郭二廓

摘? 要：《工程材料及制造技術(shù)基礎(chǔ)》是高等學校機械類專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)必修課程，該課程具有理論體系復(fù)雜、知識覆蓋面廣、綜合實踐性強等特點。針對該課程特點和學生學習效果不佳的情況，結(jié)合新工科的培養(yǎng)要求，文章分析了現(xiàn)有課程教學體系和教學現(xiàn)狀中存在的問題，并據(jù)此提出了《工程材料及制造技術(shù)基礎(chǔ)》的課程教學改革探索：一是構(gòu)建大工程材料的內(nèi)在課程體系、二是采用多元化的教學模式、三是注重理論與實踐的統(tǒng)一性，旨在滿足新工科專業(yè)的課程建設(shè)需要，提高應(yīng)用型人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：工程材料及制造技術(shù);新工科;課程改革

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2018）24-0079-03

Abstract： Fundamentals of Engineering Materials and Manufacturing Technology is one of the compulsory courses for mechanical students in higher education. The course involves complex theoretical system， wide knowledge and lots of practice. In view of the characteristics of the course and students' poor learning effect， this thesis analyzed the problems existing in the current course teaching system combined with the training requirements of new engineering. The strategies for course teaching reform are put forward： to establish an intrinsic curriculum system for large engineering materials， to use a diversified teaching model， and to pay attention to the unity of theory and practice so as to meet the requirements for new engineering majors and cultivate the high-level engineering talents.

Keywords： Engineering Materials and Manufacturing Technology; new engineering; teaching reform

一、概述

當前，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，企業(yè)對本科人才的培養(yǎng)要求越來越高。為了適應(yīng)快速發(fā)展的經(jīng)濟，培養(yǎng)新型工程創(chuàng)新人才，高等工程教育必須進行全面、深刻的改革和創(chuàng)新[1]。新工科（Emerging Engineering Education，3E）是基于國家戰(zhàn)略發(fā)展新需求、國際競爭新形勢、立德樹人新要求而提出的我國工程教育改革方向[2]。隨著新工科內(nèi)涵的不斷延伸，現(xiàn)有的一些機械工程類專業(yè)課程的教學內(nèi)容和教學方法已不適應(yīng)新工科背景下的培養(yǎng)要求，而傳統(tǒng)驗證性實驗教學也難以滿足提升學生的工程實踐能力的需求。

《工程材料及制造技術(shù)基礎(chǔ)》是高等學校機械類專業(yè)和近機械類專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)必修課程。它是在傳統(tǒng)的《金屬工藝學》基礎(chǔ)上發(fā)展而來的一門課程，具有理論體系復(fù)雜、知識覆蓋面廣、綜合實踐性強等特點，對培養(yǎng)高質(zhì)量、交叉復(fù)合型、工程應(yīng)用型人才具有重要作用。在實際的教學過程中，由于學生工業(yè)背景知識欠缺，實踐認識不足，再加上內(nèi)容繁雜，教學效果不太理想。近年來，針對《工程材料及制造技術(shù)基礎(chǔ)》的課程教學改革方面，雖然部分文獻[3-6]對相似課程的教學內(nèi)容改革、教學方法與教學手段創(chuàng)新，以及人才培養(yǎng)模式改革等方面進行了探索，但是在新工科背景下該課程的改革還需要進一步探索。本文分析了現(xiàn)有課程教學體系和教學現(xiàn)狀中存在的問題，結(jié)合新工科的培養(yǎng)要求，提出了該課程的教學改革方向：一是構(gòu)建大工程材料的內(nèi)在課程體系，二是采用多元化的教學模式，三是注重理論與實踐的統(tǒng)一性。

二、現(xiàn)有課程教學體系及教學現(xiàn)狀

《工程材料及制造技術(shù)基礎(chǔ)》的培養(yǎng)目標是通過對本課程的學習，使學生掌握有關(guān)機械工程材料及機器零件成型方法的基本理論、基本知識和技能，理解常用機械工程材料的成分、組織結(jié)構(gòu)及工藝對性能的影響，了解機械領(lǐng)域的新材料及成型加工的新技術(shù)、新工藝和發(fā)展趨勢，具備合理選用機械工程材料、毛坯的能力，并根據(jù)工程材料的相關(guān)應(yīng)用要求，具備對其進行合理實驗設(shè)計和測試的能力，為后續(xù)專業(yè)課程學習、實驗環(huán)節(jié)和將來從事專業(yè)生產(chǎn)技術(shù)工作奠定必要的基礎(chǔ)。

