。迄今为止共有63名学生取得22个奖项(2013年有8名金属材料工程专业本科生获奖,2014年有16名本科生获奖,2015年共有9名学生获奖)。特别是2014年和2015年,连续两年上海大学获得“永冠杯”中国大学生铸造工艺设计大赛一等奖,充分体现了金属材料工程学科在培育“卓越工程师”上取得的实战成效。
2.全国大学生金相技能大赛。金相制备是材料科学与工程领域应用广泛、行之有效的研究和检验方法,是材料学子的必备技能。全国大学生金相技能大赛是由教育部高等学校材料类专业教学指导委员会和高等学校实验室工作研究会(中国高等教育学会实验室管理工作分会)联合主办的一项全国性大学生赛事。旨在提高大学生的金相制备及观察的实验操作技能,增强金相图谱分析能力,加深对专业知识的理解与应用,增强实践操作能力。上海大学金属材料专业认真组织学生校内预赛,积极备战全国总决赛,已连续参加三届大赛,每次均有获奖。其中2013年获个人二等奖和团体优胜奖;2014年三名参赛选手分获个人一、二、三等奖,同时以名列前茅的得分为我校夺得团体优胜奖;2015年黄嘉豪、李笑玲和牟博维同学代表上海大学参赛,获得个人一等奖一名、二等奖两名,上海大学获团体优胜奖。值得一提的是在此赛事的组织过程中,年轻教师陈卓和徐京老师得到迅速成长,因出色的表现连续2年获优秀指导教师奖。此外,2014年在“华为杯”(首届)中国大学生新材料创新设计大赛中,上海大学金属材料工程专业本科生安立聪和王晓领衔的两支参赛队伍在指导教师杨弋涛和韦习成的精心指导下,在全国180余支队伍中过关斩将,均获得全国三等奖。2014年7月,第四届全国大学生电子商务“创新、创意及创业”挑战赛全国决赛中,王晓同学领衔的参赛团队在继“三创赛”上海赛区获得特等奖之后,喜获全国总决赛二等奖。2015“丰东杯”中国大学生材料热处理创新大赛本科生刘成杰和陈世超在指导教师韦习成和王武荣的指导下,经过激烈的比赛和答辩,论文《BR1500HS硼钢板热压淬火工艺及其性能的研究》获得全国总决赛二等奖。2015年8月,第二届上海市大学生先进材料创新创意大赛中,王晓与吴俊玮同学组成的参赛队以项目《新型耐磨金属基复合材料》获得二等奖。学生在各类赛事中的优异表现,侧面反映出上海大学金属材料卓越工程师的培养工作得到专家评委的肯定和认可。
通过一系列探索实践和教学改革,上海大学金属材料专业在培养适应国家建设需要的高水平卓越工程师方面取得了一些具有积极意义的成果。在收获成果的同时,也暴露出一些问题。如:在校大学生吃苦精神不够、动手能力不足、沟通欠缺,特别是因缺乏诚信给实习单位留下不好的印象,影响了实习单位对后续学生实习的接纳。这些现象日益突出,成为卓越工程师培养最大的障碍。今后,我们将针对这些问题做进一步的改革,以期培养出更多更优秀的卓越工程师。
致谢:本文的研究工作得到教育部“卓越工程师培养计划”(上海大学金属材料工程专业)和“上海大学校级重点课程建设项目”(材料类专业职业生涯培训)的支持。
顶岗实习是学生完成基础课程和部分专业课程后进行的教学环节,是实现全程多元化考核的关键内容。学生到校外实训基地或用人单位顶岗实习,意味着他有一个正式的工作岗位,是一名正式的工作人员。教育的意义和价值,随着顶岗实习模式转换成了生产价值和社会价值,学生间接经验向直接经验不断转化,伴随生产和生活不断得到升华。
顶岗实习有利于校企对接。通过实际工作使学生掌握基本操作技能、生产设备的基本维护技能、生产一线的基本管理技能,将所学的专业理论知识与生产实际紧密结合起来,从而促进高等职业教育学习环境、学习方式的改革。企业可根据学生的各方面表现和自己的需要进行考核,按需择优录用,使企业有自由选拔人才的先决条件。
顶岗实习有利于学生培养。学生不仅接受教师的指导,而且还接受企业文化的熏陶,这就使他们树立起强烈的竞争意识和勇于吃苦的精神。在实习过程中不仅培养学生综合运用所学专业知识的能力;还培养学生独立思考、解决问题和独立工作的能力;毕业设计、毕业论文从学生的实习岗位出发,实现了结合实际进行选题,保证了课题的真实性。
此外,顶岗实习还能帮助学生,特别是家庭经济困难学生完成学业。
二、顶岗实习中遇到的问题
