工程教育专业认证背景下电镀镍教学探索_高吉成.pdf

Plating and FinishingMar.2023Vol.45 No.3 Serial No.360工程教育专业认证背景下电镀镍教学探索高吉成，李大玉，靳惠明*（扬州大学 机械工程学院，江苏 扬州 225127）摘要：作为贯穿大学专业课程全过程的重要实践教学环节，实验教学既是专业课程理论知识的延伸，又是其他实践教学环节的基础。实验教学质量对大学生工程实践能力和自主创新能力的培养有着重要的影响。结合工程教育专业认证，以电镀镍为例，分析了实验教学所存在的问题，从教学内容、教学方法与教学评价三方面对电镀镍实验教学进行拓展与综合设计，提出了面向工程教育专业认证的应用型人才培养的实验教学模式。实践过程中充分发挥了学生的主观能动性，夯实了学生的专业知识，锻炼了学生的动手操作能力，增强了学生的实践创新意识，提升了学生的科学素养和工程思维能力。关键词：工程教育；电镀镍；教学研究中图分类号：TQ153文献标识码：ATeaching exploration of the electroplating Ni in the context of engineering education accreditation systemGao Jicheng，Li Dayu，Jin Huiming*（College of Mechanical Engineering，Yangzhou University，Yangzhou 225127，China）Abstract：As a crucial practical teaching step running through the whole course of college professional courses，experimental teaching is not only the extension of theoretical knowledge，but also the basis of other practical teaching process.It has an important influence of the experimental teaching quality on the engineering practice ability and independent innovation ability of college students.Take electroplating nickel for example，the problems in the experiment teaching were analyzed based on the engineering education certification.The experimental teaching of electroplating nickel was expanded and comprehensively designed based on teaching content，teaching method and teaching assessment.Finally，the experimental teaching model of application-oriented personnel training for the engineering education certification was put forward.It strengthens the students professional knowledge，exercises their hands-on ability，enhances their innovative consciousness，and improves their scientific literacy and engineering thinking ability in practice.Keywords：engineering education；electroplating Ni；teaching research 自2016年我国加入 华盛顿协议 以来，工程教育专业认证已然成为评价工科专业人才培养的doi：10.3969/j.issn.1001-3849.2023.03.016 收稿日期：2022-11-10 修回日期：2022-11-25 作者简介：高吉成（1984），男，博士，讲师，email： 通信作者：靳惠明，email： 基金项目：国家自然科学基金项目（51602279）；江苏省高等教育教改研究课题（2021JSJG316）；扬州大学教学改革研究课题（YZUJX2019-19B）；扬州大学2022年“课程思政”教学示范课程建设项目（18122303）110第 45 卷 第 3 期（总第 360 期）2023 年3 月电 镀 与 精 饰新标准1。工程教育专业认证注重培养具有自主创新能力与工程实践能力的能够解决复杂工程问题的创新型人才2。作为高校教学的重要环节，实践教学对于培养大学生创新能力与现代工程思维起着至关重要的作用3。大学实践教学环节中，实验教学既是专业课程理论知识的延伸，又是其他实践教学环节的基础4。学生在实验操作过程中可以发现实验现象背后的问题并对问题进行分析与综合，在此基础上通过运用所学的课程理论知识和所掌握技术手段解决问题，这不仅可以提高学生运用理论知识的水平，而且可以为学生解决复杂工程问题奠定扎实的实践基础5。长期以来，实验教学在实验内容、实验方法、考核评价体系等方面存在欠缺，实验教学过程中忽略了学生实践创新能力和人文精神的培养，这在一定程度上背离了工程教育专业认证的“以学生为中心”、“以产出为导向”和“持续改进”的基本理念6，从而使得学生在面对复杂工程问题时无所适从。