工科院校機(jī)械類專業(yè)《工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)》系列課程發(fā)展初析

黃根哲 宋善女

摘要：調(diào)研目的是發(fā)現(xiàn)《工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)》系列課程長期發(fā)展后，目前存在的主要問題和原因，以形成解決這些問題的基本思路和相應(yīng)的措施。調(diào)研采取了實地考察、交流、收集資料、完善數(shù)據(jù)等形式。調(diào)研結(jié)果表明，部分院校該系列課程在學(xué)期安排上缺乏科學(xué)性；新材料、新技術(shù)、新工藝內(nèi)容不斷增加和學(xué)時不斷縮減的矛盾比較突出；工科院?！爸乩碚撝R傳授、輕實踐能力培養(yǎng)”的錯誤觀念還有待扭轉(zhuǎn)。

關(guān)鍵詞：實地考察；教學(xué)理念；創(chuàng)新能力；工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)系列課程；工程實踐

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）23-0154-04

《工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)》系列課程是我國工科院校最重要的技術(shù)基礎(chǔ)課之一，具有知識面寬，受益面大，理論與實踐密切結(jié)合，實踐性、創(chuàng)新性強(qiáng)，要求會動手、能操作等特點(diǎn)，是工科學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng)、能力提高、加強(qiáng)通識、銜接社會、實現(xiàn)寬口徑專業(yè)教育的重要教學(xué)環(huán)節(jié)之一。該系列課程經(jīng)歷了緩慢而堅韌的“六五”至“八五”15年間（1981—1995年）的改革與發(fā)展過程。后來，教育部“世界銀行貸款”項目的啟動和實施，后期實施的“211工程”和“985工程”項目以及連續(xù)多年的本科教學(xué)水平評估，使得該系列課程改革從工程實踐教學(xué)基地的大跨度變革開始，逐步深入到系列課程建設(shè)、教材建設(shè)、師資隊伍建設(shè)、教育技術(shù)建設(shè)和教學(xué)管理等各個層面。此調(diào)研目的是找出《工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)》系列課程長期發(fā)展后，目前存在的主要問題和原因，以形成有效地解決這些問題的基本思路和相應(yīng)的措施。

一、調(diào)查方法和具體舉措

調(diào)研范圍為：華北地區(qū)7所高校，包括清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、北京科技大學(xué)、北京理工大學(xué)、北京化工大學(xué)、內(nèi)蒙古科技大學(xué)；華東地區(qū)8所高校，包括山東大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、南京理工大學(xué)、東南大學(xué)、河海大學(xué)、上海交通大學(xué)、上海理工大學(xué)、華東理工大學(xué)；東北地區(qū)6所高校，包括吉林大學(xué)、長春工業(yè)大學(xué)、長春大學(xué)、長春理工大學(xué)、北華大學(xué)、東北電力大學(xué)；西北地區(qū)6所高校，包括蘭州交通大學(xué)、蘭州工業(yè)大學(xué)、西安交通大學(xué)、西安理工大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、西安工業(yè)大學(xué)。被考察對象既有“985”、“211”工程院校還有一般院校。調(diào)研方式采用了以實地考察，與所在高校教學(xué)院長和相關(guān)任課教師直接談話交流，當(dāng)場填寫調(diào)研報告以及收集《工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)》系列課程的教學(xué)文件為主，以隨后電話、郵件資料證實和補(bǔ)充為輔的形式進(jìn)行。其中調(diào)研報告內(nèi)容具體包括：系列課程的上課學(xué)期，系列課程的理論學(xué)時數(shù)，系列課程規(guī)劃教材采用情況（包括“十五”、“十一五”以及“十二五”國家規(guī)劃教材），在系列課程講授內(nèi)容中“新材料、新技術(shù)、新工藝”內(nèi)容反映的比例，系列課程開設(shè)的實驗項目數(shù)（包括設(shè)計型或綜合型實驗項目數(shù)）以及系列課程的建設(shè)情況等內(nèi)容。