1.学生思想认识模糊,岗位适应能力差。在顶岗实习期间,学生要扮演实习者和员工两种角色,接受学校和企业的双重管理。从实习企业的角度来说,对实习学生以员工的标准进行教育和管理,要求其遵守企业的规章制度,完成企业员工应该完成的工作任务。从学校的角度来说,对顶岗实习学生是以学生的标准进行教育和管理,要求其遵守学校的规章制度,在工程技术人员和实习指导教师的指导下,完成预定的任务。从学生角度来说,他们已经习惯于自己的学生身份,愿意接受学校的领导,总以为企业对他们的要求太高、太严,难以适应。再加上绝大多数企业在为学生提供实习报酬时并不是按正式员工的标准进行,可能会造成学生巨大的心理失衡。部分学生过高估价自己,“眼高”现象较突出,之所以“眼高”,一是由于一些学生的自我感觉盲目良好,认为自己已受高等教育,让其从事具体的操作,有“大材小用”之感,工作中缺乏主动性、责任心和上进心;二是部分学生对顶岗实习的认识不清,认为自己在其中输入了一定的脑力劳动和体力劳动,要求以相应的工资,与自己的付出相配套,在思想上有片面追求实习报酬的倾向,而现实与其要求不符,则在思想上表现有情绪、行动上表现迟缓,实习质量难以得到保证,与企业建立的长期合作关系也随之产生负面影响。
2.师资力量不足,管理难度大。目前,各专业没有专职的实习教师,实习指导教师除指导实习外,还担任其它班级的授课任务,对实习指导往往感到“心有余,而力不足”,为解决这一突出的问题,学校只能派出非专业人员协助,这些非专业人员对具体的技术环节不能做具体的专业指导,不能有针对性地发现问题、解决问题,只能起一般的组织作用。同时,由于学生实习岗位种类多、人员分散,要让每个学生得到专业教师的有效指导,困难较大。受人员数量和资金制约,指导教师往往只能起到巡视、监督、信息反馈的作用,学校对学生的整体管理和指导功能弱化,学生在生活上、学习上、与企业的关系上,面临的种种困难得不到及时、有效的解决,这在一定程度上影响了实习的质量。
3.企业配合力度不够。企业的工程技术人员和实习指导教师是学生的指导者。实施顶岗实习的平台在企业,学生在企业主要以企业中理论水平和技术水平较高、热心人才培养工作的专家和技术能手指导为主,学生在岗位上,其技术的掌握、提高、熟练、创新主要依赖于企业师傅的言传身教,一个高水平、并愿意传授技术的企业师傅,对学生技术的掌握起着举足轻重的作用,而企业考虑到生产秩序、产品质量、经济效益等问题,对学生不够放心,尤其是化工生产最大的特点是高温、高压和易燃、易爆,市场经济下的企业出于安全生产、管理以及新设备与工艺技术保密等自身利益的需要,一般是不欢迎学生实习的,即使是允许某些特殊关系的院校学生实习,企业的设备不敢让学生动手操作。
4.顶岗实习重开始,轻结尾。顶岗实习是强化实践性教学的重要环节。在实施过程中,往往在开始的进行阶段安排的井然有条,而在实习结束后的成绩评定、内部交流、总结等环节,由于受时间制约,往往比较草率,对学生在实习过程中的收获和教训不能进行系统的收集、归纳、总结,对取得的成绩不能上升到理性。
三、解决的对策
1.加大顶岗实习的宣传教育力度,提高学生的适应性。首先要做好实施顶岗实习的宣传、动员工作。因为学生到企业顶岗实习,会在比较长的一段时间内脱离学校环境,处在完全不同于学校的社会环境中,繁重的生产劳动、复杂的人际关系、严格的企业管理,以及种种无法事先预测的人和事,都会使学生产生许多想法,甚至产生很多不适。所以,必须加强对学生的宣传、教育,让他们明白要做什么,应当怎样做,准确给自己定位,为有序地落实实施方案和各项措施奠定坚实的基础。并对学生进行金钱观、吃苦观、敬业观教育,使他们不应以获取金钱为目的,并能扑下身、静下心、吃得苦、耐得住寂寞,并能敬业爱岗、安心本职工作,对企业忠诚。
2.加强校企合作,建立稳定长久的实习基地。顶岗实习需要企业的积极配合,需要建立一批相对稳定的能满足顶岗实习需要的校外实习基地。要选择一些与化工类专业对口的具有现代规模的企业,找准学校与企业的利益结合点,本着“双赢”原则,建立学校和企业之间长期稳定的组织联系制度。在目前企业参与合作积极性普遍不高的情况下,学校应充分利用自身条件,探索多种校企合作模式。学校可优先为合作单位提供优秀毕业生;学校还可利用自己的师资、设备为企业进行员工培训等。同时,政府也应出台相应的政策法规,促进校企合作。
3.强化实习指导队伍,确保顶岗实习的质量。学校要选派得力的实习指导教师教育学生摆好自己的位置,确定好自己的角色,学会用员工的意识思考问题和要求自己。一方面,从校内选派经验丰富、责任心强的教师具体负责学生在顶岗实习期间的日常管理,以及与企业的沟通协调,管理部门要在实训人员组成和资金方面给予适当倾斜,保证一定数量的专业教师进入实习一线,为实习目标的实现奠定坚实的基础。另一方面,从企业聘请理论水平和技术水平较高、热心人才培养工作的专家和技术能手作为兼职指导教师,具体负责介绍车间的生产工艺流程、工艺控制、设备的维护及操作安全等内容,以利于学生的实习,对于企业的兼职指导教师学校要付给一定的报酬。
4.做好实习时机选择、成绩的考评和经验总结。学生必须按教学计划学完全部主干课程,考试合格,并有针对性地进行过岗位技能的培训,具备初步的实践能力,能基本适应岗位工作的需要,才能安排顶岗实习。顶岗实习阶段的评价考核不同于校内所开课程的考核。学校与企业作为共同的评价主体,共同参与评价过程的实施。