《現(xiàn)代材料成形理論與技術(shù)》優(yōu)質(zhì)研究生課程建設(shè)

張元彬 孫俊華 史傳偉 任國成

（山東建筑大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 山東·濟南 250101）

0 引言

隨著科技的發(fā)展，國際競爭日趨激烈，自主創(chuàng)新成為引領(lǐng)科技發(fā)展的第一動力。創(chuàng)新需要人才，2010年，教育部在“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”啟動會上提出“新工科”概念，確立了以培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新型和復(fù)合型高素質(zhì)工程人才為今后教育發(fā)展的目標(biāo)。2015年國務(wù)院發(fā)布《中國制造2025》，把提高創(chuàng)新能力、產(chǎn)業(yè)質(zhì)量與信息化程度，從而提升制造業(yè)戰(zhàn)略支撐作用作為近階段的新型制造業(yè)發(fā)展方向，順應(yīng)時代發(fā)展，新形勢下的創(chuàng)新人才的培養(yǎng)成為高校的重要任務(wù)，而開展教學(xué)改革是提高學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)的基本手段。

研究生是非常重要的科技創(chuàng)新生力軍，提高研究生的創(chuàng)新潛能，培養(yǎng)具有自主創(chuàng)新意識的高素質(zhì)人才是今后研究生教育的戰(zhàn)略之需。新材料產(chǎn)業(yè)作為“中國制造2025”重點發(fā)展的十大領(lǐng)域和我國七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，自2010年以來每年增速保持在25%左右，新材料及其成形加工技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用成為推動制造業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和發(fā)展創(chuàng)新的新動能，這對材料加工專業(yè)碩士研究生的培養(yǎng)提出了更高的要求。

課程學(xué)習(xí)是我國研究生學(xué)位教育的必備環(huán)節(jié)，也是落實立德樹人根本任務(wù)、保障研究生培養(yǎng)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，建設(shè)研究生教育優(yōu)質(zhì)示范課程，形成規(guī)范并具有創(chuàng)新性的研究生課程教育模式，是提升研究生課程教學(xué)質(zhì)量的重要舉措。

2014年底，教育部出臺了《關(guān)于改進(jìn)和加強研究生課程建設(shè)的意見》，為了更好地發(fā)揮課程學(xué)習(xí)在研究生培養(yǎng)中的作用，從而提高研究生培養(yǎng)的質(zhì)量，提出了“重視課程學(xué)習(xí)，加強課程建設(shè)，提高課程質(zhì)量，是當(dāng)前深化研究生教育改革的重要和緊迫任務(wù)”，這是推進(jìn)研究生教育創(chuàng)新計劃的重要內(nèi)容。為此，各省教育部門及各高校設(shè)立了研究生優(yōu)質(zhì)課程建設(shè)項目，加強研究生課程建設(shè)。

《現(xiàn)代材料成形理論與技術(shù)》是我校材料加工工程專業(yè)學(xué)術(shù)型碩士研究生的一門必修學(xué)位課程，主要介紹液態(tài)金屬精密成形技術(shù)與理論、金屬材料塑性精確成形工藝及理論、先進(jìn)連接技術(shù)理論及應(yīng)用、復(fù)合化成形加工方法及技術(shù)基礎(chǔ)、粉末材料及其成形技術(shù)。該課程入選學(xué)校研究生優(yōu)質(zhì)課程建設(shè)項目，課程團(tuán)隊針對課程特點及存在的問題進(jìn)行了課程內(nèi)容及教學(xué)方法改革。

1 課程教學(xué)中存在的問題

1.1 課程內(nèi)容涉及知識面廣，各知識點的連貫性較差，內(nèi)容融合性較差

材料成形加工是一個涉及多流程、多技術(shù)、多學(xué)科交叉與融合的綜合性技術(shù)，既要突出成形理論與工藝，又要強調(diào)材料設(shè)計、制備、成形與加工等多個流程之間的綜合化、一體化以及短流程化。

《現(xiàn)代材料成形理論與技術(shù)》課程涉及了液態(tài)成形、塑性成形、焊接成形、粉末冶金及復(fù)合成形等領(lǐng)域的新理論新工藝，而材料加工工程專業(yè)的研究生來源于液態(tài)成形、塑性成形、焊接成形不同的本科專業(yè)方向，大學(xué)階段只重點學(xué)習(xí)了某一個方向的成形技術(shù)，對其他成形方法的基本原理及工藝了解較少，缺少學(xué)習(xí)先進(jìn)成形技術(shù)的理論基礎(chǔ)。

