金屬材料工程專業本科教學改革的探索

丁漢林，程廣萍，李殿凱，張義偉，斯松華

（安徽工業大學 材料科學與工程學院，安徽 馬鞍山，243002）

隨著我國高等教育改革的不斷深化，本科教學質量已成為高等教育發展的核心任務，并成為實現建設人力資源強國和創新型國家戰略目標的關鍵。2010年，教育部正式啟動了“卓越工程師教育培養計劃”，提出在加強教學質量建設的同時，更需注重本科生實驗、實訓及實踐環節的建設。在此大背景下，結合我校材料科學與工程學院的學科發展規劃，金屬材料工程專業在立足鋼鐵材料的前提下，以提升本科教學質量為出發點，深化教學綜合改革，加強本專業的特色建設，開展有效的教學與實踐模式探索。

一、構建特色課程體系

（一）課程內容建設

鋼鐵材料是我校金屬材料專業的傳統特色，在本專業大多課程中均有所體現。隨著科技日益發展，材料學科的涉及面越來越廣，新興材料、能源材料、功能材料等新領域不斷拓展。與此同時，材料科學中產生了很多值得關注的新現象、新理論。此外，由于上世紀檢測技術的嚴重不足和限制，現行教材中有些理論缺乏相關的實驗進行佐證。隨著新的顯微觀察技術（高分辨電子顯微鏡、背散射電子衍射技術等）的不斷涌現和提升，早期的研究結果逐步得到了充實和完善。

然而，這些與材料學科發展十分密切的最新研究成果并沒有在現行教材中得以體現，或者說，現行教材并沒能夠根據學科發展的實際情況進行必要的更新。因此，任課教師有必要根據學校學科建設與專業方向的實際情況，逐步加強課程內容建設。例如從傳統的鋼鐵材料擴展到有色金屬及輕金屬材料、從傳統的結構材料拓展到功能材料等，既充實教學內容、豐富課堂教學，也大大提高學生學習專業課的熱情；以現行教材為基礎，有針對性地搜集相關研究資料及最新研究成果，或以專題形式呈現，形成對教材的有益補充及理論知識的合理運用，或以論壇形式出現，鼓勵學生積極參與教學等。

（二）課堂教學強化

課堂教學十分重要，需以教材為藍本，向學生系統地傳授專業課的基本理論知識，但專業課知識點往往比較多，且有些專業理論十分抽象，學生難以理解。滿堂灌輸或是偏重講授的方法很難調動學生學習的積極性和主動性，甚至造成學生強烈的厭學情緒。對此，任課教師可以首先向學生簡單介紹教學內容及重點、難點，然后再采取循序漸進的方式引導學生學習。例如，在材料科學基礎II教學過程中，將各章節內容進行總結和提煉（如圖1），突出重點和難點，并同時分析和介紹各章節之間的前后關聯，使他們對課程內容有初步的整體認識。

圖1 材料科學基礎II教學內容及重難點

同時，課堂教學中可以與日常生活中的實例相結合。如，在介紹材料內耗時，可結合教室內桌椅支架分析鑄鐵材料的內耗及其應用；在介紹包申格效應時，可結合現實生活中反復彎折鐵絲易斷現象進行分析等。類似方式的教學有助于加強學生對專業課程的深入理解，同時也增強了學生靈活運用理論知識分析實驗現象的興趣和能力。

（三）課程體系構建

專業課往往由專業基礎課、專業必修課和專業選修課三部分組成，通過循序漸進的設計方式，讓學生在掌握一定的理論知識的基礎上逐步拓寬知識面。通常，專業課程的教學任務是根據實際情況分配至不同的授課教師分開進行的。因此，必須加強各相關專業課授課教師之間的聯系和交流，注意專業課教學中的“前引后導”及“左鄰右舍”，努力做到各專業課教學獨立而不孤立，構建專業課程知識網，如將材料科學基礎II與其部分先修或是后修課程之間，通過不同的知識點進行關聯（如圖2），在強調材料科學基礎重要性的同時，也將材料學科的專業課程以一個體系的方式展現給學生。

