黃根哲 朱振華 于化東 傅水根

摘要：本文針對大工程背景下工程材料與機械制造基礎(chǔ)系列課程的有機整體與“分片包干式”的教學(xué)體制之間、“學(xué)時銳減與新知識點劇增”之間以及課程改革進程滯后于創(chuàng)新型人才需求之間的三種矛盾，提出了“頂層設(shè)計”下的優(yōu)化課程體系理念；指明項目驅(qū)動下的教師引導(dǎo)學(xué)生主動探求知識的解決思路。為了提高學(xué)生的知識創(chuàng)新和能力創(chuàng)新素質(zhì)，教師應(yīng)當(dāng)把科研亮點源源不斷地凝練為生動的教學(xué)資源，實現(xiàn)科研的二次創(chuàng)新和“反哺”教學(xué)的重任。

關(guān)鍵詞：工程材料與機械制造基礎(chǔ)系列課程；教學(xué)理念；創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力；工程實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）32-0216-03

一、研究背景

“工程材料與機械制造基礎(chǔ)”系列課程原名“金屬工藝學(xué)”，該系列課程經(jīng)過長期的建設(shè)和發(fā)展，其內(nèi)容已從金工實習(xí)、金屬材料、熱加工以及冷加工工藝分別拓寬為“工程訓(xùn)練”、“工程材料”、“材料成形技術(shù)基礎(chǔ)”以及“機械制造技術(shù)基礎(chǔ)”等系列課程。到目前為止，該系列課程雖然已構(gòu)建了較完整的理論、實踐、知識、能力、素質(zhì)教學(xué)體系，但隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步和大工程背景下“中國制造2025”的提出，現(xiàn)代制造業(yè)對高校培養(yǎng)出來的人才規(guī)格和能力有了新的要求。由此，產(chǎn)生了工程材料與機械制造基礎(chǔ)系列課程的有機整體與“分片包干式”教學(xué)體制之間的矛盾、“學(xué)時銳減與新知識點劇增”之間的矛盾以及課程的改革進程滯后于當(dāng)今創(chuàng)新型人才需求之間的矛盾。因此，如何在新形勢下，培養(yǎng)和造就學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力是擺在所有工科院校機械類專業(yè)教師面前無法回避的現(xiàn)實問題。

