通讯员 程力 科技日报记者 杨仑
走进长春理工大学“机械工程”国家级实验教学示范中心，一间名为“KEEPS发展室”的制造课程智慧教室与众不同：桌子上整齐摆放着近千个机械零部件，轴承、齿轮、平衡皮带、气门弹簧、缸盖螺丝应有尽有，四周墙壁上贴满材料微观组织图，使人瞬间被浓郁的机械制造气氛所包围。
课堂上，当老师讲到机械零部件构成和材料机械性能时，学生们伸手就可以找到对应的实物真枪实弹地研究讨论，第一时间将理论与实际结合起来。这间智慧教室，是长春理工大学国家级一流本科课程“工程材料”课程负责人、国家级教学成果一等奖获得者黄根哲教授，带领制造系列课程教学团队历时8年的探索成果。
工业革命4.0引发的快速变革，对高校人才培养提出了新的要求。近年来，教育部积极推进新工科建设，指出工科优势高校要对工程科技创新和产业创新发挥主体作用，要求完善协同育人机制，加强理论与实践教学融合的一体化平台建设。长春理工大学在新工科人才培养模式建设上，打破理论知识传授与实践能力培养的时间和空间壁垒，取得了丰硕的成果。
因问而答，开拓全新教学思路
“KEEPS发展室”源起于2014年黄根哲主持进行的教育部“工程材料与机械制造基础课程现状与存在的主要问题”这一教学改革项目。他带领制造系列课程教学团队实地考察了25所东北老工业基地相关企业、34所全国各地高校，发现了目前制造系列课程存在的问题，其中最主要的一项就是理论课程与实践课程不能有机衔接。对于制造系列课程来说，知识向能力迁移的唯一途径就是实践，缺少实践将导致学生理论与实际应用的断裂分割。那么，如何才能将理论教学与实践教学“无缝链接”呢？“唯一可行的改革思路就是将理论课与实践课完全融合，将老师的科研项目外化为教学手段、内化为教学内容，让学生‘学中做’和‘做中学’，这样才能加速对学生工程创新能力的培养。”黄根哲笃定地说。
理念要付诸实践才有意义。经过一番深思熟虑，黄根哲决定建设一间融理论教学与实践教学为一体的智慧教室，并将其命名为“KEEPS发展室”，取理论知识(Knowledge)、实验(Experiments)、体验(Experience)、科研项目(Projects)、思想教育（Spirit）五位一体之意。说干就干，一切从零开始。寻找建设地址、进行施工改造、购买废弃汽车发动机零件、去污去锈、打磨刷漆……经过半年多的努力，上百个光洁鲜亮的零部件终于整齐地摆放到了“KEEPS发展室”的展示桌上，为学生创造了任务和条件“就在手边”的体验环境。
制造系列课程最大的特点是跨越宏观距离进行微观组织间的研究和分析。既然宏观的机械零件有了，那么微观的材料组织又怎样能使学生清晰理解呢？“要把微观组织可视化”，为此，黄根哲自制试样、抛光、腐蚀、拍照，从200多个试样的上千张金相组织照片中筛选出高质量照片，放大处理后粘贴到“KEEPS发展室”的墙面和走廊上，为学生学习微观材料组织提供了最直观的依据。
学做结合，建立高效培养模式
自“KEEPS发展室”建成起，黄根哲便根据制造系列课程特点，采取了一套全新的授课模式。他将90分钟的课堂时间分为两部分，70分钟由老师讲授核心知识点并进行课堂测试，其余20分钟，则由学生开展参与互动式小组讨论，内容是学生课前通过“雨课堂”提出的针对课程学习的高阶性问题。为了便于师生间、生生间交流互动，“KEEPS发展室”的桌椅不似传统教室，而是以多组圆桌围坐的形式呈现。讨论环节里，每组经组内讨论选出代表阐释观点，再由其他组同学和老师参与质疑和进一步讨论。“教学改革要体现以学生为中心，最终目的是让学生受益、使学生得到发展。”黄根哲认真地说。
为使学生真正将知识学深悟透，黄根哲在课程设计中独创了开放题作业——“KEEPS”综合大作业。说起“KEEPS”综合大作业，学生们可谓感触良多。学生吴战鹰深有体会地说：“老师要求我们从展示的零部件中选取一种，通过课上学习的理论知识，结合上网查阅，准确说出该零件的名称、工作条件，并与教室墙上的微观组织图进行对比，预测热处理后该材料应具有的组织特征。要完成这些要求，我们就必须查阅大量文献资料，仔细动脑思考。”学生刘佳明在“KEEPS”综合大作业的学习体会中写道：“以前我对材料加工处理很陌生，上了黄老师的工程材料课后才知道，原来课程还可以这样学。天天看着轿车、坐着轿车，但从来没有人告诉我轿车是如何运行的。如今亲眼所见、亲手所触、亲身所历，学习变得让人心动。”
“KEEPS”模式中的考核部分同样独辟蹊径——实施“555”考核标准，即过程性考核占50%、期末终结性考核占50%，5次线上自主学习，5次“KEEPS”综合大作业。“从体验式教学的开悟实践过程，到设计性实验的开发实践过程，最终通过项目导入的开拓实践过程，‘KEEPS’教学模式为在大工程背景下的工科创新型人才培养提供了模板。”机电工程学院院长宋林森如此评价。
成果丰硕，探索永远在路上
经过长期的建设发展，“KEEPS”模式的探索和应用取得了丰硕的成果。以“KEEPS”模式为基础开展的教学研究已孵化出“机械微加工技术及产品”等国家级教研课题7项、“兴趣驱动下机械工程‘侵入式’教学模式实践研究”等省级教研课题9项，出版《大学生知识、能力、实践、创新(KAPI)一体化培养理论与实践》等专著2部，在核心期刊发表论文21篇。近5年“KEEPS”模式培养下的学生，参加学科竞赛获国家级奖67项，在国际国内高水平期刊发表论文4篇，成功申请国家实用新型专利1项、国家发明专利1项。
制造系列课程领头羊“工程材料”课程于2020年被教育部认定为“首届国家级一流本科课程”建设项目；“机械设计制造及其自动化专业”和“机械电子工程专业”获批国家级一流本科专业建设点，并通过了中国工程教育专业认证，专家组对“KEEPS”模式的评价是：“既满足工程创新型人才培养的要求，又符合专业认证的标准，具有科学性和先进性”。
“KEEPS”模式的成功应用，使制造系列课程教学团队成员认识到，本科教学不仅仅是知识的传授、能力的培养、素质的养成，还应该不断地创造新知识、形成新能力，老师们从过去的知识“搬运者”转变为知识的“创造者”，教学目标从记忆、理解为主的知识本位上升为应用、分析、评价和创造的能力本位。通过创造性的科研活动不断把“新材料、新技术、新工艺”外化为教学手段和教学用具，内化为教学内容和教学方法，从而有效实现课程建设、专业建设、学科建设、平台建设、人才培养的相互促进发展。
黄根哲带领的制造系列课程团队的奋斗目标是：把“KEEPS”模式应用到更多的制造系列课程中，通过从点到线、从线到面的开拓过程，打造让学生满意的课程群，培养出更多满足新时代国家发展建设需求的工科创新型人才。