二、實地調(diào)查結(jié)果與分析

圖1表示各地區(qū)《工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)》系列課程的具體上課學(xué)期。由圖1（a）、（b）可知，各地區(qū)《工程材料》課程和《材料成形工藝》課程的上課學(xué)期基本在第4學(xué)期或第5學(xué)期。個別院校把這兩門課程開在了第6學(xué)期或是第3學(xué)期，甚至是第2學(xué)期或是第1學(xué)期。由圖1（c）可知，各地區(qū)的《機(jī)械制造基礎(chǔ)》課程基本是在第6學(xué)期上課，個別院校安排在第5或第4學(xué)期。眾所周知，《工程材料》和《材料成形工藝》課程屬于機(jī)械類專業(yè)基礎(chǔ)課，應(yīng)該以金屬工藝學(xué)、大學(xué)物理、工程圖學(xué)、機(jī)械工程導(dǎo)論以及金工實習(xí)等公共通識課程和金工實踐課程為前期基礎(chǔ)課程。這些先修課程是學(xué)生學(xué)好《工程材料》和《材料成形工藝》課程的核心和基礎(chǔ)，而《工程材料》和《材料成形工藝》課程的學(xué)習(xí)又反過來從工程應(yīng)用角度鞏固所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識。因此，《工程材料》和《材料成形工藝》課程安排在第4或第5學(xué)期符合學(xué)生專業(yè)知識和能力的建構(gòu)規(guī)律，而第6學(xué)期、第3學(xué)期，甚至是第2學(xué)期或是第1學(xué)期的課程安排就缺乏理論依據(jù)。而且，根據(jù)“認(rèn)知實習(xí)—理論學(xué)習(xí)—實踐—再學(xué)習(xí)—再實踐—探索性認(rèn)知實踐”這一工程知識認(rèn)知和掌握的基本規(guī)律[1-3]，《工程材料》和《材料成形工藝》理論課程也應(yīng)該安排到金工實習(xí)（一般都在第2或第3學(xué)期進(jìn)行）之后。產(chǎn)生這一問題的主要原因是個別院校的課程體系構(gòu)建缺乏工科人才培養(yǎng)的頂層設(shè)計，還有一個原因是“各自為政”的教學(xué)管理體制約束課程設(shè)置。例如，一些院校機(jī)械專業(yè)的《工程材料》課程是由材料學(xué)院的材料學(xué)專業(yè)課教師講授，《材料成形工藝》基礎(chǔ)課程是由材料加工專業(yè)的教師講授。這樣就產(chǎn)生了由于行政所屬不同造成的課程設(shè)置缺乏統(tǒng)一和科學(xué)管理問題。

圖2所示為各地區(qū)《工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)》系列課程的理論課學(xué)時數(shù)。由圖2（a）、（b）可知，華東地區(qū)和東北地區(qū)的《工程材料》和《材料成形工藝》課程的平均學(xué)時基本在30～40學(xué)時之間，而華北地區(qū)和西北地區(qū)這兩門課程分散在22～50學(xué)時之間。另外，4個地區(qū)的《機(jī)械制造基礎(chǔ)》課程的平均學(xué)時基本維持在50～60學(xué)時?？傊?，各地區(qū)《工程材料》、《材料成形工藝》以及《機(jī)械制造基礎(chǔ)》課程的平均學(xué)時分別為37.6學(xué)時、37.2學(xué)時、49.5學(xué)時。與“十一五”之前相比，系列課程的理論課學(xué)時明顯減少了，這與國家教育部提出的培養(yǎng)學(xué)生“厚基礎(chǔ)、寬口徑、強(qiáng)素質(zhì)、高能力”要求下的縮減專業(yè)課學(xué)時、拓寬知識體系是相一致的。但問題的關(guān)鍵是如何解決“新材料、新技術(shù)、新工藝”內(nèi)容不斷增加，而學(xué)時卻不斷縮減的矛盾。這就要求每位任課教師要認(rèn)真分析總結(jié)該系列課程的知識體系和能力體系在工科人才培養(yǎng)中的地位和作用，采用創(chuàng)新的教學(xué)理念、教學(xué)方法和手段去解決相關(guān)的矛盾。例如，如何處理好精講與以點(diǎn)代面的關(guān)系、課內(nèi)教師講授與課外學(xué)生自學(xué)關(guān)系、MOOC與反轉(zhuǎn)課堂的關(guān)系等。