二、大工程背景下工程材料與機械制造基礎(chǔ)系列課程存在的主要問題和解決方案

1.工程材料與機械制造基礎(chǔ)系列課程有機整體與“分片包干式”教學(xué)體制之間的矛盾。在20世紀(jì)60～80年代，我國高等學(xué)校的工科類學(xué)生除了有相應(yīng)的實驗教學(xué)外，一般還要在校內(nèi)的金工實習(xí)6～8周，在企業(yè)認(rèn)識實習(xí)1周、生產(chǎn)實習(xí)4周和專業(yè)實習(xí)4周，以保證工科類學(xué)生工程素質(zhì)的培養(yǎng)和工程能力的提高。而且金屬工藝學(xué)課程是理論教學(xué)、實驗與工程訓(xùn)練緊密結(jié)合的工程應(yīng)用型課程。絕大部分高校的金屬工藝學(xué)課程由來自同一教研室的教師講授，講授工程材料及冷熱加工的教師可方便地進行教學(xué)研究和探討。另外，金工實習(xí)的時間、地點的選擇與安排也符合工科院校學(xué)生“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”這一工程知識的認(rèn)知規(guī)律[1-3]。但隨著“九五”期間高校的擴招和高校對學(xué)生的知識與能力結(jié)構(gòu)的拓展要求，絕大多數(shù)工科院校的金屬工藝學(xué)理論課程（現(xiàn)在的工程材料與機械制造基礎(chǔ)系列課程）已細(xì)分成工程材料、材料成形技術(shù)基礎(chǔ)和機械制造技術(shù)基礎(chǔ)等三門課程，而且分屬于不同的學(xué)院或?qū)I(yè)的教師講授。這樣，有些院校在課程內(nèi)容的取舍和凝練過程中，因未充分理順課程關(guān)系，存在知識體系分化、割裂、相互脫節(jié)現(xiàn)象；在組織形式上存在課程的學(xué)期安排不合理，未充分體現(xiàn)在知識傳授上的由淺入深、能力培養(yǎng)上的由認(rèn)知實踐過程向創(chuàng)新實踐過程的過渡；在主講教師的所屬關(guān)系上由于教師之間因不屬于同一個教研室，甚至是不同學(xué)院，因此很難從行政角度組織相應(yīng)的教學(xué)研究和教學(xué)探討。即盡管這三門理論課程的內(nèi)容是緊密相連、相互交叉滲透的，但講授這門系列課程的教師之間業(yè)務(wù)聯(lián)系少，少有教學(xué)經(jīng)驗的交流，出現(xiàn)了低效率的“分片包干式”教學(xué)管理體制。早在1998年，清華大學(xué)基礎(chǔ)工業(yè)訓(xùn)練中心主任傅水根教授就指出[4]，我國高等院校的教育教學(xué)改革是涉及培養(yǎng)人才的長遠戰(zhàn)略大計，也是一件十分艱巨和慎重的工作。課程的改革是整個教學(xué)改革中的一個局部，局部要服從于整體。而且，隨著高等教育改革的不斷向前推進和改革內(nèi)涵的不斷深入，人們從系統(tǒng)論的觀點愈來愈清醒地認(rèn)識到“局部優(yōu)化”不等于“整體優(yōu)化”。因此，不能從一兩門課程的角度來探討改革，而必須站在教育改革的全局上，站在21世紀(jì)需培養(yǎng)什么樣高級科技人才的戰(zhàn)略全局上來探討改革。具體地說，從體制上，工程材料與機械制造基礎(chǔ)系列課程應(yīng)該與實踐教學(xué)部分構(gòu)成一個完整的教學(xué)體系，由學(xué)?；驒C械工程學(xué)院實施統(tǒng)一指導(dǎo)和管理，這樣才有利于發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，才能確保工程訓(xùn)練和有關(guān)工藝性課程的有機結(jié)合，保證工程材料與機械制造基礎(chǔ)系列課程的穩(wěn)定發(fā)展。

2.解決方案。傅水根教授在多次的報告中指出[5]，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?？v觀國內(nèi)外，任何先進的制造技術(shù)，最后都要落實在工藝方法和工藝裝備上，落實在電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)與工藝裝備硬件的集成上。沒有普及的工藝教育，沒有先進的工藝技術(shù)，現(xiàn)代制造技術(shù)只是一句空話。隨著國家提出大工程背景下的“中國制造2025”以來，“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[6-8]。因此，我們應(yīng)當(dāng)擯棄“以理論課程教學(xué)為主、實踐教學(xué)為輔”的傳統(tǒng)教學(xué)思想[9]，把工程材料與機械制造基礎(chǔ)系列理論課回歸到“工程實踐”中去。這種回歸有兩層含義，一個是從教學(xué)管理“體制”上，應(yīng)把與工程實踐密切相關(guān)的課程群的任課教師的編制歸到“工程訓(xùn)練中心”去，確保工程訓(xùn)練中心的人員由理論課教師、實踐課教師、實踐技術(shù)人員（高級技工）和管理人員構(gòu)成。讓工程訓(xùn)練中心發(fā)展成為名副其實的實踐教學(xué)單位，而不是教輔單位。另外，把與工程實踐密切相關(guān)課程群的課堂搬到工程訓(xùn)練中心的“實踐教室”，這樣，學(xué)生每次習(xí)得理論知識后，走出來就可感受、體驗、領(lǐng)會、掌握課堂所學(xué)的知識。這不但會極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且對學(xué)生未來勝任現(xiàn)代制造業(yè)工作崗位有無可替代的作用。