并且各種成形加工方法具有相對的獨立性，不同加工新技術(shù)間的聯(lián)系不夠緊密，制約了各知識點之間的交叉與融合，多個獨立的知識點增加了學(xué)習(xí)、記憶的難度。

1.2 成形技術(shù)發(fā)展快，教材內(nèi)容陳舊

研究生教學(xué)除了要講解課本上的知識外，還要緊跟技術(shù)發(fā)展前沿，才能拓寬學(xué)生的知識面和視野。隨著科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，材料成形理論及工藝也不斷進(jìn)步，一些新的成形加工方法不斷出現(xiàn)，但這些新技術(shù)新理論還沒有系統(tǒng)地列入教材，目前選用的教材及參考書目所處年代較遠(yuǎn)，都是十幾年以前出版的教材，內(nèi)容陳舊，難以充分涉及材料成形新技術(shù)的學(xué)術(shù)前沿和國內(nèi)外行業(yè)發(fā)展的最新現(xiàn)狀。

比如近年來增材制造技術(shù)（3D打?。┛焖侔l(fā)展，是智能制造領(lǐng)域重點支持的一種先進(jìn)制造技術(shù)，但現(xiàn)有教材中介紹甚少。

1.3 課程內(nèi)容具有較強的應(yīng)用性和實踐性，而課程缺少實踐環(huán)節(jié)

材料成形是一門工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，所以該課程是理論性和實踐性都很強的課程，但課程教學(xué)學(xué)時相對較少（32學(xué)時），并且一些先進(jìn)的成形技術(shù)應(yīng)用還不廣泛，一般企業(yè)很難見到，甚至老師也沒有實際實踐過，所以課程沒有設(shè)置實踐環(huán)節(jié)。而單純地講解基本原理和工藝，難以使學(xué)生直觀認(rèn)識到加工成形方法的主要物理過程和具體工藝流程，不利于對知識的掌握。

2 教學(xué)改革

2.1 教學(xué)團(tuán)隊建設(shè)

“打鐵必先砧子硬”，要建設(shè)一門優(yōu)質(zhì)課程，首先要提高課程團(tuán)隊教師自身的教學(xué)和科研水平，授課教師除了具有較高的講課水平外，還必須緊跟學(xué)科發(fā)展前沿，掌握國內(nèi)外發(fā)展動態(tài)，不斷提高自己的科研水平，才能給學(xué)生補充最新的前沿技術(shù)知識。

材料成形涉及液態(tài)成形、塑性成形、焊接技術(shù)和粉末冶金等，研究生教學(xué)需要讓學(xué)生更好地掌握材料成形技術(shù)的學(xué)術(shù)前沿，所以《現(xiàn)代材料成形理論及技術(shù)》這門課程的教學(xué)團(tuán)隊由液態(tài)成形、塑性成形、焊接三個專業(yè)方向的骨干教師組成，各位老師在各自方向都具有較高的科研水平，熟悉各自領(lǐng)域的前沿動態(tài)，有利于向?qū)W生介紹前沿理論和技術(shù)知識，提高學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)興趣和積極性，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力。

2.2 教學(xué)內(nèi)容改革

教材比較陳舊，教材中的部分成形技術(shù)已經(jīng)較為成熟，生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用，并且在相應(yīng)專業(yè)方向的本科課程中已經(jīng)有所涉及，比如消失模鑄造、壓力鑄造、擴散焊、激光焊、精密模鍛等，這些成形工藝的基本原理及工藝過程有大量的書籍及文獻(xiàn)資料，所以，教學(xué)中通過讓學(xué)生自學(xué)或讓本科階段學(xué)過這種工藝的同學(xué)進(jìn)行講解等方式，壓縮課堂學(xué)時。比如，對于消失模鑄造技術(shù)，可以讓同學(xué)們課下進(jìn)行基本原理和工藝過程的自學(xué)，讓本科為液態(tài)成形方向的同學(xué)查閱相關(guān)資料撰寫文獻(xiàn)綜述，在課堂上為大家介紹這種技術(shù)的發(fā)展歷史、應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)。這種方式，既鍛煉了同學(xué)們的自學(xué)能力、文獻(xiàn)綜述能力和語言表達(dá)能力，又節(jié)省了課堂時間。

