湯玉斐+趙康+白力靜

摘 ? ?要：如何使得卓越工程師獲得較強(qiáng)的工程實踐與創(chuàng)新能力，是“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”實施的重要目標(biāo)，而專業(yè)課教學(xué)改革則是實現(xiàn)該目標(biāo)的基礎(chǔ)。文章以西安理工大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)卓越工程師教育培養(yǎng)為試點(diǎn)，對專業(yè)課教學(xué)改革進(jìn)行了探索與實踐，分析了材料科學(xué)與工程專業(yè)課教學(xué)現(xiàn)狀和問題，并提出了“貫穿工程實例、強(qiáng)化主干結(jié)構(gòu)、理論素質(zhì)并重、注重創(chuàng)新實踐”的專業(yè)課程教學(xué)模式，旨在探索出卓有成效的材料工程師培養(yǎng)途徑。

關(guān)鍵詞：卓越工程師;材料科學(xué)與工程;教學(xué)改革

中圖分類號：G642.3 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ?文章編號：1002-4107（2015）07-0052-03

卓越工程師教育培養(yǎng)計劃是貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》的重大改革項目，也是促進(jìn)我國由工程教育大國邁向工程教育強(qiáng)國的重大舉措[1]。西安理工大學(xué)是一所以工為主的西部地方高校，是首批進(jìn)入教育部卓越計劃的高校之一，2010年來對卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的專業(yè)（材料科學(xué)與工程、自動化、機(jī)械設(shè)計制造及其自動化、水利水電工程、印刷工程）進(jìn)行了系統(tǒng)的探索和實踐，取得了一些經(jīng)驗。材料科學(xué)與工程專業(yè)為國家級特色專業(yè)、陜西省名牌專業(yè)和重點(diǎn)學(xué)科、原機(jī)械工業(yè)部重點(diǎn)學(xué)科，具有悠久的辦學(xué)歷史和優(yōu)良的教學(xué)傳統(tǒng)，結(jié)合學(xué)校辦學(xué)定位和本專業(yè)“重工程實踐，重應(yīng)用培養(yǎng)”的傳統(tǒng)特色，致力于培養(yǎng)面向基層、基礎(chǔ)扎實、知識面寬、實踐能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高、具有創(chuàng)新精神的工程應(yīng)用型專業(yè)人才，服務(wù)西北地區(qū)經(jīng)濟(jì)的需求，輻射全國新材料、裝備制造等行業(yè)的發(fā)展。本文以西安理工大學(xué)材料卓越工程師的培養(yǎng)為試點(diǎn)，針對如何獲得較強(qiáng)的工程實踐與創(chuàng)新能力，在材料類專業(yè)課程教學(xué)改革方面進(jìn)行了積極探索與實踐。

一、材料類專業(yè)課程教學(xué)現(xiàn)狀

（一）重理論輕實踐的教學(xué)理念

在我國傳統(tǒng)教育理念下，應(yīng)試教育的風(fēng)氣仍然濃厚[2]，特別是在專業(yè)課學(xué)習(xí)過程中，使得學(xué)生的全部精力都傾注于課程考試或者撰寫實踐報告，以取得學(xué)歷作為接受高等教育的目標(biāo)，這些都阻礙了學(xué)生獲取知識的主動性以及創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)。同時，專業(yè)課任課教師在高校現(xiàn)有人才培養(yǎng)的價值追求以及考核聘任標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動下，過于強(qiáng)調(diào)學(xué)生對知識點(diǎn)的記憶，忽略了對其工程實踐技能和創(chuàng)新意識的訓(xùn)練。

（二）與實際生產(chǎn)脫節(jié)的教學(xué)內(nèi)容

專業(yè)課課堂教學(xué)的知識點(diǎn)與實際生產(chǎn)要求脫節(jié)，部分知識點(diǎn)嚴(yán)重落后，同時教學(xué)過程中過于注重學(xué)生對知識點(diǎn)的理解程度，而不是具體的應(yīng)用和實踐，實驗課又大多為驗證性實驗，缺乏針對工程問題的綜合性、設(shè)計性和創(chuàng)新性內(nèi)容，隨后的實習(xí)階段學(xué)生在企業(yè)的時間較短，感性參觀多于動手實踐。此外，畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容陳舊或來自于基礎(chǔ)研究課題，導(dǎo)致材料工程師培養(yǎng)易于成為“材料研究生”培養(yǎng)。