圖2 《材料科學基礎II》與部分先修、后修課程之間的關聯

此外，授課過程中，教師不能僅局限于本課程知識的講解，也可以充分利用其他課程中的相關知識，尤其是共性的基礎理論，來解釋課程中的一些實驗現象或結論。如利用林位錯的理論解釋材料力學性能中的包申格效應，利用間隙原子運動的模型解釋彈性滯后現象等，力爭使學生達到“知其然必知其所以然”的程度，進一步加深學生對專業知識的理解和運用。

二、加強實踐教學環節

對于工科特色鮮明的金屬材料工程專業，本科教學需以技術應用能力和綜合素質培養為主，尤其是在卓越工程師教育培養計劃中指出，要強化培養學生的工程能力和創新能力。我校在金屬材料工程專業本科培養計劃中相應調整并強化了實習、實驗與實踐環節，以促進專業人才培養質量的提高。

（一）重視認識實習和生產實習

認識或生產實習，主要目的在于通過參觀的方式使學生熟悉和了解生產實際情況，或是通過參加實際工作的方式鞏固專業知識、積累經驗并掌握一定的生產技術。但由于受到課內學時少、同意接納學生實習的企業不多、實習經費不足等諸多不利因素的影響，學生在實習過程中大多走馬觀花，實習的預期效果很難達到。

我校借助地方優勢，與馬鋼集團及下屬企業建立了良好合作關系，為本專業的認識和生產實習提供了保障。通過在馬鋼熱處理廠、鋼軋廠、輪轂廠、H型鋼廠等單位現場參觀與教學，將理論與實踐相結合，大大提高了學生學習專業課的熱情。此外，加強校企聯合培養實踐基地建設，構建高校與企業聯合培養人才的新機制，金屬材料工程專業結合學科發展的實際情況，與寶鋼、馬鋼、安徽泰爾重工等企業共同建立了校企聯合實踐基地，既強化學生的工程能力與創新意識培養，又為學生就業建立聯絡平臺。

（二）加強實驗室建設和綜合設計性實驗

我校金屬材料工程專業根據學校現有儀器設備的實際狀況，結合學科發展的實際需求，在逐步優化熱處理方向實訓平臺的同時，新增了焊接方向的實訓平臺，進一步加強了實驗室建設，為本專業本科生提供了良好實驗條件。

在專業實驗教學中，任課教師保留了代表性明顯的基礎實驗，摒棄了一些演示性和驗證性的實驗，增加了其他不同層次的設計型實驗、綜合型實驗和開放型實驗等，充分發揮學生的主動性，努力培養學生分析和解決問題的綜合能力。

（三）加強畢業設計環節的管理

本科畢業設計是一種學習、實踐、探索和創新相結合的綜合教學方式，是對學生綜合運用專業知識分析和解決實際科研問題能力的考核，[1]一般安排在第八學期。然而，第八學期正是學生面臨研究生復試或畢業找工作的關鍵時刻，難以保證畢業論文的質量。

針對這一現象，我們逐步采取導師制的方式，即在第七學期將學生分配至專業課導師，并由導師提前安排與畢業設計相關的工作，如文獻查找與閱讀、實驗方案設計與優化、前期實驗探索等。對于難度較大或任務較重的畢業設計，采取小組合作制的方式進行，確保畢業設計工作和論文保質保量完成，使學生在此環節中專業知識水平、科研能力和創新能力得到有效培養。

三、實施因材施教

目前的大學教育已逐步從精英教育走向大眾化教育。然而，本科階段依然存在部分學有余力且對專業知識十分感興趣的學生。我校金屬材料工程專業采用了雙向選擇的方式，使這些學生能夠盡早進入教師科研課題組，結合校SRTP項目、全國大學生創新計劃、挑戰杯等科技活動和競賽，在教師指導下有針對性地接觸一些專業實驗，以培養其實踐能力和創新能力。同時，嘗試形成指導教師（或博士生）－碩士生－本科生序列的研究（興趣）團體，充分發揮研究生在科研項目工作的積極作用，培養和鍛煉學生積極探索、勇于探索的主體意識和創新意識。

此外，鼓勵和倡導學生利用課余和暑假時間，積極參與多種形式的課外科技活動或社會實踐，將第二課堂納入培養方案，大力推進大學生素質教育，加強學生科學素養、團隊精神、競爭意識和實干精神的培養。

[1]邱冰冰.提高本科畢業論文（設計）質量的途徑探析[J].安徽工業大學學報（社會科學版），2012（4）：120－121.