材料类本科专业实践教学探讨

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摘要：随着世界范围内的信息技术与新型智能工业化的发展，培养兼具专业知识和伦理素养的多样化、创新型新工科工程专业人才成为我国高校工程教育发展的新方向。文章介绍了在国家工程教育认证背景下，南京工程学院材料类专业新工科人才培养模式，以材料回收与再生综合实验周实践课程的工程伦理教育为例，探讨工程伦理意识、工程伦理规范及工程决策能力。

关键词：工程伦理；新工科；培养模式；实践教学

伴随全世界范围内的工程活动，尤其是高技术集聚的大型工程项目的蓬勃开展，使环境污染、生态破坏和自然资源枯竭等诸多问题涌现。随着人类活动对社会、自然的影响力日趋加深，工程伦理问题越来越突出。新工科工程专业人才的培养过程必须重视工程伦理教育，增强培养工程技术人员的责任感，增强工程伦理认知，培养伦理规范的自觉性。文章将以材料回收与再生综合实验周为特色的实践课程的工程伦理教育为例，探讨材料科学与工程专业实践教学中的工程伦理问题。

1工程伦理教育在材料类专业工程新工科人才培养中的意义

工程伦理就是工程技术人员在工程活动中所应恪守的人性基本道德原则和行为准则。目前我国已经迈向世界强国，国家的持续性发展急需培养创新型工程技术人才，这就催生了新工科建设。各大高校根据国家需要的新经济和新技术，应该加强课程和教学模式的设计，充分考虑人才培养规律与技术进步和更替的匹配，建设新工科课程与实践教学新模式的同时必须考虑工程伦理。也就是说，新工科建设必须植入人才培养新模式，即构建新工科课程体系与工程伦理教育相结合的新模式。既要高度认识到新型工程技术人才应具备跨界交叉融合的特征，注重对学生进行工科交叉专业培养，使工程技术人才具有主动学习新技术、新知识的自学能力，又要认识到工程伦理教育是大学素质教育的重要组成部分。人们的社会行为受形态意识支配，所具有的工程伦理意识决定其个人社会的价值取向和实际参与社会建设的意识。因此，在材料科学与工程专业人才培养体系设计中，加入了以材料回收与再生综合实验周为特色的实践课程，围绕材料的可持续设计、节能减排、环境污染等核心问题及社会发展需求，在教学工程中主要帮助学生塑造“社会责任、工程伦理意识、资源可持续发展”价值观体系，培养工程伦理理念，并鼓励学生在材料工程设计中践行材料的可持续性和节约资源设计理念。

2实践教学过程中工程伦理教学模式

高校工程伦理教育通常多采用在专业课程中融入工程伦理内容的形式。南京工程学院材料科学与工程学院考虑到单独设置工程伦理课程的难度与学生的接受度的问题，专门在实践教学环节创新性地设计了适合包括材料工程、金属材料、高分子材料、焊接技术与工程、材料成型及控制工程等材料类各专业的材料回收与再生综合实验周实践课程。这门实践课程将工程伦理教育与材料科学与工程学院现有的各种专业结合起来，在充分掌握材料类基础理论知识的基础上，在培养后期进行为期一周的实践教学，对该课程教学内容进行伦理成分的渗透，这样不仅达到了培养新工科背景下工程伦理理念的目的，还不需要开设新的课程，不需要在原本紧张的培养系统中占用大量整块的时间。在课程中使用置于工程情境中的工程伦理教学实际案例，例如：二十世纪六七十年代的炼钢钢厂和火电电厂生产中产生的大量的固体废弃物钢渣、粉煤灰等，在新型水泥产品的生产中得到了有效利用；泰州兴化市戴南镇的不锈钢生产过程中产生了大量含金属元素的废弃溶液、污泥，造成严重环境污染，而后期建立了循环利用回收厂，既处理了污染物，又有效地回收了大量有用的金属材料和污泥中含有的金属氧化物，做成高规格耐火砖等，使废弃资源得到回收利用。这样贴近生活的实例，可以帮助学生理解复杂和抽象的工程伦理概念，也使工程和伦理问题更加紧密地结合在一起，学生容易接受，避免工程伦理课程与学生所学专业相分离，陷入授课内容枯燥且脱离工程实践、教学效果不佳的尴尬境地。