（三）單一的教學(xué)方法與考核方式

目前專業(yè)課基本是在教室通過黑板或多媒體課件進(jìn)行知識灌輸，缺乏與實際生產(chǎn)的聯(lián)系，教學(xué)過程中列舉的實例也不能貫穿整個課程體系，使得多門專業(yè)課程獨(dú)自為戰(zhàn)不能有機(jī)結(jié)合，課程的考核常采用期末一次性試卷考試，使得與生產(chǎn)密切相關(guān)的專業(yè)課最終淪為基礎(chǔ)理論課，無法發(fā)揮培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力的作用。而且，試卷多以填空、判斷、問答、計算等為主[3]，很少涉及應(yīng)用系統(tǒng)知識來解決實際問題，所以只能考查到知識點(diǎn)的記憶和特定假設(shè)條件下知識的熟悉度，這都與卓越材料工程師的要求相差甚遠(yuǎn)。

（四）缺乏個性化的人才培養(yǎng)模式

由于教育產(chǎn)業(yè)化的作用，導(dǎo)致人才培養(yǎng)模式單一，在教學(xué)大綱和課程安排的限制下缺乏彈性，難以出現(xiàn)杰出的創(chuàng)新型人才[4]，雖然高校通過多種競賽激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識和團(tuán)隊精神，但是純校園式的科技活動容易使得學(xué)生將比賽成績化，過分追求獎項而忽略了競賽過程中創(chuàng)新實踐能力的鍛煉。

二、開展“貫穿工程實例、強(qiáng)化主干結(jié)構(gòu)”的課堂教學(xué)改革

隨著科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展以及對工程人才素質(zhì)的高要求，靜態(tài)的課堂教學(xué)無法直接滿足企業(yè)對于材料工程師的要求，我們針對“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的要求，對學(xué)生加強(qiáng)工程實踐教育，工程意識培養(yǎng)，提高工程實踐能力和知識的綜合應(yīng)用能力，引入最先進(jìn)的專業(yè)技術(shù)，積累工程實踐經(jīng)驗，是卓越工程師班教學(xué)改革中最核心的部分。

（一）強(qiáng)化主干課程，更新教學(xué)內(nèi)容

基于上述指導(dǎo)思想，通過走訪與材料專業(yè)相關(guān)企業(yè)的專家、校友、教師和部分在校學(xué)生，邀請企業(yè)專家、校友、教師座談等形式，對材料卓越班的課程體系和教學(xué)計劃進(jìn)行修訂。具體方案為：首先，強(qiáng)化材料科學(xué)的主干課程，特別強(qiáng)化實踐環(huán)節(jié)，大幅度提高專業(yè)課程的實踐學(xué)時比例。新課程體系直面工程，在強(qiáng)化理論教學(xué)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上，針對工程教育的特點(diǎn)，提高專業(yè)知識點(diǎn)講授學(xué)時與工程實驗實踐學(xué)時的比例。其次，新課程體系對現(xiàn)有課程進(jìn)行了有機(jī)的融合和精簡，避免了知識點(diǎn)的重復(fù)講授和關(guān)聯(lián)知識間的孤立講授，特別整合和削減部分選修課，以適應(yīng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)及適應(yīng)新材料發(fā)展的趨勢。同時，教學(xué)內(nèi)容大量增加相關(guān)專業(yè)技術(shù)進(jìn)展，更新或重構(gòu)相關(guān)知識點(diǎn)以適應(yīng)快速的技術(shù)發(fā)展。

