材料類本科專業(yè)實(shí)踐教學(xué)探討

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摘要：隨著世界范圍內(nèi)的信息技術(shù)與新型智能工業(yè)化的發(fā)展，培養(yǎng)兼具專業(yè)知識(shí)和倫理素養(yǎng)的多樣化、創(chuàng)新型新工科工程專業(yè)人才成為我國(guó)高校工程教育發(fā)展的新方向。文章介紹了在國(guó)家工程教育認(rèn)證背景下，南京工程學(xué)院材料類專業(yè)新工科人才培養(yǎng)模式，以材料回收與再生綜合實(shí)驗(yàn)周實(shí)踐課程的工程倫理教育為例，探討工程倫理意識(shí)、工程倫理規(guī)范及工程決策能力。

關(guān)鍵詞：工程倫理；新工科；培養(yǎng)模式；實(shí)踐教學(xué)

伴隨全世界范圍內(nèi)的工程活動(dòng)，尤其是高技術(shù)集聚的大型工程項(xiàng)目的蓬勃開展，使環(huán)境污染、生態(tài)破壞和自然資源枯竭等諸多問題涌現(xiàn)。隨著人類活動(dòng)對(duì)社會(huì)、自然的影響力日趨加深，工程倫理問題越來越突出。新工科工程專業(yè)人才的培養(yǎng)過程必須重視工程倫理教育，增強(qiáng)培養(yǎng)工程技術(shù)人員的責(zé)任感，增強(qiáng)工程倫理認(rèn)知，培養(yǎng)倫理規(guī)范的自覺性。文章將以材料回收與再生綜合實(shí)驗(yàn)周為特色的實(shí)踐課程的工程倫理教育為例，探討材料科學(xué)與工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中的工程倫理問題。

1工程倫理教育在材料類專業(yè)工程新工科人才培養(yǎng)中的意義

工程倫理就是工程技術(shù)人員在工程活動(dòng)中所應(yīng)恪守的人性基本道德原則和行為準(zhǔn)則。目前我國(guó)已經(jīng)邁向世界強(qiáng)國(guó)，國(guó)家的持續(xù)性發(fā)展急需培養(yǎng)創(chuàng)新型工程技術(shù)人才，這就催生了新工科建設(shè)。各大高校根據(jù)國(guó)家需要的新經(jīng)濟(jì)和新技術(shù)，應(yīng)該加強(qiáng)課程和教學(xué)模式的設(shè)計(jì)，充分考慮人才培養(yǎng)規(guī)律與技術(shù)進(jìn)步和更替的匹配，建設(shè)新工科課程與實(shí)踐教學(xué)新模式的同時(shí)必須考慮工程倫理。也就是說，新工科建設(shè)必須植入人才培養(yǎng)新模式，即構(gòu)建新工科課程體系與工程倫理教育相結(jié)合的新模式。既要高度認(rèn)識(shí)到新型工程技術(shù)人才應(yīng)具備跨界交叉融合的特征，注重對(duì)學(xué)生進(jìn)行工科交叉專業(yè)培養(yǎng)，使工程技術(shù)人才具有主動(dòng)學(xué)習(xí)新技術(shù)、新知識(shí)的自學(xué)能力，又要認(rèn)識(shí)到工程倫理教育是大學(xué)素質(zhì)教育的重要組成部分。人們的社會(huì)行為受形態(tài)意識(shí)支配，所具有的工程倫理意識(shí)決定其個(gè)人社會(huì)的價(jià)值取向和實(shí)際參與社會(huì)建設(shè)的意識(shí)。因此，在材料科學(xué)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)體系設(shè)計(jì)中，加入了以材料回收與再生綜合實(shí)驗(yàn)周為特色的實(shí)踐課程，圍繞材料的可持續(xù)設(shè)計(jì)、節(jié)能減排、環(huán)境污染等核心問題及社會(huì)發(fā)展需求，在教學(xué)工程中主要幫助學(xué)生塑造“社會(huì)責(zé)任、工程倫理意識(shí)、資源可持續(xù)發(fā)展”價(jià)值觀體系，培養(yǎng)工程倫理理念，并鼓勵(lì)學(xué)生在材料工程設(shè)計(jì)中踐行材料的可持續(xù)性和節(jié)約資源設(shè)計(jì)理念。