目前，我校的《工程材料及制造技術(shù)基礎(chǔ)》課程是作為機電類、近機械類相關(guān)專業(yè)的必修課，主要包含兩個部分內(nèi)容，一部分是《工程材料及其成型基礎(chǔ)》，另一部分是《機械制造工藝基礎(chǔ)》。隨著高等教育改革的不斷深入，強化基礎(chǔ)和學時銳減的矛盾日益突出，這一點在該課程上體現(xiàn)尤為明顯。本課程共60學時，其中實驗環(huán)節(jié)占8個學時，也就是說，要使學生要在52學時內(nèi)掌握各種工藝方法本身的規(guī)律性及其在機械制造中的應(yīng)用和相互聯(lián)系，對授課教師的教學內(nèi)容、教學方法和實驗安排的要求極高，而傳統(tǒng)的教學方法多以教師講授為主，以典型實驗、課后作業(yè)和學習指導(dǎo)手冊為輔，學習效果以考試成績來評定。但是這種教學模式不僅教學效果不理想，而且不符合新工科背景下的人才培養(yǎng)要求。究其原因，主要有以下幾個方面。

（一）教學內(nèi)容面向工程化程度不夠

新工科作為一種新型工程教育，其育人的本質(zhì)沒有變，但對人才的培養(yǎng)要求發(fā)生了變化[2]。一方面，新形勢下人才培養(yǎng)面向工程化程度不夠。當前我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展不平衡，雖然我國提出了“中國制造2025”發(fā)展戰(zhàn)略，但很多制造領(lǐng)域還處在電氣化和自動化的發(fā)展階段，因此對工程技術(shù)人才的需求復(fù)雜多樣，這就要求在新工科背景下，培養(yǎng)能夠繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享和面向工程化的復(fù)合型人才。另一方面，新材料、新工藝、新技術(shù)的工程應(yīng)用在教學內(nèi)容中體現(xiàn)不夠。以機械類專業(yè)常用的鋼鐵材料為例，近年來，傳統(tǒng)的鋼鐵冶煉、澆鑄、軋制、熱處理和加工工藝和方法出現(xiàn)了許多創(chuàng)新改進技術(shù)，例如組織的微合金化技術(shù)、鋼組織淬火分離技術(shù)、超快速冷卻技術(shù)TMCP（控制軋制和控制冷卻）、焊接熔池凈化技術(shù)，以及新型組織和材料的帶來的特殊加工工藝等。因此，目前該課程的教學內(nèi)容與產(chǎn)業(yè)發(fā)展和工程化需求對接不夠緊密，不能滿足新工程背景下的工程教育對教學內(nèi)容的新要求，還需要進一步探索面向產(chǎn)業(yè)化和工程化的教學內(nèi)容改革方法。

（二）教學方法缺乏創(chuàng)新性

隨著高等教育改革的不斷深入，強化基礎(chǔ)和學時銳減的矛盾日益突出，現(xiàn)有的教學方法已不適應(yīng)新工科的培養(yǎng)要求，并且逐漸走向兩個極端。一方面，仍然采用傳統(tǒng)的灌輸式教學方法，不能充分調(diào)動學生學習的積極性。例如：在講授鐵碳合金相圖知識點時，多數(shù)教師仍然采用講授與板書結(jié)合的形式，教學過程略顯沉悶和呆板，使本來就抽象和晦澀的相圖更加難以理解，教學效果也很難達到預(yù)期要求。另一方面，過分依賴多媒體教學手段，弱化了教學方法的作用。隨著互聯(lián)網(wǎng)+在教育教學領(lǐng)域的推廣，翻轉(zhuǎn)課堂、微課、慕課等紛紛來襲，這些手段的引入使教學內(nèi)容化抽象為直觀、化繁雜為簡單，然而，這種教學方法也會使知識碎片化，不利于學生對課程內(nèi)在理論體系的理解和掌握。例如，在《工程材料及制造技術(shù)基礎(chǔ)》的學習過程中，不僅要識記和辨析諸多的概念，而且還要把握住各章節(jié)之間的一條主線。因此，要使學生能夠盡量消化和理解工程材料及其成形的基本理論和知識，還要進一步的在教學方法上進行探索。

（三）實踐與理論環(huán)節(jié)結(jié)合不足

《工程材料及制造技術(shù)基礎(chǔ)》是一門與實踐緊密相關(guān)的課程，工程材料及成形技術(shù)的工程應(yīng)用是本課程核心內(nèi)容，其基本原理與基本知識的學習要落實在機械設(shè)計與機械制造的具體工程應(yīng)用上，特別是材料在不同條件下的組織和性能、工藝設(shè)計和結(jié)構(gòu)工藝性以及不同切削成形方法的優(yōu)缺點等，學生必須具備一定的實踐觀察才能更好的理解和掌握，而目前該課程的前期基礎(chǔ)僅有金工實習和4個基礎(chǔ)性觀察實驗，實踐環(huán)節(jié)不足以滿足理論環(huán)節(jié)的支撐要求。此外，現(xiàn)有的教學模式將理論和實踐在時空上分離[3]，理論部分由主講教師負責前期講授，而實踐部分由專門的實驗教師后續(xù)完成，這樣就使實踐環(huán)節(jié)與理論環(huán)節(jié)相脫節(jié)，在理論環(huán)節(jié)上學生由于缺少感性認識而對一些抽象的知識點難以理解，在實踐環(huán)節(jié)上學生由于理論知識掌握模糊只能停留在獲得一些較低層次的感性認識和操作技能，從而造成了學生知和行的不統(tǒng)一。