圖3所示為各地區(qū)《工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)》系列課程的規(guī)劃教材采用情況。東北地區(qū)和西北地區(qū)的《工程材料》課程基本都采用了國家級規(guī)劃教材（“十五”、“十一五”和“十二五”國家規(guī)劃教材），而華北地區(qū)和華東地區(qū)的《工程材料》課程少有采用國家級規(guī)劃教材，圖3（a）所示。在《材料成形工藝》課程上，全國各地采用國家級規(guī)劃教材的比例相對要少，圖3（b），在調(diào)查的16所高校中只有6所院校采用了國家級教材，僅占37%。另外，各地區(qū)《機(jī)械制造基礎(chǔ)》課程基本都采用了國家級規(guī)劃教材。因為教材建設(shè)是課程建設(shè)的重要一環(huán)，所以以精品課程建設(shè)為龍頭的高?；径疾捎米跃幑_出版的規(guī)劃教材或選用優(yōu)秀的規(guī)劃教材。部分高校沒有采用規(guī)劃教材的主要原因是通過使用自編或一般教材，無論從教學(xué)內(nèi)容的難易程度上，還是在編排順序上都符合本校的實際狀況。另外，《工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)》系列課程的教材種類與數(shù)量的快速增加，給不同地區(qū)、不同層次的高校提供了優(yōu)越的可選范圍，也反映出不同院校的專業(yè)特色與側(cè)重點(diǎn)的不同。

在各地區(qū)《工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)》系列課程中反映“新材料、新技術(shù)、新工藝”內(nèi)容比例的調(diào)查中可知（圖4所示），華北地區(qū)、華東地區(qū)和一部分西北地區(qū)的《工程材料》、《材料成形工藝》課程反映新材料、新技術(shù)、新工藝內(nèi)容比例較高，華北地區(qū)有3所、華東地區(qū)有2所高校在教學(xué)內(nèi)容上注入的先進(jìn)知識體系超過30%，而東北地區(qū)教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性一般低于10%。另外，在《機(jī)械制造基礎(chǔ)》課程方面，華北地區(qū)、東北地區(qū)和西北地區(qū)反映了一定的新材料、新技術(shù)、新工藝內(nèi)容。但華東地區(qū)高校的教學(xué)內(nèi)容中，反映先進(jìn)教學(xué)內(nèi)容的比例在5%～10%，相對低一些。在調(diào)查的所有院校中，絕大多數(shù)院校《工程材料》和《材料成形工藝》的最新內(nèi)容不足5%，圖4（a）、（b），而《機(jī)械制造基礎(chǔ)》課程的最新內(nèi)容只有5%～10%。這個結(jié)論與當(dāng)前國家提出“中國制造2025”的大工程背景下，工程領(lǐng)域?qū)た迫瞬诺南葘?dǎo)性知識和能力體系要求有一定的差距，未來工科人才的創(chuàng)新潛力會出現(xiàn)一定程度的低靡現(xiàn)象，需要工科院校的教務(wù)部門、相關(guān)的任課教師與時俱進(jìn)，緊跟時代的要求。

在各地區(qū)《工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)》系列課程開設(shè)實驗項目數(shù)的調(diào)查中可知（圖5所示），《工程材料》和《機(jī)械制造基礎(chǔ)》課程的實驗項目基本在2～4項之間，但各地區(qū)《材料成形工藝》課程的實驗項目數(shù)非常分散，如圖5（b），有些地區(qū)高校的實驗項目達(dá)到了4項或6項，有些高校根本未開設(shè)實驗。另外，在被調(diào)查的東北地區(qū)4所工科院校中，無一所高校開設(shè)相關(guān)的實驗項目?？傊鞯貐^(qū)《工程材料》、《材料成形工藝》以及《機(jī)械制造基礎(chǔ)》課程開設(shè)的實驗項目平均數(shù)分別為2.2項、1.7項以及2.6項。在開設(shè)的實驗項目中，體現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的設(shè)計型或綜合型實驗項目數(shù)就更少。具體來說，《工程材料》的設(shè)計型或綜合型實驗項目在華北地區(qū)、華東地區(qū)、東北地區(qū)和西北地區(qū)分別為1項、0項、0項、2項；《材料成形工藝》的設(shè)計型或綜合型實驗項目在華北地區(qū)、華東地區(qū)、東北地區(qū)和西北地區(qū)分別為0項、0項、0項、1項；《機(jī)械制造基礎(chǔ)》的設(shè)計型或綜合型實驗項目在華北地區(qū)、華東地區(qū)、東北地區(qū)和西北地區(qū)分別為2項、2項、4項、0項。