（二）實施典型工程產(chǎn)品驅(qū)動式課堂教學(xué)模式

卓越材料工程師班進(jìn)入專業(yè)課學(xué)習(xí)后，采用小班教學(xué)、單獨(dú)授課的模式，實行理論與實踐或?qū)嶒炏嘟Y(jié)合，開展典型工程產(chǎn)品驅(qū)動式課堂教學(xué)模式。在教學(xué)過程中，雖然要系統(tǒng)學(xué)習(xí)材料科學(xué)與工程的基本理論、基本方法及相關(guān)的基本實驗技能，了解材料科學(xué)與工程與技術(shù)的發(fā)展趨勢，但是具體以工程實例為對象進(jìn)行講授，工程實例貫穿在整個教學(xué)過程中。例如，在金屬材料的相關(guān)專業(yè)課中，以典型的軸承、齒輪、鋼件等產(chǎn)品為實例，從各零件的選材、金屬的熔煉、成型、設(shè)計加工、熱處理、性能測試和表面處理等六大部分貫穿了第3學(xué)年14門專業(yè)課程（圖1所示），任課教師通過教學(xué)法研究或集體討論備課將產(chǎn)品涉及的知識按照制備工藝主線有機(jī)結(jié)合，通過產(chǎn)品的制造過程驅(qū)動學(xué)生去掌握相關(guān)的專業(yè)知識，特別注重啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，提高解決問題的能力。該模式還強(qiáng)調(diào)講課與實踐同步，將課堂教學(xué)的知識點(diǎn)同步在實驗課進(jìn)行驗證，然后在第4學(xué)年前往本專業(yè)的實踐基地西北軸承股份有限公司進(jìn)行企業(yè)實踐，在實際車間對該典型產(chǎn)品應(yīng)用相關(guān)專業(yè)知識進(jìn)行生產(chǎn)，掌握分析和解決工程問題的工具和手段，達(dá)到生產(chǎn)實踐以及專業(yè)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（三）采用注重實踐能力的考核方式

考核是教學(xué)的重要部分，通過考核可以判定學(xué)生對所學(xué)知識的掌握程度，達(dá)到反饋教學(xué)效果并對教學(xué)過程進(jìn)行調(diào)控的目的[5]。目前有關(guān)考核方式的改革呈多元化趨勢，其方法包括課程作業(yè)、課堂表現(xiàn)、課程報告等多目標(biāo)綜合評定，形式又大都以開卷、閉卷、多試卷交叉等，來滿足差異化專業(yè)課程的要求。本專業(yè)在此基礎(chǔ)上，重視對學(xué)生能力的考核，推行全程化的評價方法。首先，在課堂教學(xué)過程中在實踐性較強(qiáng)的章節(jié)采用小工程案例設(shè)計、產(chǎn)品制造工藝設(shè)計等方式，學(xué)生組隊分工完成設(shè)計并進(jìn)行答辯考核，該部分占總成績的40%—60%。例如在“材料科學(xué)基礎(chǔ)”的教學(xué)過程中，在金屬的結(jié)晶、鐵碳合金相圖、金屬的塑性變形等章節(jié)設(shè)計3次工藝設(shè)計，要求卓越班學(xué)生每5人為一組分工合作完成設(shè)計報告，并隨堂進(jìn)行答辯，成績占總評的45%。此外，降低了期末試卷考試的比重，同時結(jié)合行業(yè)的要求，以工程實例的方式命題，取消選擇、填空、名詞解釋等記憶類題型，增加判斷、計算、論述以及產(chǎn)品設(shè)計等，使得考核重點(diǎn)以培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊合作能力、解決實際工程問題能力為主，讓考試更好地服務(wù)于卓越工程師工程實踐能力的培養(yǎng)。

（四）創(chuàng)新實踐型教師隊伍建設(shè)

創(chuàng)新實踐型教師隊伍的建設(shè)是卓越材料工程師培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵，近年來專業(yè)教研室聘請了6名企業(yè)高級技術(shù)人員作為卓越工程師班的兼職教師，協(xié)助完成日常教學(xué)、講座以及實踐環(huán)節(jié)，同時還要求具有博士學(xué)位的青年教師必須前往大型國企、工程訓(xùn)練中心、實驗中心等鍛煉3—6個月，以提高工程實踐能力。例如，新進(jìn)教師在培養(yǎng)環(huán)節(jié)必須前往東方電氣集團(tuán)、吳江工業(yè)園企業(yè)等進(jìn)行工程實踐鍛煉，這些舉措使得卓越班專業(yè)教師隊伍日趨合理，為培養(yǎng)高質(zhì)量卓越材料工程師奠定了基礎(chǔ)。