對于一些還未廣泛應(yīng)用的先進(jìn)成形技術(shù)，通過網(wǎng)上搜集視頻、制作演示動畫、開展仿真模擬等多種形式制作多媒體輔助資源，實現(xiàn)課程教學(xué)的生動化、形象化和立體化，彌補沒有實踐環(huán)節(jié)的不足。此外，補充介紹材料成形加工新技術(shù)在不同領(lǐng)域的發(fā)展動態(tài)和科技成果介紹，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，擴展學(xué)生知識面，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

另外，補充近年來發(fā)展迅猛的增材制造（3D打?。┗驹?、常用工藝技術(shù)及其最新研究成果和發(fā)展動態(tài)。

2.3 教學(xué)方法改革

2.3.1 啟發(fā)式教學(xué)

教師在教學(xué)過程中根據(jù)教學(xué)內(nèi)容特點，從學(xué)生的實際出發(fā)，采用互動式、討論式教學(xué)等多種方式，以啟發(fā)學(xué)生的思維為核心，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。對于某種成形新技術(shù)，在老師講解基本理論的前提下，引導(dǎo)學(xué)生展開關(guān)于工藝技術(shù)過程的討論，啟發(fā)學(xué)生思考成形工藝過程中的參數(shù)設(shè)置、注意問題及應(yīng)用拓展等。

2.3.2 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)

傳統(tǒng)課堂教學(xué)是以教師為中心，教師根據(jù)課程教學(xué)大綱選用適當(dāng)教材，并對教材進(jìn)行二次開發(fā)，對知識點進(jìn)行整理、整合和歸納，在課堂上，通過口頭講解，結(jié)合多媒體展示、板書等方法把知識傳授給學(xué)生。這種教學(xué)模式中，老師起主導(dǎo)作用，學(xué)生主要是被動的接收知識。課堂上，老師與學(xué)生面對面，老師能夠隨時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，可以根據(jù)學(xué)生的接收情況隨時調(diào)整重點難點。學(xué)生從小學(xué)就習(xí)慣了這種學(xué)習(xí)方式，面對老師，不容易走神，容易把握老師講課的重點，有不懂的問題可以課下直接與老師交流，拉近師生關(guān)系。但是這種教學(xué)方式學(xué)生主動性差，獨立思考、討論交流的機會少，特別是對于研究生教學(xué)，不利于培養(yǎng)學(xué)生獨立思考和分析問題、解決問題的能力。

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)是近年來興起的一種創(chuàng)新的教學(xué)模式，課前讓學(xué)生通過視頻、微課等方式完成知識內(nèi)容的學(xué)習(xí)，課堂上教師不再講授課程基本內(nèi)容，而是以學(xué)生為主體，圍繞學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到的各種問題開展討論和交流，將課堂注意力從教師的講解轉(zhuǎn)移到學(xué)生的學(xué)習(xí)上，教師不再是信息的展示者，更多是承擔(dān)了輔導(dǎo)答疑的角色，學(xué)生成為課堂的主體，從被動接受變?yōu)橹鲃犹剿鳌?/p>

如前所述，對于應(yīng)用較為成熟的一些工藝技術(shù)，充分發(fā)揮研究生具有主動學(xué)習(xí)意識和自學(xué)能力強的特點，讓學(xué)生通過自學(xué)、查閱文獻(xiàn)資料，撰寫文獻(xiàn)綜述或小論文，制作PPT，一位同學(xué)為主在課堂上進(jìn)行講解，然后大家提問、討論。

翻轉(zhuǎn)課堂的PPT匯報活躍了課堂氣氛，增強了師生互動、生生互動，更能反映學(xué)生對課程內(nèi)容的掌握情況，讓教師了解他們在學(xué)習(xí)中的薄弱環(huán)節(jié)。

2.3.3 混合式教學(xué)

在當(dāng)今信息化時代，單純課堂教學(xué)的信息量少，不能充分利用互聯(lián)網(wǎng)的海量信息。近年來，網(wǎng)絡(luò)的普及和進(jìn)步，特別是MOOC平臺的迅速發(fā)展，為教學(xué)技術(shù)和手段注入了活力，對高等學(xué)校課堂教學(xué)產(chǎn)生了深刻的影響。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺已在本科課堂教學(xué)中得到大力推廣和應(yīng)用，并開始應(yīng)用于研究生專業(yè)課程教學(xué)，為研究生教學(xué)改革提供了新的契機。