2實(shí)踐教學(xué)過程中工程倫理教學(xué)模式

高校工程倫理教育通常多采用在專業(yè)課程中融入工程倫理內(nèi)容的形式。南京工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院考慮到單獨(dú)設(shè)置工程倫理課程的難度與學(xué)生的接受度的問題，專門在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)了適合包括材料工程、金屬材料、高分子材料、焊接技術(shù)與工程、材料成型及控制工程等材料類各專業(yè)的材料回收與再生綜合實(shí)驗(yàn)周實(shí)踐課程。這門實(shí)踐課程將工程倫理教育與材料科學(xué)與工程學(xué)院現(xiàn)有的各種專業(yè)結(jié)合起來，在充分掌握材料類基礎(chǔ)理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，在培養(yǎng)后期進(jìn)行為期一周的實(shí)踐教學(xué)，對(duì)該課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行倫理成分的滲透，這樣不僅達(dá)到了培養(yǎng)新工科背景下工程倫理理念的目的，還不需要開設(shè)新的課程，不需要在原本緊張的培養(yǎng)系統(tǒng)中占用大量整塊的時(shí)間。在課程中使用置于工程情境中的工程倫理教學(xué)實(shí)際案例，例如：二十世紀(jì)六七十年代的煉鋼鋼廠和火電電廠生產(chǎn)中產(chǎn)生的大量的固體廢棄物鋼渣、粉煤灰等，在新型水泥產(chǎn)品的生產(chǎn)中得到了有效利用；泰州興化市戴南鎮(zhèn)的不銹鋼生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了大量含金屬元素的廢棄溶液、污泥，造成嚴(yán)重環(huán)境污染，而后期建立了循環(huán)利用回收廠，既處理了污染物，又有效地回收了大量有用的金屬材料和污泥中含有的金屬氧化物，做成高規(guī)格耐火磚等，使廢棄資源得到回收利用。這樣貼近生活的實(shí)例，可以幫助學(xué)生理解復(fù)雜和抽象的工程倫理概念，也使工程和倫理問題更加緊密地結(jié)合在一起，學(xué)生容易接受，避免工程倫理課程與學(xué)生所學(xué)專業(yè)相分離，陷入授課內(nèi)容枯燥且脫離工程實(shí)踐、教學(xué)效果不佳的尷尬境地。

3材料回收與再生綜合實(shí)驗(yàn)周課程教學(xué)內(nèi)容與工程倫理元素

3.1課程教學(xué)內(nèi)容

按照新工科培養(yǎng)人才方案中的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的內(nèi)容設(shè)計(jì)，材料回收與再生綜合實(shí)驗(yàn)周這門實(shí)踐課程從教學(xué)大綱、教學(xué)任務(wù)書、教學(xué)進(jìn)度表和自編實(shí)驗(yàn)方案指導(dǎo)書等各方面入手，將工程倫理的思想與理論講解、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和分組設(shè)計(jì)材料回收方案有機(jī)結(jié)合在一起，其框架如圖1所示。在材料回收與再生綜合實(shí)驗(yàn)周教學(xué)大綱的課程目標(biāo)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方案設(shè)計(jì)中強(qiáng)調(diào)工程倫理元素。規(guī)定材料回收與再生綜合實(shí)驗(yàn)是材料類專業(yè)綜合性和實(shí)踐性較強(qiáng)的教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生通過幾個(gè)代表性的材料回收實(shí)驗(yàn)，能夠達(dá)到以下教學(xué)目標(biāo)：（1）了解回收不同材料的方法和工藝過程，加深其對(duì)常用金屬和高分子廢棄材料各項(xiàng)性能及回收原理的理解。對(duì)應(yīng)的新工科畢業(yè)要求內(nèi)容為科學(xué)研究：能夠基于科學(xué)原理并采用實(shí)驗(yàn)、分析與解釋數(shù)據(jù)等方法，對(duì)解決材料成型工藝、模具設(shè)計(jì)制造等領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題進(jìn)行研究，并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。（2）強(qiáng)化學(xué)生的環(huán)保意識(shí)，提高當(dāng)代大學(xué)生材料回收及資源綜合利用的理念和創(chuàng)新意識(shí)。對(duì)應(yīng)的新工科畢業(yè)要求內(nèi)容為工程與社會(huì)：能夠結(jié)合材料加工工程背景，綜合分析和評(píng)價(jià)工程問題解決方案對(duì)社會(huì)、健康、安全、法律及文化的影響，并理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。（3）培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐動(dòng)手能力和運(yùn)用理論知識(shí)分析解決實(shí)際問題的能力。對(duì)應(yīng)的新工科畢業(yè)要求內(nèi)容為環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展：能夠理解和評(píng)價(jià)針對(duì)材料加工領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的工程實(shí)踐對(duì)環(huán)境、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的影響。（4）培養(yǎng)學(xué)生撰寫項(xiàng)目說明書、制作項(xiàng)目介紹PPT的能力。強(qiáng)化學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和語言表達(dá)能力。對(duì)應(yīng)的新工科畢業(yè)要求內(nèi)容為個(gè)人和團(tuán)隊(duì)、項(xiàng)目管理：能夠正確處理個(gè)人和團(tuán)隊(duì)的關(guān)系，在所從事專業(yè)領(lǐng)域或社會(huì)工作中能承擔(dān)個(gè)體、團(tuán)隊(duì)成員及負(fù)責(zé)人的角色，了解工程方面的管理和經(jīng)濟(jì)決策的基本知識(shí)，并能在相關(guān)工程實(shí)踐中應(yīng)用。