三、構(gòu)建創(chuàng)新意識及工程能力培養(yǎng)的實踐平臺

材料科學(xué)與工程專業(yè)卓越工程師實踐體系構(gòu)建時強(qiáng)調(diào)理論與素質(zhì)并重，突出實踐能力的培養(yǎng)，在原有實踐環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上，針對如何提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，從實踐時間、實踐內(nèi)容、實踐方式上進(jìn)行改革，特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生在真實的企業(yè)環(huán)境中進(jìn)行理論與實際的結(jié)合訓(xùn)練，同時注重團(tuán)隊合作解決問題模式的培養(yǎng)。與此同時，培養(yǎng)過程中還穿插進(jìn)行專業(yè)課實驗教學(xué)、開放性課題實驗以及大學(xué)生科技活動等創(chuàng)新能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)。

卓越材料工程師實踐教學(xué)體系如圖2所示，其中第1階段在材料卓越班學(xué)生入校后即進(jìn)行專業(yè)認(rèn)識教育，主要安排參觀材料科學(xué)與工程實驗教學(xué)示范中心和分析測試中心，初步了解專業(yè)內(nèi)涵，培養(yǎng)專業(yè)興趣，樹立卓越工程師的目標(biāo);第2階段首先在西安理工大學(xué)國家級工程訓(xùn)練中心進(jìn)行基礎(chǔ)工程訓(xùn)練，培養(yǎng)基本的車、銑、刨、鍛、磨各類材料工程師的基本功。隨后進(jìn)入2+4+16+18模式的企業(yè)實踐環(huán)節(jié)，強(qiáng)調(diào)與企業(yè)的聯(lián)合培養(yǎng)，其中2周的認(rèn)識實習(xí)與大型國企（金堆城集團(tuán)、西安遠(yuǎn)東公司、西安西電集團(tuán)、陜鼓集團(tuán)、西安航空發(fā)動機(jī)公司等）合作建立訓(xùn)練基地，以短期實習(xí)等方式與目前材料工程的發(fā)展緊密結(jié)合，實現(xiàn)工程實踐教育的目的;4周的生產(chǎn)實習(xí)在西北軸承股份有限公司建立了實踐訓(xùn)練基地，學(xué)生進(jìn)行頂崗實習(xí)，直接參與產(chǎn)品的生產(chǎn)等環(huán)節(jié)，指導(dǎo)教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出解決方案，連通企業(yè)技術(shù)人員一起解決實際問題，從而積累工程實踐經(jīng)驗;16周的校企聯(lián)合培養(yǎng)實踐時，與大型國企構(gòu)建完善的工程實踐平臺，結(jié)合專業(yè)課的學(xué)習(xí)，每人配備1名企業(yè)導(dǎo)師，使卓越班學(xué)生能夠借助該平臺，在機(jī)械設(shè)計、熱處理、表面強(qiáng)化、粉末冶金、分析檢測等方面全面訓(xùn)練，培養(yǎng)與提升創(chuàng)新意識和工程問題解決能力;最后18周的本科畢業(yè)設(shè)計在前面實踐的基礎(chǔ)上，選取企業(yè)目前面臨的工程問題深入研究并提出解決方案。

圖2 ?多層次卓越材料工程師實踐教學(xué)體系

（一）創(chuàng)新企業(yè)參與的實踐教學(xué)體系

為推進(jìn)卓越計劃，本專業(yè)在構(gòu)建、改革培養(yǎng)計劃、課程體系、培養(yǎng)方案、教學(xué)大綱及內(nèi)容方面均有企業(yè)專家的深度參與，包括長春一汽集團(tuán)、二汽集團(tuán)、東方電氣、濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)，西北軸承股份集團(tuán)、陜鼓集團(tuán)、西安福萊特?zé)崽幚砉镜龋瑫r，企業(yè)每年會派遣2—3名經(jīng)驗豐富的工程師來校為卓越班學(xué)生教學(xué)，內(nèi)容涉及與企業(yè)密切相關(guān)的專業(yè)知識，此外，第4學(xué)年實踐環(huán)節(jié)中企業(yè)會為每名卓越班學(xué)生配備1位企業(yè)導(dǎo)師，類似于師徒的傳幫帶模式，形成高校和行業(yè)企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才的新機(jī)制。