本文以扬州大学材料成型及控制工程专业电镀镍设计为例，针对目前实验教学所遇到的问题，探索了解决实验教学环节问题的途径，构建了符合工程教育专业认证培养目标的实验教学模式，为培养专业基础知识、动手操作能力、人文精神素养、现代工程思维兼备的全方位创新型本科人才提供借鉴。1电镀镍实验设计的意义电镀镍实验作为材料表面工程领域重要的基础性工程工艺实验，可以增强学生对电化学基础知识的运用能力，学生通过实验可以掌握电化学沉积的基本原理和技能，正确选择实验药品与仪器、配置电镀液、实施电镀、观察实验现象、记录实验数据、并对实验结果进行处理与分析。同时，电镀镍实验与工程应用密切相关，学生在实验过程中可以提升将理论知识应用于工程的实践能力，提高学生分析问题与解决问题的能力，同时，该实验对于学生开发新型电镀液及废液回收利用具有重要的指导意义，学生在实验过程中可以深入体会科学发展与公众健康、环境保护与社会可持续发展的关系7-8。工程教育专业认证中，针对实验教学环节，要求学生能够运用基本原理和方法完成工艺流程设计，并在设计中体现创新意识；能够根据实验构建实验系统，安全地开展实验，正确地采集实验数据；能够运用现代测试与分析仪器等对问题进行分析与设计；能够在团队中独立或合作开展工作，并能够组织协调团队成员开展工作；能够评价工程实践对环境、社会可持续发展的影响。基于工程教育专业认证，结合电镀镍实践（实验）教学开展工作，发现目前教学实施过程中存在一定的不足。主要体现在：（1）实验教学内容缺乏创新性与综合性，如电镀镍教学内容以直流电沉积纯镍为主，对新工艺、新技术、新材料的传授较少，未与前沿科技进行衔接。同时，实验内容主要是镍镀层的制备，学生在实验过程中主要是将镀层制备出来，而对于镀层微观结构与性能的分析与测试较少，实验缺乏综合性。（2）实验过程以演示为主，通常是“老师做，学生看”，实验现场学生主要是观摩，学生在学习过程中只能得到感性的认识，不利于培养学生的自主创新能力。（3）实验教学过程中注重专业知识和操作步骤的讲解与学习，忽视了学生道德品质和工程思维的提升，未能将学生的科学素养和社会责任感与实验教学相结合。（4）实验考核评价机制缺乏规范性，实验教学主要考核实验操作（占比45%）和实验报告（占比55%，其中实验目的、原理、方案15%+实验结果整理、分析、解释和结论40%），加之实验所占课时较少，很难考核学生的真实水平，无法提升学生的团队合作能力和实践创新能力。2工程教育专业认证背景下电镀镍综合实验教学改革针对原有实验教学存在的问题，结合工程教育专业认证基本要求，提出了电镀镍综合实验教学的新思路（如图1所示），即建设面向工程应用与前沿科学的综合性实验；教学过程中变“教师教，学生学”为“学生自主学习，教师引导协助”的“以学生为中心”的实验教学模式；充分利用现代化实验教学工具培养具有专业技能和工程素养的复合型人才；教学评价过程以实验技术操作为基础，建立多元化考核机制，实时反馈教学效果，形成持续改进的教学模式。2.1设计实验教学内容优化实验教学内容，电镀工艺方面在原有直流电镀镍实验的基础上增加脉冲电镀工艺，电镀材料111Vol.45 No.3 Serial No.360Plating and FinishingMar.2023方面在电镀镍的基础上增加Ni-La、Ni-Co等合金电镀，实验过程中给予学生一定的自由，充分发挥学生的主动性，学生可以按照实验指导书完成直流电镀镍实验，也可以在查阅文献、整理文献的基础上对镀层的制备技术进行分析与思考并制备相关镀层进行观察。在镀层制备的基础上，引导学生完成镀层质量检测、组织分析与性能测试。质量检测主要针对镀层的外观平整度、光亮度、孔洞等进行分析，学生通过对实验结果进行分析可以验证电镀实验工艺设计是否合理并提出改进措施。镀层组织分析与性能测试主要包括镀层的微观组织、成分测定、表面硬度、耐蚀性与耐磨性等分析，通过组织分析与性能测试可以培养学生使用相关测试仪器的规范性，并通过分析工艺、组织与性能的关系，提高学生将材料学科基础知识运用到电镀镍实验中的应用能力。2.2创新实验教学方法工程教育专业认证的落脚点是质量评价，实验教学质量的提升是以学生所获得的知识和能力为标准，因此实验教学中要突出学生的主体地位9。基于此，电镀镍实验教学过程中要摒弃原有的教师灌输式教学，教师在实验教学过程中根据教学内容提出相关问题，学生带着问题去设计实验并对实验过程中的问题进行分析与讨论，实验结束后提出问题的解决方案，整个实验教学过程发挥学生的主动意识。同时，围绕工程教育专业认证，面向工程创新的复合型人才培养的需要，通过科教融合、产教融合，将表面工程科研成果和工程难题融于实验教学之中10-11，成立由2-3人组成的实验小组并进行分工，引导和启发学生了解实验现象背后的本质，使学生能够将电镀镍实验与前沿科学和实际工程问题相结合，培养学生的工程素养、创新能力及团队合作意识。最后，实验教学过程中除了夯实学生的专业基础知识和锻炼动手操作能力之外，也应重视思想政治建设12-13。实验教学往往课时较少，教师在教学过程中更加注重学生专业技能的培养，而忽视了人文精神的引导，这不利于培养学生的现代工程教育理念14。因此，教师在教学过程中，应当通过挖掘实验教学深层次的工程背景和社会价值，培养学生实事求是、勇于创新的科学素养，爱护环境、规范操作的安全意识，不断探索、勇攀高峰的创新精神等，在传授专业知识与技能的同时实现价值引领15-16。通过电镀镍实验教学，学生了解到电镀技术在交通运输、船舶制造、机械电子和航空航天等工业领域有着广泛的应用，发展新型环保型电镀技术及电镀废水的回收处理对公众健康、环境保护与社会可持续发展有着重要的意义。2.3改革实验教学评价机制传统的实验课程大部分只注重考核基本技能操作，学生最终往往只需要提交一份实验报告，教师对学生考核的内容基于实验操作和实验报告两部分，考核结果有很大的主观性，而且考核机制与工程教育专业认证中的多元化考核机制不符。对此提出了“基本操作+实验报告+科学素养”的多元化考核机制。通过优化实验教学考核机制，可以全面、客观的考核学生的真实水平与科学素养，促