材料成型卓越人才自主探究性培養(yǎng)模式研究與實踐

李蘭云　李霄　劉靜　董會

摘? 要：自主探究性培養(yǎng)模式是培養(yǎng)新時代卓越工科人才的重要途徑。文章研究了基于自主探究性的材料成型與控制工程專業(yè)卓越人才培養(yǎng)模式，闡述了人才培養(yǎng)方案優(yōu)化、課堂教學(xué)改革、實踐教學(xué)強(qiáng)化和創(chuàng)新能力提升四方面改革措施，提出了四結(jié)合、三融合、三聯(lián)動等具體實施路徑。實踐表明該模式為卓越人才培養(yǎng)提供了有益探索。

關(guān)鍵詞：卓越人才;自主探究性培養(yǎng)模式;材料成型與控制工程;課堂教學(xué)

中圖分類號：C961 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-000X（2019）15-0154-03

Abstract： The self-exploratory training mode is an important way to cultivate outstanding engineering talents in the new era. This paper studies the talent cultivation model based on self-exploration material molding and control engineering， and expounds the reform measures of talent training program optimization， classroom teaching reform， practical teaching enhancement and innovation ability improvement， and proposes four combinations， three integrations， specific implementation paths such as triple linkage. Practice has shown that this model provides a useful exploration for the development of talents.

Keywords： excellent talents; self-exploratory training mode; material molding and control engineering; classroom teaching

引言

在國家大力實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的背景下，迫切需要培養(yǎng)大量具有創(chuàng)新意識、善于自主學(xué)習(xí)、能快速解決問題的卓越人才[1]。傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)模式顯然已無法勝任，而“以問題為基礎(chǔ)”的自主探究性教學(xué)模式可以滿足這些需求?！耙詥栴}為基礎(chǔ)”的自主探究性教學(xué)模式，主要是以學(xué)生的主動學(xué)習(xí)為主，把學(xué)習(xí)設(shè)置到復(fù)雜的有意義的問題情景中，通過自主探究來解決問題，學(xué)習(xí)隱含在問題背后的科學(xué)知識，形成解決問題的技能和自主學(xué)習(xí)的能力[2，3]。但是，針對材料成形及控制工程（簡稱“材料成型”）這類理論性、實踐性和時效性較強(qiáng)的本科專業(yè)來說，如何在課堂教學(xué)、實驗教學(xué)和實踐教學(xué)等整個人才培養(yǎng)全流程中實施自主探究性教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)和主動探究的能力，是一個需要值得深入探討的問題。基于此，本文探討了基于自主探究式的材料成型卓越人才培養(yǎng)模式，并在西安石油大學(xué)材料學(xué)院進(jìn)行了實踐應(yīng)用。

一、主要措施

隨著能源環(huán)境和石油化工等高技術(shù)領(lǐng)域的快速發(fā)展以及中國制造2025的實施，我國對各種高性能復(fù)雜構(gòu)件的需求越來越迫切和廣泛。然而，這些構(gòu)件由于服役環(huán)境嚴(yán)酷，不僅要求輕量化和復(fù)雜化，而且要求整體化和高精度，更要求長壽命和高性能。這就要求高校培養(yǎng)出更多的材料成型卓越新工科人才，以適應(yīng)新時代材料加工行業(yè)努力朝著輕量化、精確化、整體化、柔性化、高性能、高效率、低成本、短周期和環(huán)境友好型的方向發(fā)展?；谶@一需求，提出了如圖1所示的材料成型卓越人才自主探究性培養(yǎng)模式改革途徑。