三、課程教學改革探索

（一）構(gòu)建大工程材料的內(nèi)在課程體系

傳統(tǒng)的《工程材料及制造技術(shù)基礎(chǔ)》是將熱加工和冷加工按照先后順序來講授，這樣劃分的好處是使課程內(nèi)容由淺入深、由基礎(chǔ)理論到實際應(yīng)用，便于學生理解。同時，也帶來了一個問題，即學生前后所學內(nèi)容脫節(jié)嚴重。在考試過程中發(fā)現(xiàn)，學生對于一些考查前后知識點融會貫通能力的題目答題情況較差，這也從側(cè)面反映教師并沒有注重從課程內(nèi)容全局的角度把握課程。我們仔細梳理一下可以發(fā)現(xiàn)，這門課程的核心內(nèi)容其實是圍繞著一條主線展開的：成分-工藝-結(jié)構(gòu)-性能-選材-改性-成形-加工。因此，在新工科背景下該課程應(yīng)構(gòu)建大工程材料的內(nèi)在課程體系，課程教學內(nèi)容應(yīng)打破熱加工與冷加工的界限、打破各章節(jié)之間的限制，通過舉例一些典型機械零件的制造過程，使學生能夠根據(jù)機械零件性能要求和使用條件，對機械零件進行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計、選材、熱處理、成形及制定加工工藝路線，將相對獨立的各章節(jié)內(nèi)容建立起內(nèi)在聯(lián)系，使學生系統(tǒng)化學習相關(guān)理論，形成一個有機的整體知識結(jié)構(gòu)。

（二）采用多元化的教學模式

在新工科背景下，應(yīng)注重現(xiàn)代教學手段與傳統(tǒng)教學方法相結(jié)合。一方面，充分利用網(wǎng)絡(luò)和多媒體的優(yōu)勢，將多元化的教學方式和方法吸收進課程教學中，使專業(yè)知識中涉及到的大量理論和原理更加直觀地呈現(xiàn)，促進學生對所學內(nèi)容的學習和理解。另一方面，繼承和發(fā)揚傳統(tǒng)教學方法的優(yōu)點，通過案例教學，列舉學生日常生活中接觸到的或是能接受的生產(chǎn)應(yīng)用實例，幫助學生理解復(fù)雜原理，通過對重難點內(nèi)容進行詳細地分析歸納，指導(dǎo)學生辨析重難點概念。例如，在講授本課程的重難點內(nèi)容鐵碳合金相圖時，我們參考網(wǎng)絡(luò)上的一些教學方法，采用“口訣助記法”，把復(fù)雜的鐵碳合金相圖歸納為“兩平”、“三垂”、“十星”、“五弧”、“十二面”，以便于學生識記相圖。此外，我們還綜合運用“圖表歸納法”、“特征分析法”、“條件篩選法”等多種方法對本課程進行學習指導(dǎo)。

（三）注重理論與實踐的統(tǒng)一性

適當增加課程實驗和實踐環(huán)節(jié)在本課程中所占比例。在實驗?zāi)康牡脑O(shè)置上要提出一些開放性實驗，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力;在實驗內(nèi)容和選擇上要適當增加一些能與工程應(yīng)用緊密結(jié)合的實驗，培養(yǎng)學生的工程應(yīng)用能力;在實踐過程上充分利用大學生科技創(chuàng)新活動，通過對機械產(chǎn)品的設(shè)計和對零部件的加工，培養(yǎng)學生理論應(yīng)用于實踐的能力。同時，加強對課程后續(xù)實踐環(huán)節(jié)的學習和指導(dǎo)。本課程的學習并不局限于這一門課程，根據(jù)調(diào)查結(jié)果[6]，各地區(qū)工科院校機械類專業(yè)《工程材料及制造技術(shù)基礎(chǔ)》課程的上課學期基本安排在第4學期或第5學期，各院校的《生產(chǎn)實習》課程基本安排在第6和第7學期。生產(chǎn)實習環(huán)節(jié)是學生將本課程所學理論知識落實在機械制造工程應(yīng)用上的最佳途徑，特別是對于一些關(guān)鍵零部件的選材、熱處理、成形和加工工藝等，如果不能給予合理的指導(dǎo)和講解，學生將錯過復(fù)習和鞏固該課程所學知識的最佳時期。因此，學校在后續(xù)安排生產(chǎn)實習帶隊教師時，應(yīng)將相關(guān)課程教師列入其中，使理論環(huán)節(jié)和實踐環(huán)節(jié)的教學教師相統(tǒng)一。

四、結(jié)束語

新工科建設(shè)是一個長期的過程，探索新工科背景下的《工程材料及制造技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學改革也是一個不斷完善的過程。為了適應(yīng)新時期的人才培養(yǎng)需求，必須從大工程材料的高度去把握課程內(nèi)容，關(guān)注新材料、新技術(shù)、新方法，不斷更新教學內(nèi)容，創(chuàng)新課程教學方法，注重理論和實踐的統(tǒng)一，才能切實滿足新工科專業(yè)的課程建設(shè)要求，培養(yǎng)具有較強工程實踐能力的新工科人才。

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