（二）開展以創(chuàng)新意識為導(dǎo)向的科技活動

鼓勵卓越工程師班學(xué)生積極參加各類課外學(xué)術(shù)競賽活動，通過競賽項目的啟發(fā)式專業(yè)教學(xué)，提高解決工程或?qū)嶋H問題的能力。每年教研室積極幫助學(xué)生聯(lián)系指導(dǎo)教師制定參賽課題，動員專業(yè)課教師開放專業(yè)實驗室，指導(dǎo)學(xué)生參加各類科技競賽，著重培養(yǎng)創(chuàng)新意識和團(tuán)隊合作能力，取得了較好的效果。僅2011級卓越材料工程師班29人中就有3人獲得國家大學(xué)生節(jié)能減排社會實踐與科技競賽三等獎，5人入選國家大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃，5人入選陜西省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃，7人獲得省級挑戰(zhàn)杯科技競賽一等獎， 70人次獲得各類課外學(xué)術(shù)活動及其他獎勵。

（三）開放專業(yè)實驗室，引導(dǎo)自主實踐創(chuàng)新

增加材料卓越班學(xué)生參與科研實踐鍛煉的機(jī)會，為學(xué)生資助開展和積極參與創(chuàng)新實踐提供條件。材料系積極與學(xué)院協(xié)調(diào)采取措施，加大公共及專業(yè)實驗室向卓越班本科生開放的力度，鼓勵教師吸納卓越班學(xué)生參與科研項目、解決企業(yè)難題等，引導(dǎo)學(xué)生在科研實踐中加強(qiáng)動手能力、團(tuán)隊意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。特別是先進(jìn)陶瓷材料實驗室開放了陶瓷材料成型創(chuàng)新綜合實驗，方案具體為：學(xué)生根據(jù)個人興趣組合成小組，自行設(shè)計一些常見陶瓷材料并能制備出樣品，即提出使用材料的性能要求，設(shè)計配方，進(jìn)行基本的樣品制造（粉體混料、成型、加工和燒結(jié)等），最后做出一個樣品（產(chǎn)品），實驗室給學(xué)生提供了“學(xué)中做，做中研，研中創(chuàng)”的基本條件和環(huán)境。目前，通過該實驗卓越班學(xué)生已有9人申請了中國專利，4人在國家級學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文。

西安理工大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)計劃在實施完全學(xué)分制以及校企聯(lián)合培養(yǎng)模式的基礎(chǔ)上，積極開展專業(yè)課課堂教學(xué)改革與實踐教學(xué)體系創(chuàng)新，以典型工程產(chǎn)品或?qū)嵗灤┱麄€專業(yè)課教學(xué)體系，突出工程性、設(shè)計性、創(chuàng)新性的教學(xué)思路。不僅可以為實現(xiàn)高素質(zhì)創(chuàng)新應(yīng)用型卓越材料工程師的培養(yǎng)目標(biāo)提供實踐經(jīng)驗，提高工程人才的培養(yǎng)質(zhì)量，還可以為其他工科專業(yè)卓越工程師專業(yè)課教學(xué)提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]陽勇福，林海燕，王曉峰等.無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)卓

越工程師培養(yǎng)體系的構(gòu)建[J].中國教育技術(shù)裝備，

2014，（8）.

[2]李永斌，張同心.大學(xué)考試方式改革與探索[J].中國電

力教育，2011，（32）.

[3]薛銅龍，王小林，鞏琦.基于卓越工程師培養(yǎng)的“機(jī)械設(shè)

計”課程教學(xué)改革[J].中國大學(xué)教學(xué)，2013，（3）.

[4]魯莎.論高等教育產(chǎn)業(yè)化、市場化之弊端[J].海南師范

大學(xué)學(xué)報：社會科學(xué)版，2008，（6）.

[5]褚超美，陳家琪.工程類專業(yè)課教學(xué)改革探討[J].上海

理工大學(xué)學(xué)報：社會科學(xué)版，2004，（2）.