（一）材料成型專業(yè)自主探究性人才培養(yǎng)方案修訂

調(diào)研分析。廣泛調(diào)研和收集了上海交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、西安交通大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、西安理工大學(xué)、西安建筑科技大學(xué)、陜西科技大學(xué)等10所國內(nèi)高校材料成型專業(yè)的人才培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱。通過出國留學(xué)和網(wǎng)絡(luò)等途徑收集了美國西北大學(xué)、美國佐治亞理工大學(xué)、加拿大瑞爾森大學(xué)、西班牙加泰羅尼亞理工大學(xué)、日本大阪大學(xué)等5所國外高校材料成型人才培養(yǎng)計劃。

修訂方案。依據(jù)學(xué)校2017版本科培養(yǎng)方案修訂要求，并結(jié)合學(xué)校2017年和2018年連續(xù)開展的2次材料成型專業(yè)工程認(rèn)證申報工作，重新修訂和優(yōu)化編制了2017版材料成型專業(yè)的人才培養(yǎng)方案和課程教學(xué)大綱。

完善優(yōu)化。先后召開了8次研討和交流會議，并聽取和采納了美國密西根大學(xué)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)，中石油寶雞鋼管，中石油遼河油田，中石油長慶油田，中電集團(tuán)三十九所等12位國內(nèi)外專家學(xué)者的有益建議，更新了專業(yè)課教學(xué)大綱，加強(qiáng)了前沿技術(shù)，突出了工程特色，體現(xiàn)了學(xué)校特色和行業(yè)特點(diǎn)。

（二）材料成型專業(yè)自主探究性課堂教學(xué)改革實踐

2018年教師節(jié)前后，教育部陳寶生部長提出了課堂革命的宣言。之所以會提課堂革命，是因為課堂是學(xué)習(xí)的關(guān)鍵渠道，學(xué)習(xí)需要在課堂上發(fā)生，課堂教學(xué)是實現(xiàn)教師-學(xué)生-知識-能力緊密聯(lián)系的主陣地。為進(jìn)一步提升課堂教學(xué)氛圍和教學(xué)效果，開展了如圖2所示的課堂教學(xué)改革，從教師、課堂和思政三方面進(jìn)行了創(chuàng)新實踐。

1. 重塑能力。及時主動學(xué)習(xí)習(xí)近平全國教育大會重要講話精神、陳寶生部長四川大學(xué)本科教育工作會議講話精神、教育部高教40條、新工科建設(shè)等系列關(guān)于本科教育的相關(guān)文件，積極貫徹以本為本，堅持四個回歸。為進(jìn)一步提高課堂教學(xué)效果，增強(qiáng)師生互動，組織材料成型專業(yè)老師6次開展教學(xué)法研討和3人次教育教學(xué)法培訓(xùn)，重塑課堂教學(xué)能力，努力提升課堂授課水平。

名師引領(lǐng)。通過組織全專業(yè)老師積極學(xué)習(xí)和現(xiàn)場觀摩兩位省級教學(xué)名師和校級首屆教學(xué)質(zhì)量一等獎獲得者課堂，提升青年教師授課藝術(shù)，促進(jìn)青年教師從教學(xué)初手向教學(xué)能手盡快轉(zhuǎn)變。

精品帶動。通過完善優(yōu)化《材料成型原理與工藝》《金屬熱處理原理及工藝》《焊接工程基礎(chǔ)》三門校級精品課程和《金屬塑性成形有限元數(shù)值模擬》《金屬材料焊接性》《材料專業(yè)概論》三門校級規(guī)劃教材，帶動教師發(fā)展。

競賽助推。通過青年教師講課比賽、課堂教學(xué)比賽、課堂思政教學(xué)、微課等多種教學(xué)競賽活動，助推教師教學(xué)能力提升。多位教師先后榮獲了各類獎勵，青年教師授課課堂作為學(xué)校代表被陜西新聞聯(lián)播報道。

2. 活化課堂。為了提升課堂三率（到課率、抬頭率、提問率），積極采用多種方式來活化課堂，建立了材料成型專業(yè)“以問題為基礎(chǔ)”的自主探究性課堂教學(xué)改革模式。在材料成型專業(yè)系列課程中進(jìn)行了課堂教學(xué)模式的改革，在教學(xué)中引入“問題”，圍繞“問題”展開討論，建立自主探究性課堂教學(xué)模式。