3材料回收与再生综合实验周课程教学内容与工程伦理元素

3.1课程教学内容

按照新工科培养人才方案中的实践教学环节的内容设计，材料回收与再生综合实验周这门实践课程从教学大纲、教学任务书、教学进度表和自编实验方案指导书等各方面入手，将工程伦理的思想与理论讲解、实验内容和分组设计材料回收方案有机结合在一起，其框架如图1所示。在材料回收与再生综合实验周教学大纲的课程目标、实验内容和方案设计中强调工程伦理元素。规定材料回收与再生综合实验是材料类专业综合性和实践性较强的教学环节，学生通过几个代表性的材料回收实验，能够达到以下教学目标：（1）了解回收不同材料的方法和工艺过程，加深其对常用金属和高分子废弃材料各项性能及回收原理的理解。对应的新工科毕业要求内容为科学研究：能够基于科学原理并采用实验、分析与解释数据等方法，对解决材料成型工艺、模具设计制造等领域的复杂工程问题进行研究，并通过信息综合得到合理有效的结论。（2）强化学生的环保意识，提高当代大学生材料回收及资源综合利用的理念和创新意识。对应的新工科毕业要求内容为工程与社会：能够结合材料加工工程背景，综合分析和评价工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律及文化的影响，并理解应承担的责任。（3）培养学生的工程实践动手能力和运用理论知识分析解决实际问题的能力。对应的新工科毕业要求内容为环境和可持续发展：能够理解和评价针对材料加工领域复杂工程问题的工程实践对环境、社会可持续发展的影响。（4）培养学生撰写项目说明书、制作项目介绍PPT的能力。强化学生的团队协作能力和语言表达能力。对应的新工科毕业要求内容为个人和团队、项目管理：能够正确处理个人和团队的关系，在所从事专业领域或社会工作中能承担个体、团队成员及负责人的角色，了解工程方面的管理和经济决策的基本知识，并能在相关工程实践中应用。

3.2工程伦理元素

在课程目标与教学内容和方法（环节）中，做了工程伦理元素与课程目标的深度融合。首先，在材料回收意义与背景知识讲解中强调工程伦理与资源节约型社会的关系、自然资源合理利用的重要性、可持续发展与工程全寿命设计理念和通用性设计关键等。其次，在废旧金属试样/材料的回收与再利用实验中，收集各类废旧金相试样，将金属与镶嵌材料分离，对分离出的金属材料及镶嵌材料分别进行简单鉴别及回收或再利用；收集废旧金属零件、报废金属样品等，将金属材料进行简单鉴别、分类及重新再利用。在金属氧化物/金属盐废液回收与再利用实验中，要求从收集的实验室废液（电镀、化学镀等废液）中提取回收有用金属材料，剩余部分进行无害化处理。在废旧高分子材料的回收与再利用实验中，收集废旧PET塑料瓶，完成废旧PET塑料瓶的造粒、回收工作。在分组讨论并设计材料回收方案中，能够就自己和团队感兴趣的方向，发现废弃物，要求学生通过几个代表性的材料回收实验以了解回收不同材料的方法和工艺过程，并组队设计一个材料回收的方案，加深其对废弃材料各项性能及回收原理的理解。要求实验积极，服从任务安排，格式规范，准确记录实验现象，撰写态度认真，结果分析合理。回收方案设计项目书要求选题新颖，综述全面，理论有依据，分析透彻，工艺可行等，格式规范，答辩回答问题正确。在课程考核与成绩评定中规定：该课程的考核应以考核学生对课程目标的达成情况为主要目的，以检查学生对相关知识的理解、掌握程度及应用知识解决实际问题能力为重要内容。学生应依照指导书给出的规范要求，认真完成所规定的相关内容并提交规定的成果。在课程结束时，应提交的成果有综合实验周报告和材料回收方案设计项目书。课程成绩建议包括平时成绩20%、3项实验项目成绩60%、回收方案设计成绩20%，最终成绩按优、良、中、及格和不及格五级计分。具体要求及成绩评定方法如下：（1）平时成绩。主要从学生平时听课出勤、实验操作过程的熟练程度、对待工作的认真程度、完成相关部分任务的独立性和主动性、团队工作中的表现五个方面考核评定。（2）实验及报告成绩。主要从学生上交实验报告内容的完整性、工艺参数的准确情况、设备操作的规范性、思考题答案的正确性四个方面进行考核评定。（3）答辩成绩。主要从学生对自己团队任务及个人任务的了解程度、对设计项目书的叙述清晰情况、回答教师提问的情况三个方面进行考核评定。

