基于卓越工程師培養(yǎng)方案的《工程材料及成形技術(shù)》課程教學(xué)改革

田玉琬 文成 王貴 胡杰珍

摘要：本文基于卓越工程師計劃培養(yǎng)方案對新型工程類人才提出的要求，結(jié)合《工程材料及成形技術(shù)》課程的特點和教學(xué)問題，從構(gòu)建新型教學(xué)模式、改進教學(xué)方法、增加創(chuàng)新訓(xùn)練項目和發(fā)揮精品課程網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)勢等方面，給出了課程改革的建議，旨在通過多渠道的協(xié)作式教學(xué)提升學(xué)生的工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新實踐能力。

關(guān)鍵字：卓越工程師；工程材料及成形；教學(xué)改革；創(chuàng)新能力；工程應(yīng)用能力

中圖分類號：G642.3 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）49-0104-02

高校工科教育長期以來的培養(yǎng)模式固定，受傳統(tǒng)思想理念的影響較深，培養(yǎng)的工程型人才應(yīng)用能力普遍偏低，實踐能力較薄弱，加之工程教育往往局限于高校課堂，缺少工程師、企業(yè)家的參與培養(yǎng)，導(dǎo)致我國工程一線領(lǐng)軍人才稀缺。針對這種情況，教育部立足高校，提出了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”方案，從專業(yè)角度對卓越工程師后備人才培養(yǎng)提出了系統(tǒng)要求和具體措施[1]，近年來，陸續(xù)有高校被納入卓越工程師教育培養(yǎng)計劃體系之中，在國家教育政策和工程實際需求的基礎(chǔ)上，我校于去年也提出了建設(shè)機械工程專業(yè)卓越工程師試點班的計劃，旨在培養(yǎng)出一批創(chuàng)新能力出色、實踐應(yīng)用能力強的新型工程人才。在試點班的課程教學(xué)、實踐、實習(xí)等環(huán)節(jié)加強了本科生創(chuàng)新應(yīng)用能力的培養(yǎng)，并以實施卓越計劃為突破口，促進我校機械工程專業(yè)相關(guān)課程的教學(xué)改革和創(chuàng)新。

《工程材料及成形技術(shù)》是一門全面介紹材料基礎(chǔ)知識和理論、機械零件成形技術(shù)及工藝選擇的技術(shù)基礎(chǔ)課程[2]，也是體現(xiàn)機械專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)思想的主干課程。由于該課程具有基礎(chǔ)概念繁雜、理論性和實踐性結(jié)合較強的特點，教授和學(xué)習(xí)起來均存在一定難度，而學(xué)時少、實踐性強的特點與人才培養(yǎng)高要求之間的矛盾也日益突出。因此，以該課程為試點，結(jié)合卓越工程師的培養(yǎng)要求，加強應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，是當前教學(xué)中亟需解決的重要問題。

一、構(gòu)建層次化教學(xué)模式，重點發(fā)揮實踐環(huán)節(jié)教學(xué)作用

《工程材料及成形技術(shù)》課程通常安排在基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)之后，生產(chǎn)實習(xí)和專業(yè)課學(xué)習(xí)之前，因此該課程既是對前面所學(xué)知識的一種應(yīng)用鞏固與提高，也是學(xué)生后續(xù)專業(yè)課、課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計不可缺少的理論基礎(chǔ)。作者依據(jù)多年教學(xué)經(jīng)驗了解到，大多數(shù)學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程時表現(xiàn)吃力，對于課本概念也是死記硬背，考試時對于具體的材料應(yīng)用、工藝設(shè)計等題型往往無從下手、答非所問，考試成績普遍不夠理想，掛科率較高。在課堂教學(xué)和課后輔導(dǎo)過程中，通過與同學(xué)交流得知他們對于所學(xué)材料知識的實際應(yīng)用缺乏足夠的實踐認識，在金工實習(xí)中也是“比葫蘆畫瓢”，老師講一步他們做一步，收獲甚少。因此，綜合考慮《工程材料及成形技術(shù)》的課程特點和學(xué)生學(xué)習(xí)及老師教學(xué)過程中遇到的問題，反思現(xiàn)行的教學(xué)模式，除了基本的課程實驗外，有必要適時地結(jié)合課程設(shè)計和金工實習(xí)等實踐環(huán)節(jié)，構(gòu)建一種理論知識—課程實驗—金工實習(xí)—課程設(shè)計的串聯(lián)式、層次化教學(xué)模式。