三堂融合式授課，提高課堂授課氛圍。積極嘗試將案例式課堂、雨課堂、探究式課堂結(jié)合起來，實行三堂融合式授課模式，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。（1）案例式教學(xué)。在充分利用多媒體教學(xué)條件和推行討論式教學(xué)手段的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性地開展了案例情景式教學(xué)，通過案例引導(dǎo)學(xué)生正確的金屬熱處理工藝的流程。強(qiáng)化案例中學(xué)習(xí)、案例中感悟、案例中成長、案例中受益的學(xué)習(xí)理念。（2）雨課堂教學(xué)。從最初的板書到今天的多媒體和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，教學(xué)手段隨著科技的發(fā)展日新月異。目前，全體教師都積極運(yùn)用多媒體教學(xué)，使金屬熱處理的理論教學(xué)生動化、形象化和趣味化，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，有助于課程內(nèi)容理解和吸收。目前已嘗試和探索了基于PPT的雨課堂教學(xué)模式在課堂上的應(yīng)用，將PPT和微信很好進(jìn)行結(jié)合，也將課前-課中-課后進(jìn)行了結(jié)合，也有助于雁塔和戶縣兩校區(qū)的授課學(xué)習(xí)全過程組織。（3）探究式課堂教學(xué)。對于相當(dāng)簡單和容易理解的章節(jié)，給出學(xué)習(xí)提綱，由學(xué)習(xí)自學(xué)，然后授課老師進(jìn)行提問、點(diǎn)評和重點(diǎn)分析。通過這樣的課堂教學(xué)手段改革，可誘導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，培養(yǎng)獨(dú)立思考和自學(xué)能力。

推行研究性教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生自主意識。在傳授各種熱處理技術(shù)和工藝?yán)碚撝R的同時，通過介紹相關(guān)知識的來龍去脈，將知識的發(fā)現(xiàn)過程和大師的思維過程展現(xiàn)出來，激發(fā)學(xué)生求知欲望;并利用多媒體技術(shù)模擬知識發(fā)現(xiàn)的過程，使學(xué)生能夠感受知識的創(chuàng)新過程，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)創(chuàng)新意識。

注重學(xué)科方法論，培養(yǎng)學(xué)生理性思維。在講授經(jīng)典知識的同時，通過實例分析，將各種熱處理技術(shù)和工藝的特點(diǎn)和優(yōu)劣介紹給學(xué)生，加大對學(xué)生進(jìn)行抽象思維能力和邏輯思維方法的培養(yǎng)，強(qiáng)化對學(xué)生進(jìn)行金屬熱處理工藝和裝備的理解、設(shè)計、實現(xiàn)能力的培養(yǎng)。 例如，在講授彎管感應(yīng)加熱成型技術(shù)時，按圖3思路，先基本原理，再有限元建模，進(jìn)而數(shù)值模擬，最后實驗驗證，根據(jù)這一完整思路提升學(xué)生思維能力。

3. 課堂思政。積極貫徹習(xí)近平總書記全國高校思想政治工作會議重要講話精神，努力利用課堂思政這個教學(xué)環(huán)節(jié)，做好專業(yè)課程與思想政治理論課的同心同德同向同行，形成協(xié)同育人效應(yīng)。以金屬熱處理課程精品課程為例，每年大約有300多名學(xué)生上課。通過講授中國古代發(fā)明的各種金屬熱加工方式提升民族自信心，通過開展探究式和研討式方法講授西氣東輸二線和西氣東輸三線等重大油氣輸送管道制造國產(chǎn)化來提升學(xué)生精氣神等。