3.工程材料與機械制造基礎(chǔ)系列課程“學(xué)時銳減與新知識點劇增”之間的矛盾。新中國誕生后，中國高校的發(fā)展和探索前進的道路得到了前蘇聯(lián)的大力支持和幫助。而前蘇聯(lián)的高等教育更多地是與行業(yè)和工種的發(fā)展相聯(lián)系，高校專業(yè)的設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容緊緊與具體的工種相結(jié)合。這樣培養(yǎng)出來的大學(xué)生知識體系是“倒金字塔”型的，即越深入到專業(yè)課程，所學(xué)習(xí)的專業(yè)知識面越深且窄。在機械的集成化程度不高的上世紀(jì)八九十年代，這種教育模式培養(yǎng)出來的本科生基本能夠滿足當(dāng)時的制造業(yè)要求。但隨著計算機技術(shù)、信息技術(shù)以及智能制造的快速發(fā)展，制造技術(shù)已衍變?yōu)槎鄬W(xué)科交叉和綜合的產(chǎn)物，許多學(xué)科乃至新興學(xué)科的最新研究成果都有可能應(yīng)用到現(xiàn)代制造領(lǐng)域中來。例如數(shù)控機床，它是機械、電機、電子和計算機結(jié)合的產(chǎn)物；超聲波加工機床是機械、電機、電子和聲學(xué)結(jié)合的產(chǎn)物；快速激光原型/零件制造機床是機械、電機、電子、計算機、材料科學(xué)和光學(xué)結(jié)合的產(chǎn)物。因此，高校的發(fā)展為了適應(yīng)和迎合這種快速的現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展，紛紛提出“拓展學(xué)生知識體系、淡化專業(yè)”的理念，即高校培養(yǎng)出來的人才知識和能力體系不再是針對就業(yè)為主的某一工種和行業(yè)，而是培養(yǎng)具有豐富的知識體系、具備“項目驅(qū)動式”綜合能力的通識人才。在這種形勢下，目前高校面對著課程的知識體系和能力體系不斷納新而學(xué)時卻不斷地縮減的嚴(yán)峻問題。

4.解決方案。解決工程材料與機械制造基礎(chǔ)系列課程的學(xué)時銳減和“新材料、新技術(shù)、新工藝”內(nèi)容劇增帶來矛盾的關(guān)鍵是徹底改變“教”與“學(xué)”的傳統(tǒng)教學(xué)理念[10]。今后的教學(xué)不應(yīng)該是以課堂教學(xué)為主導(dǎo)、以教師為主體的教學(xué)模式，而應(yīng)該是“項目驅(qū)動下的教師引導(dǎo)、學(xué)生探求知識”的目標(biāo)指向式教學(xué)。這樣獲取知識的過程可以改變學(xué)生被動地聽、被動地接受知識的傳統(tǒng)“填鴨式”學(xué)習(xí)習(xí)慣，而變成項目驅(qū)動下需要什么知識，學(xué)生“主動”地追尋和探求相關(guān)的知識。學(xué)習(xí)方式也不僅僅局限于課堂教學(xué)，而可以到圖書館查閱文獻、與教師進行討論式學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)內(nèi)容也打破了傳統(tǒng)的學(xué)校設(shè)置什么課程學(xué)生學(xué)什么課程，而是項目需要什么知識點和能力點，學(xué)生選修相關(guān)的課程學(xué)習(xí)。師生關(guān)系也不再僅僅是教與學(xué)的關(guān)系，而是面對同一個項目下的共同探討者和引導(dǎo)者。

5.工程材料與機械制造基礎(chǔ)系列課程的改革進程滯后于創(chuàng)新型人才需求之間的矛盾。通過比較全面地收集各高校的工程材料、材料成形技術(shù)基礎(chǔ)、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)以及工程訓(xùn)練的教學(xué)大綱，并經(jīng)深入分析和研究表明，反映當(dāng)今現(xiàn)代制造的新材料、新技術(shù)、新工藝所占課程講授比例，一般工科院校往往不足10%，重點高校一般較高，在10%～30%。部分地方工科院校至今還停留在“金屬材料”而不是工程材料、“金屬材料熱加工”而不是材料成形技術(shù)基礎(chǔ)、“機械加工技術(shù)基礎(chǔ)”而不是機械制造技術(shù)基礎(chǔ)的低層次階段。說明我國相當(dāng)一部分工科院校的知識傳授和能力培養(yǎng)在一定程度上滯后于當(dāng)今先進制造業(yè)的發(fā)展，對人才培養(yǎng)的先導(dǎo)性、基礎(chǔ)性認(rèn)識不足。而且，在很多院校中，工程材料與機械制造基礎(chǔ)系列課程教學(xué)大綱的制定過程更多局限于各專業(yè)人才培養(yǎng)自身的特點和教學(xué)需求，一定程度上缺少基于工科和復(fù)合創(chuàng)新型人才培養(yǎng)所需的“頂層設(shè)計”和統(tǒng)一指導(dǎo)。這與“中國制造2025”、“華盛頓協(xié)議”和歐洲大陸工程教育互認(rèn)體系組成的“博洛尼亞進程”[11]等國際工程教育認(rèn)證[12]要求有一定差距。