首先，在課堂授課過程中老師就應(yīng)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，有重點、分主次地進行針對性的理論講解，中間可適當穿插材料應(yīng)用及成形的案例。其次，安排課程實驗時，教師應(yīng)該把握實驗主線，在不偏離主體實驗內(nèi)容的基礎(chǔ)上，鼓勵學(xué)生按照自己的思路設(shè)計實驗。比如嘗試將單個的金相實驗、熱處理實驗、拉伸試驗等串聯(lián)起來，形成一個有機的整體。再次，之前的金工實習(xí)一般安排在該課程學(xué)習(xí)之前，學(xué)生進行工藝實習(xí)時，事先沒有充分的理論認識，常常盲目模仿；而如果將其安排在課程學(xué)習(xí)之后，學(xué)生大多抱著玩一玩的心態(tài)實習(xí)，走個形式，也失去了金工實習(xí)的實踐意義。因此，將實習(xí)內(nèi)容分段進行，穿插在《工程材料及成形技術(shù)》課堂教學(xué)之中，實行“課堂講一段、學(xué)生做一段”的教學(xué)方式可提高教學(xué)效果。當然，由于課時和實習(xí)條件的限制，老師也應(yīng)精簡設(shè)計課堂內(nèi)容，把握重點，對于學(xué)生的管理和實習(xí)要求也應(yīng)加強。最后，在理論知識、課程實驗和金工實習(xí)順利完成的基礎(chǔ)上，學(xué)生既有了材料相關(guān)知識的儲備，加深了對課程內(nèi)容的應(yīng)用理解，又鍛煉了動手能力，這時再進行課程設(shè)計，串聯(lián)起所學(xué)內(nèi)容，可達到鞏固基礎(chǔ)知識，增強實踐應(yīng)用的雙重目的，教學(xué)效果也必事半功倍。

在這種新型層次化教學(xué)模式下，教師應(yīng)尤其重視發(fā)揮實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)作用，不能為了實習(xí)而實習(xí)，也不能僅為了鍛煉動手能力而實習(xí)，而應(yīng)該要明確實習(xí)和課程設(shè)計的目標和要求，將操作性和創(chuàng)新性相結(jié)合，加大對于學(xué)生的管理和指導(dǎo)，實現(xiàn)工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新實踐能力的共同提升，達到卓越工程師培養(yǎng)的根本目的。

二、改進教學(xué)方法，案例教學(xué)與討論教學(xué)相結(jié)合

案例教學(xué)是運用典型的實際案例進行教學(xué)的一種形式，在高校教學(xué)中的應(yīng)用也由來已久，尤其在工科類的課程教學(xué)上應(yīng)用廣泛、效果突出[3]。卓越工程師培養(yǎng)的核心目標之一即是工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)，這種能力不是一朝一夕得來，也不是僅僅依靠課本學(xué)習(xí)即可，它要求學(xué)生參與到實際工程問題的討論和解決之中，通過了解分析工程案例，將理論知識融于實際應(yīng)用，提升工程素養(yǎng)。因此，教師在教學(xué)中應(yīng)結(jié)合自身研究工作，合理地嵌入科研案例，來幫助學(xué)生理解思考問題。將基本理論與應(yīng)用實例相結(jié)合，通過融會貫通、舉一反三的方法，時時激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣并鼓勵其獨立思考，從而逐步提升自身的工程應(yīng)用能力。

在案例教學(xué)過程中，教師可以大膽嘗試討論式教學(xué)，精心組織和引導(dǎo)學(xué)生積極參與課堂討論，實現(xiàn)教與學(xué)的良性互動。而討論教學(xué)的前提則是要老師課前做好充分的案例準備和課堂設(shè)計，課前選擇與教學(xué)內(nèi)容結(jié)合緊密、容易引起爭論的議題，要求學(xué)生預(yù)習(xí)思考，課上分組討論，并相互評價。這樣既能開闊學(xué)生思維，培養(yǎng)學(xué)習(xí)信心，又能促進師生之間、生生之間的交流與學(xué)習(xí)。案例教學(xué)與討論教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方式，在教學(xué)中側(cè)重于實踐大于理論，同時又以理論學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，既能有效培養(yǎng)學(xué)生獨立思考能力、自我檢測能力和相互評判能力，又加深了他們對于課本知識和課程學(xué)習(xí)的理解。

三、以大學(xué)生創(chuàng)新項目為平臺，加強工程應(yīng)用和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

基于我校校情制定的卓越工程師培養(yǎng)方案，如何在《工程材料及成形技術(shù)》課程的教學(xué)活動中有效地嵌入創(chuàng)新元素，實現(xiàn)本科階段工程應(yīng)用和創(chuàng)新能力的提升，需要從具體的工程實踐入手，讓本科生投入到對工程實際問題的分析、解決中去。而以大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目為平臺開展一系列的教學(xué)相關(guān)活動，指導(dǎo)學(xué)生利用理論知識解決工程問題是行之有效的方法之一，鼓勵學(xué)生以項目實施為依托開展科學(xué)創(chuàng)造、實驗發(fā)明等創(chuàng)新活動，調(diào)動他們的積極性，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維，培養(yǎng)創(chuàng)新技能，使其逐漸掌握思考問題、解決問題的方法，提高學(xué)生實踐創(chuàng)新的能力。