混合式教學(xué)是一種將線上的數(shù)字化在線教育與線下的課堂教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方式，借助MOOC在線教育資源與信息技術(shù)促進(jìn)課程的教學(xué)，以達(dá)到更加有效的學(xué)習(xí)效果。既能發(fā)揮教師引導(dǎo)、啟發(fā)、監(jiān)控教學(xué)過程的主導(dǎo)作用，又充分體現(xiàn)學(xué)生作為學(xué)習(xí)過程主體的主動性、積極性與創(chuàng)造性。高?；旌鲜浇虒W(xué)模式的探索與應(yīng)用將成為高校推進(jìn)研究生課程改革、提升課程教學(xué)質(zhì)量、促進(jìn)研究生人才培養(yǎng)的重要途徑。

課前的學(xué)習(xí)，一般采用SPOC(Small Private Online Course)，即小規(guī)模在線課程。教師課前要通過SPOC發(fā)布導(dǎo)學(xué)教案，明確學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)目標(biāo)及要求，指導(dǎo)學(xué)生在線自學(xué)MOOC課程或SPOC資源。這一過程中教師也可以通過信息技術(shù)平臺與學(xué)生進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)交流，或者根據(jù)教學(xué)互動APP的數(shù)據(jù)統(tǒng)計了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況及存在的問題。

《現(xiàn)代材料成形理論與技術(shù)》這門課程在智慧樹平臺建設(shè)了SPOC課程，上傳了PPT課件，錄制或搜集整理了各種先進(jìn)成形技術(shù)的動畫、視頻，供學(xué)生線上自學(xué)、觀看。利用智慧樹SPOC課程平臺及“知到”教學(xué)互動軟件可以進(jìn)行問答、發(fā)布通知、布置作業(yè)等。在學(xué)生線上自學(xué)的基礎(chǔ)上，線下課堂老師不再重復(fù)講解課程基本內(nèi)容，而是通過提問、答疑、測試等方式檢查學(xué)生自學(xué)效果，或者利用翻轉(zhuǎn)課堂，培養(yǎng)學(xué)生探究式學(xué)習(xí)、獨立思考、創(chuàng)新精神和解決問題的能力。

2.4 考核方式改革

《現(xiàn)代材料成形理論與技術(shù)》課程傳統(tǒng)的考核方式為平時成績+閉卷考試，其中平時成績主要包括考勤和作業(yè)情況，閉卷考試以簡答題和論述題為主，重點考察課程所涉及的成形基本原理、特點及應(yīng)用，需要學(xué)生記憶大量的概念和知識點，對學(xué)生復(fù)習(xí)造成很大負(fù)擔(dān)，不利于學(xué)生創(chuàng)新和實踐能力的培養(yǎng)。教學(xué)方法改革后，課程考核方式也進(jìn)行了相應(yīng)改革，首先適當(dāng)增加平時成績所占的比重，平時成績除了考勤和作業(yè)以外，還要考核學(xué)生PPT匯報或撰寫課程論文能力，促進(jìn)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)和探究式學(xué)習(xí)。其次，閉卷考試中增加綜合分析題目，考查學(xué)生理論聯(lián)系實際、分析問題、解決問題的能力。

3 結(jié)論

《現(xiàn)代材料成形理論與技術(shù)》課程內(nèi)容知識面廣，連貫性、融合性差，新的成形理論及技術(shù)不斷出現(xiàn)，教材內(nèi)容更新跟不上新技術(shù)的發(fā)展，課程實踐環(huán)節(jié)的缺失不利于學(xué)生對理論知識的牢固掌握。研究生課程建設(shè)重視對學(xué)生思維能力、創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，優(yōu)化教師團(tuán)隊，縮減陳舊教學(xué)內(nèi)容學(xué)時，補充先進(jìn)成形理論技術(shù)及科技前沿動態(tài)教育，通過視頻、動畫及虛擬仿真彌補實踐環(huán)節(jié)的缺失，利用啟發(fā)式教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂、混合式教學(xué)提高學(xué)生主動學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)學(xué)生思維能力、創(chuàng)新意識和解決問題能力。