6.解決方案。長期的教學(xué)經(jīng)驗表明，21世紀(jì)最重要的人才特征就是創(chuàng)新。因此，在大工程背景下，為了提高學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，有必要在保留工程材料與機械制造基礎(chǔ)系列課程的傳統(tǒng)核心知識體系并加以凝練的基礎(chǔ)上，在工程材料課程上由金屬材料發(fā)展為非金屬材料、功能材料、復(fù)合材料、高分子材料、環(huán)保材料以及智能材料；針對材料成形技術(shù)基礎(chǔ)課程，要在傳統(tǒng)的鑄鍛焊成形工藝的基礎(chǔ)上，增加新的表面工程技術(shù)、粉末冶金技術(shù)、高分子塑料成形技術(shù)以及快速成形技術(shù)等；在機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課上，增加數(shù)控加工技術(shù)、特種加工技術(shù)（包括電火花成形加工、電火花線切割加工、激光加工、電化學(xué)加工和超聲波加工）等。在工程訓(xùn)練方面，毫無疑問，機械制造工程訓(xùn)練是工程材料與機械制造基礎(chǔ)系列課程中的重要實踐環(huán)節(jié)，也是工程訓(xùn)練中的核心內(nèi)容。因此，必須協(xié)同用力才能促進工程材料與機械制造基礎(chǔ)系列課程的發(fā)展與提高?？傊?，新的制造技術(shù)在課程中要不斷得到體現(xiàn)，課程知識體系的更新與完善也要為機械制造實習(xí)不斷提供新的訓(xùn)練內(nèi)容，使其能持續(xù)為實踐教學(xué)提供“活水”。

三、結(jié)論

1.針對工程材料與機械制造基礎(chǔ)系列課程的有機整體與“分片包干式”的教學(xué)體制之間的矛盾，根據(jù)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的客觀規(guī)律、培養(yǎng)規(guī)格和目標(biāo)，學(xué)校和院級教學(xué)管理部門要從“頂層設(shè)計”或“統(tǒng)一思想”來系統(tǒng)地優(yōu)化課程體系。

2.針對大工程背景下工程材料與機械制造基礎(chǔ)課程“學(xué)時銳減與新知識點劇增”的矛盾，要徹底改變“教”與“學(xué)”的傳統(tǒng)教學(xué)理念。今后的教學(xué)不應(yīng)該是以課堂教學(xué)為主導(dǎo)、以教師為主體的教學(xué)形式，而應(yīng)該是“項目驅(qū)動下的教師引導(dǎo)、學(xué)生探求知識”的知識創(chuàng)造過程。

3.針對工程材料與機械制造基礎(chǔ)系列課程的改革進程滯后于當(dāng)今創(chuàng)新型人才需求之間的矛盾，解決問題的關(guān)鍵是新的制造技術(shù)在課程中要不斷得到體現(xiàn)，課程知識體系的更新與完善要為機械制造實習(xí)不斷提供新的訓(xùn)練內(nèi)容，使其能持續(xù)為實踐教學(xué)提供“活水”。另外，教師應(yīng)把創(chuàng)新過程中的最新科研成果源源不斷地轉(zhuǎn)化為生動的教學(xué)內(nèi)容，實現(xiàn)科研的二次創(chuàng)新和“反哺”教學(xué)，使學(xué)生獲取的知識始終是當(dāng)代最前沿的創(chuàng)新知識，獲得的能力也始終是當(dāng)代最前沿的創(chuàng)新能力。

致謝：本文是在教育部機械基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會“工程材料與機械制造基礎(chǔ)課程現(xiàn)狀與存在主要問題”課程指導(dǎo)小組調(diào)研報告的基礎(chǔ)上完成的（JJ-GX-jy201401）。參加課題組的專家有黃根哲、于化東、張樹仁、朱振華、徐穎、李學(xué)光、李曉舟。同時，清華大學(xué)傅水根教授對論文寫作提出了寶貴意見，在此深表謝意。

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