例如教師可以指導(dǎo)學(xué)生擬定以“XX鋼熱處理相變規(guī)律及熱處理工藝對其組織和性能的影響研究”為題，啟發(fā)學(xué)生思考，指導(dǎo)他們依據(jù)鋼種特性制定不同的熱處理工藝，再結(jié)合金相觀察、硬度檢測和力學(xué)性能測試等實驗完成總結(jié)報告，使其對課本上關(guān)于金屬材料的固態(tài)相變和熱處理理論有更加深刻的認識，在注重提升學(xué)生實踐能力的同時，更注重培養(yǎng)學(xué)生提出問題、思考問題、分析問題和解決問題的工程應(yīng)用能力。

創(chuàng)新能力是卓越工程師之所以卓越的重要標志。大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練的目的就是訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)研究的方法，促使其養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，從而培養(yǎng)大學(xué)生的獨立創(chuàng)新能力、實踐操作能力和團隊協(xié)作能力[4]?！豆こ滩牧霞俺尚渭夹g(shù)》這門課程兼具理論性和實踐性，因此教師應(yīng)結(jié)合課程教學(xué)情況從項目的申報選題、文獻的搜集查閱、研究報告和論文的撰寫幾個方面，對學(xué)生進行耐心細致的指導(dǎo)，給予他們更多的鼓勵，有意識地多角度培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新精神。以大創(chuàng)項目為平臺，以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目的，營造優(yōu)良的教學(xué)環(huán)境，將創(chuàng)新教育和實用教育融入到《工程材料及成形技術(shù)》的日常教學(xué)過程中，實現(xiàn)知識、能力和素質(zhì)培養(yǎng)的融合，是實現(xiàn)卓越工程師培養(yǎng)的一個有效途徑。

四、利用精品課程網(wǎng)絡(luò)資源，實現(xiàn)信息化教學(xué)

通過工程學(xué)院機械系、工程訓(xùn)練中心和機械實驗中心師生多年來的共同努力，我?！豆こ滩牧霞俺尚渭夹g(shù)》課程已實現(xiàn)了從校級精品課程到省級精品課程的突破，并得到了廣東省精品課程資源建設(shè)項目的立項支持。目前省級精品課程的網(wǎng)站也在建設(shè)之中，除了常規(guī)的課件資源、授課視頻、習(xí)題測試、電子教案和效果反饋等板塊外，還預(yù)備開展線上師生互動、在線答疑、交流討論、工程實例分析等功能板塊，旨在克服該課程學(xué)時少、課堂學(xué)習(xí)消化吸收有限等問題，幫助學(xué)生利用課下時間鞏固理論知識，并進行工程實例的學(xué)習(xí)，及時解決學(xué)生學(xué)習(xí)中的疑難問題。

在建設(shè)和利用《工程材料及成形技術(shù)》精品課程網(wǎng)站的同時，我們應(yīng)以教學(xué)要求和學(xué)生的學(xué)習(xí)需求為前提，加強網(wǎng)站資源對教學(xué)的服務(wù)支持[5]。同時，引導(dǎo)學(xué)生合理分配在課程實踐、創(chuàng)新項目、課程設(shè)計及精品課程網(wǎng)絡(luò)資源上的學(xué)習(xí)時間，從而將各種學(xué)習(xí)形式的優(yōu)勢結(jié)合起來。通過教學(xué)內(nèi)容、學(xué)習(xí)目標、教學(xué)模式的混合，使信息化教學(xué)成為課程教授必不可少的組成部分，深層次整合網(wǎng)絡(luò)信息資源與課堂內(nèi)容及實踐環(huán)節(jié)，實現(xiàn)《工程材料及成形技術(shù)》課程的高效教學(xué)，多渠道培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)與能力，達到卓越工程師的培養(yǎng)要求與目的。

參考文獻：

[1]林健.“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”專業(yè)培養(yǎng)方案再研究[J].清華大學(xué)教育研究，2011，（4）：11-17.

[2]劉子利，鄭勇，劉希琴.深化“工程材料及成形技術(shù)基礎(chǔ)”課程體系的教學(xué)改革，提高學(xué)生工程創(chuàng)新能力[J].高教論壇，2011，（11）：44-47.

[3]高道祥.“工程材料及成形技術(shù)”課程教學(xué)改革探討[J].中國林業(yè)教育，2009，27（S1）：60-62.

[4]韓翠平.大學(xué)生創(chuàng)新教育研究——以大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項目實踐為例[J].中國校外教育，2014，（36）：45，59.

[5]星.開放教育視域下國家精品課程轉(zhuǎn)型升級的策略研究[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2015，（1）：93-99.