3.2工程倫理元素

在課程目標(biāo)與教學(xué)內(nèi)容和方法（環(huán)節(jié)）中，做了工程倫理元素與課程目標(biāo)的深度融合。首先，在材料回收意義與背景知識(shí)講解中強(qiáng)調(diào)工程倫理與資源節(jié)約型社會(huì)的關(guān)系、自然資源合理利用的重要性、可持續(xù)發(fā)展與工程全壽命設(shè)計(jì)理念和通用性設(shè)計(jì)關(guān)鍵等。其次，在廢舊金屬試樣/材料的回收與再利用實(shí)驗(yàn)中，收集各類廢舊金相試樣，將金屬與鑲嵌材料分離，對(duì)分離出的金屬材料及鑲嵌材料分別進(jìn)行簡(jiǎn)單鑒別及回收或再利用；收集廢舊金屬零件、報(bào)廢金屬樣品等，將金屬材料進(jìn)行簡(jiǎn)單鑒別、分類及重新再利用。在金屬氧化物/金屬鹽廢液回收與再利用實(shí)驗(yàn)中，要求從收集的實(shí)驗(yàn)室廢液（電鍍、化學(xué)鍍等廢液）中提取回收有用金屬材料，剩余部分進(jìn)行無害化處理。在廢舊高分子材料的回收與再利用實(shí)驗(yàn)中，收集廢舊PET塑料瓶，完成廢舊PET塑料瓶的造粒、回收工作。在分組討論并設(shè)計(jì)材料回收方案中，能夠就自己和團(tuán)隊(duì)感興趣的方向，發(fā)現(xiàn)廢棄物，要求學(xué)生通過幾個(gè)代表性的材料回收實(shí)驗(yàn)以了解回收不同材料的方法和工藝過程，并組隊(duì)設(shè)計(jì)一個(gè)材料回收的方案，加深其對(duì)廢棄材料各項(xiàng)性能及回收原理的理解。要求實(shí)驗(yàn)積極，服從任務(wù)安排，格式規(guī)范，準(zhǔn)確記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，撰寫態(tài)度認(rèn)真，結(jié)果分析合理。回收方案設(shè)計(jì)項(xiàng)目書要求選題新穎，綜述全面，理論有依據(jù)，分析透徹，工藝可行等，格式規(guī)范，答辯回答問題正確。在課程考核與成績(jī)?cè)u(píng)定中規(guī)定：該課程的考核應(yīng)以考核學(xué)生對(duì)課程目標(biāo)的達(dá)成情況為主要目的，以檢查學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解、掌握程度及應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問題能力為重要內(nèi)容。學(xué)生應(yīng)依照指導(dǎo)書給出的規(guī)范要求，認(rèn)真完成所規(guī)定的相關(guān)內(nèi)容并提交規(guī)定的成果。在課程結(jié)束時(shí)，應(yīng)提交的成果有綜合實(shí)驗(yàn)周報(bào)告和材料回收方案設(shè)計(jì)項(xiàng)目書。課程成績(jī)建議包括平時(shí)成績(jī)20%、3項(xiàng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目成績(jī)60%、回收方案設(shè)計(jì)成績(jī)20%，最終成績(jī)按優(yōu)、良、中、及格和不及格五級(jí)計(jì)分。具體要求及成績(jī)?cè)u(píng)定方法如下：（1）平時(shí)成績(jī)。主要從學(xué)生平時(shí)聽課出勤、實(shí)驗(yàn)操作過程的熟練程度、對(duì)待工作的認(rèn)真程度、完成相關(guān)部分任務(wù)的獨(dú)立性和主動(dòng)性、團(tuán)隊(duì)工作中的表現(xiàn)五個(gè)方面考核評(píng)定。（2）實(shí)驗(yàn)及報(bào)告成績(jī)。主要從學(xué)生上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容的完整性、工藝參數(shù)的準(zhǔn)確情況、設(shè)備操作的規(guī)范性、思考題答案的正確性四個(gè)方面進(jìn)行考核評(píng)定。（3）答辯成績(jī)。主要從學(xué)生對(duì)自己團(tuán)隊(duì)任務(wù)及個(gè)人任務(wù)的了解程度、對(duì)設(shè)計(jì)項(xiàng)目書的敘述清晰情況、回答教師提問的情況三個(gè)方面進(jìn)行考核評(píng)定。