清華大學(xué)基礎(chǔ)工程訓(xùn)練中心傅水根教授在多次的報告中指出[4]，直到今天，在我國的高等工科教育中，“重理論輕實踐、重設(shè)計輕工藝、重軟件輕硬件”的傳統(tǒng)習(xí)慣勢力和偏見仍普遍存在。隨著國家提出大工程背景下的“中國制造2025”，“教育回歸工程，教學(xué)回歸實踐”成為當(dāng)代高等工程教育改革的主流趨勢[5-7]。因此，我們應(yīng)當(dāng)擯棄“以理論教學(xué)為主、以實踐教學(xué)為輔”的落后于時代的教學(xué)理念[8]?！豆こ滩牧吓c機(jī)械制造基礎(chǔ)》系列課程是工科專業(yè)知識獲取和能力培養(yǎng)的最具代表性的系列課程，因此，該系列課程應(yīng)該大力加強(qiáng)學(xué)生的實踐環(huán)節(jié)，其中很重要的一環(huán)就是加強(qiáng)學(xué)生的親自動手實踐能力，尤其是設(shè)計型或綜合型實驗的操作能力。但從目前的調(diào)查中可知，高校對工科院校實踐環(huán)節(jié)的重視程度還沒有達(dá)到國家對工科院校的期待水平。

圖6所示為各地區(qū)《工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)》系列課程的建設(shè)情況。由圖可知，除了華東地區(qū)和東北地區(qū)的《材料成形工藝》課程還處于校級精品課或一般課程之外，全國范圍內(nèi)的《工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)》系列課程建設(shè)情況喜憂參半，即有不少國家級精品課程還有相當(dāng)一部分的一般課程，但從該系列課程在工科人才培養(yǎng)中的重要作用和重中之重的基礎(chǔ)地位來看，課程建設(shè)力度還需要不斷加強(qiáng)。

三、結(jié)論

從以上實地調(diào)查中可知，盡管《工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)》系列課程是工科學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng)，能力提高，加強(qiáng)通識，銜接社會，實現(xiàn)寬口徑專業(yè)教育的重要教學(xué)環(huán)節(jié)之一，但從以上各地區(qū)工科院校的實地調(diào)查中，可以得出如下的結(jié)論。

1.各地區(qū)部分院校的《工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)》系列課程在學(xué)期安排上缺乏科學(xué)性。其主要原因是個別院校的課程體系構(gòu)建缺乏工科人才培養(yǎng)的頂層設(shè)計，還有一個原因是“各自為政”的行政教學(xué)管理體制制約著課程設(shè)置的科學(xué)性。

2.針對新材料、新技術(shù)、新工藝內(nèi)容不斷增加，而學(xué)時卻不斷縮減的矛盾，要求教學(xué)主管部門通過認(rèn)真分析系列課程的知識體系和能力體系在工科人才培養(yǎng)中的地位和作用，采用創(chuàng)新的教學(xué)理念、教學(xué)方法和手段去解決相關(guān)的矛盾。

3.必須扭轉(zhuǎn)工科院校“重理論知識傳授、輕實踐能力培養(yǎng)”、“以理科的培養(yǎng)模式替代工科人才培養(yǎng)模式”的錯誤思想，強(qiáng)化學(xué)生的實踐環(huán)節(jié)。

此外，調(diào)研還存在不足和改進(jìn)方向。此次調(diào)研是課題組在實地考查、分析、總結(jié)的基礎(chǔ)上完成的，因此在調(diào)研范圍內(nèi)具有一定的數(shù)據(jù)可靠性。但調(diào)研院校只有21所，從全國范圍二百多所工科院校的角度來說，此次調(diào)研的數(shù)據(jù)還不夠充分。因此，今后的工作方向是進(jìn)一步擴(kuò)大調(diào)研范圍，把《工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)》系列課程在全國范圍的發(fā)展情況分析做到更加有理、有據(jù)、翔實、信服，為該系列課程的發(fā)展提供更加客觀的數(shù)據(jù)。另外，有些調(diào)研內(nèi)容的界定是課題組根據(jù)以往的經(jīng)驗進(jìn)行的，可能缺乏專業(yè)認(rèn)同性。例如，如何界定“新材料、新技術(shù)、新工藝”教學(xué)內(nèi)容，如何認(rèn)定設(shè)計型或綜合型實驗項目等。因此，調(diào)研結(jié)果帶有一定的主觀性，這也是今后與相關(guān)專家進(jìn)行探討的問題之一。

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