4材料回收与再生综合实验周实践课程的工程伦理教育成效

南京工程学院材料类本科生，经过大一至大三年级的基础理论课学习及课外实践活动，具有了材料工程师的专业知识，但是工程伦理意识有待加强，需要协助他们形成强烈的责任感与环境保护意识，为他们迈向社会或进一步深造做好准备。经过材料回收与再生综合实验周一周的训练，不仅将材料科学、材料热力学、高分子材料性能等基础中的合金合成、铝热反应、高分子材料的加工与成型等知识进一步巩固，还能够学习到将自然环境融入资源节约与环境友好理念、绿色加工与制造及国家生态文明建设的总战略，这样学生在材料回收与再生综合实验周课程的学习中，就可以从不同角度接受工程伦理规范的熏陶，由此激发学生环境保护的责任感和使命感，增强工程伦理的意识。不仅如此，南京工程学院已经连续组织了十一届“南京工程学院材料回收及资源综合利用方案设计竞赛”，为了响应国家发展生态文明建设与循环经济的号召，增强当代大学生材料回收及资源综合利用的理念、科技创新与工程伦理意识和工程实践能力，借助材料回收再生实验室的平台，面向全校各相关专业学生，针对行业生产和日常生活中使用过的各种废旧材料，在了解各种材料性能的基础上，设计材料回收工艺路线，评估回收效果，以开展材料回收及资源综合利用领域的方案设计竞赛。通过精心组织和辅导，为学校参加全国性的该类赛事培养高水平的团队。竞赛内容是对行业生产和日常生活中使用过的各种废旧材料，如废旧电池、橡胶、塑料、建材、废液等，进行材料回收工艺路线设计及回收效果评估。也可以设计资源再生方案，如设计CO2气体再利用、废液净化后再生方案等。回收方案应包括项目的意义、材料回收的基本原理、材料回收的具体工艺路线、经济效益评估等几个方面。材料回收是节约资源、保护环境、保证实现资源再生综合利用的重要途径。

5结束语

材料工程专业的大学生走上社会工作岗位后，所从事的工程活动将对生产生活产生广泛影响。工程伦理教育与专业基础课相结合，就是通过专业教育与工程伦理教育的结合来增强学生自身伦理素养，使其形成以伦理道德的行为和原则进行工程活动的自觉意识。工程伦理意识需要通过工程实践教育来培养。在材料专业教育中，学生通过系统学习和实践来提高工程伦理素养，而教育工作者应该不断完善课程内容，将工程伦理教育作为永恒的课题，在科学和社会发展中不断探索与实践。落实材料回收与再生综合实验周实践课程和相关配套竞赛等具体措施，对于培养高素质工程人才的工程伦理意识具有重要意义。

参考文献：

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作者：杨少锋 完俊 王红雨 张宁 宋曜彤 涂云轩 祁翰林 单位：南京工程学院材料科学与工程学院 南京师范大学新城初中黄山路分校