4材料回收與再生綜合實(shí)驗(yàn)周實(shí)踐課程的工程倫理教育成效

南京工程學(xué)院材料類本科生，經(jīng)過大一至大三年級(jí)的基礎(chǔ)理論課學(xué)習(xí)及課外實(shí)踐活動(dòng)，具有了材料工程師的專業(yè)知識(shí)，但是工程倫理意識(shí)有待加強(qiáng)，需要協(xié)助他們形成強(qiáng)烈的責(zé)任感與環(huán)境保護(hù)意識(shí)，為他們邁向社會(huì)或進(jìn)一步深造做好準(zhǔn)備。經(jīng)過材料回收與再生綜合實(shí)驗(yàn)周一周的訓(xùn)練，不僅將材料科學(xué)、材料熱力學(xué)、高分子材料性能等基礎(chǔ)中的合金合成、鋁熱反應(yīng)、高分子材料的加工與成型等知識(shí)進(jìn)一步鞏固，還能夠?qū)W習(xí)到將自然環(huán)境融入資源節(jié)約與環(huán)境友好理念、綠色加工與制造及國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)的總戰(zhàn)略，這樣學(xué)生在材料回收與再生綜合實(shí)驗(yàn)周課程的學(xué)習(xí)中，就可以從不同角度接受工程倫理規(guī)范的熏陶，由此激發(fā)學(xué)生環(huán)境保護(hù)的責(zé)任感和使命感，增強(qiáng)工程倫理的意識(shí)。不僅如此，南京工程學(xué)院已經(jīng)連續(xù)組織了十一屆“南京工程學(xué)院材料回收及資源綜合利用方案設(shè)計(jì)競(jìng)賽”，為了響應(yīng)國(guó)家發(fā)展生態(tài)文明建設(shè)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)的號(hào)召，增強(qiáng)當(dāng)代大學(xué)生材料回收及資源綜合利用的理念、科技創(chuàng)新與工程倫理意識(shí)和工程實(shí)踐能力，借助材料回收再生實(shí)驗(yàn)室的平臺(tái)，面向全校各相關(guān)專業(yè)學(xué)生，針對(duì)行業(yè)生產(chǎn)和日常生活中使用過的各種廢舊材料，在了解各種材料性能的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)材料回收工藝路線，評(píng)估回收效果，以開展材料回收及資源綜合利用領(lǐng)域的方案設(shè)計(jì)競(jìng)賽。通過精心組織和輔導(dǎo)，為學(xué)校參加全國(guó)性的該類賽事培養(yǎng)高水平的團(tuán)隊(duì)。競(jìng)賽內(nèi)容是對(duì)行業(yè)生產(chǎn)和日常生活中使用過的各種廢舊材料，如廢舊電池、橡膠、塑料、建材、廢液等，進(jìn)行材料回收工藝路線設(shè)計(jì)及回收效果評(píng)估。也可以設(shè)計(jì)資源再生方案，如設(shè)計(jì)CO2氣體再利用、廢液凈化后再生方案等。回收方案應(yīng)包括項(xiàng)目的意義、材料回收的基本原理、材料回收的具體工藝路線、經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估等幾個(gè)方面。材料回收是節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、保證實(shí)現(xiàn)資源再生綜合利用的重要途徑。

5結(jié)束語

材料工程專業(yè)的大學(xué)生走上社會(huì)工作崗位后，所從事的工程活動(dòng)將對(duì)生產(chǎn)生活產(chǎn)生廣泛影響。工程倫理教育與專業(yè)基礎(chǔ)課相結(jié)合，就是通過專業(yè)教育與工程倫理教育的結(jié)合來增強(qiáng)學(xué)生自身倫理素養(yǎng)，使其形成以倫理道德的行為和原則進(jìn)行工程活動(dòng)的自覺意識(shí)。工程倫理意識(shí)需要通過工程實(shí)踐教育來培養(yǎng)。在材料專業(yè)教育中，學(xué)生通過系統(tǒng)學(xué)習(xí)和實(shí)踐來提高工程倫理素養(yǎng)，而教育工作者應(yīng)該不斷完善課程內(nèi)容，將工程倫理教育作為永恒的課題，在科學(xué)和社會(huì)發(fā)展中不斷探索與實(shí)踐。落實(shí)材料回收與再生綜合實(shí)驗(yàn)周實(shí)踐課程和相關(guān)配套競(jìng)賽等具體措施，對(duì)于培養(yǎng)高素質(zhì)工程人才的工程倫理意識(shí)具有重要意義。

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作者：楊少鋒 完俊 王紅雨 張寧 宋曜彤 涂云軒 祁翰林 單位：南京工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 南京師范大學(xué)新城初中黃山路分校