（三）材料成型專業(yè)自主探究性實踐教學(xué)強(qiáng)化實踐

1. 課程實驗。強(qiáng)調(diào)課程實驗的實踐性教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作能力。通過設(shè)置體驗性、驗證性和創(chuàng)新性實驗的實驗體系，確立了循序漸進(jìn)、融會貫通、精講多練的實驗教學(xué)原則。教學(xué)中始終堅持理論與實踐的統(tǒng)一，形成課程理論鏈和課程實驗鏈，鼓勵自主地分析及解決遇到的問題，促進(jìn)知識點(diǎn)理解，努力實現(xiàn)課程和實驗協(xié)同。

2. 技能競賽。在課程實驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合材料類專業(yè)特色，強(qiáng)化學(xué)生的金相分析能力和焊接技術(shù)能力，選拔學(xué)生參加金相實驗和焊接實驗培訓(xùn)，組織和承辦了校級金相技能大賽，并組織學(xué)生參加了全國金相技術(shù)大賽和全國焊接創(chuàng)新大賽。在這些技能競賽活動中，學(xué)習(xí)通過自主和探究等方式提升實際技能。

3. 生產(chǎn)實習(xí)。在材料學(xué)院多年洛陽拖拉機(jī)廠生產(chǎn)實習(xí)基地的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展了湖北十堰二汽和建湖機(jī)械等2個生產(chǎn)實習(xí)基地。在實習(xí)過程中，大力強(qiáng)化實習(xí)組織方式，讓學(xué)生在實習(xí)過程中不僅僅是走馬觀花式的參觀，更注重引導(dǎo)學(xué)生針對材料加工成型方法進(jìn)行思考和鉆研，通過實踐來反饋對理論知識理解。

（四）材料成型專業(yè)自主探究性創(chuàng)新能力提升實踐

結(jié)合各種大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目和競賽，學(xué)生在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下以團(tuán)隊形式進(jìn)行創(chuàng)新研究實驗，不斷提高自身的動手能力和團(tuán)隊協(xié)作精神。近兩年來，共承擔(dān)指導(dǎo)了10余項大創(chuàng)項目和創(chuàng)青春競賽項目。

二、結(jié)束語

本項目重點(diǎn)研究和探索了在培養(yǎng)方案、課程教學(xué)、實踐教學(xué)和創(chuàng)新能力整個本科人才培養(yǎng)全流程中全面推行自主探究性教學(xué)模式，建立了基于自主探究性的材料成型專業(yè)人才培養(yǎng)優(yōu)化方案、課堂教學(xué)改革模式、實踐教學(xué)強(qiáng)化模式和創(chuàng)新能力提升路徑。通過“名師引領(lǐng)+精品帶動+競賽助推+重塑能力”結(jié)合方式，鍛煉了教師授課能力和授課藝術(shù)，實現(xiàn)了青年教師從教學(xué)初手向教學(xué)能手的轉(zhuǎn)變，為開展自主探究性授課提供了新生力量。通過“案例課堂+雨課堂+探究課堂”三堂融合方式，在課堂教學(xué)中積極引入“問題”并圍繞“問題”建立了自主探究性課堂教學(xué)模式，活化了課堂，提升課堂三率，確保了教學(xué)質(zhì)量。通過“課程實驗+技能競賽+生產(chǎn)實習(xí)”三種聯(lián)動方式，形成了理論教學(xué)鏈和實踐教學(xué)鏈的有機(jī)結(jié)合和相互促進(jìn)，強(qiáng)化了自主探究性實踐能力，著力培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識。

近兩年來的實踐應(yīng)用表明，青年教師授課能力有效提升，課堂教學(xué)質(zhì)量顯著提高，創(chuàng)新實踐軟硬件條件更加充實，學(xué)生素質(zhì)和能力更加優(yōu)秀，全面提升了我校材料成型及控制工程專業(yè)本科生的核心競爭力，并對開展材料成型專業(yè)工程認(rèn)證增添了素材和起到了積極的推動作用。

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