應用型本科高校金屬材料工程專業課程設計

【摘要】專業綜合課程設計是金屬材料工程專業必不可少的實踐性教學環節，對培養學生的設計思想和分析問題、解決問題的能力等具有重要作用。本文分析了當前專業綜合課程設計中存在的問題，介紹了我校在設計內容、設計手段、指導方法等方面的改革措施。

【關鍵詞】應用型;本科高校;金屬材料工程;課程設計

1.引言

《簡明國際教育百科全書 課程》一書定義課程設計為“擬訂一門課程的組織形式和組織結構”，既是根據教學計劃的要求，在教師指導下對學生進行的階段性基礎或專業技術訓練。“專業綜合課程設計”是我校金屬材料工程專業本科學生必修的實踐性教學內容，是安排在修完工程制圖、機械設計基礎、電工電子技術、熱處理工藝與設備等相關專業課程之后的一次綜合性演練，是對學生動手能力和創新能力的一次全面訓練。在課程設計的過程中，要求學生能綜合應用先修課程的理論知識、原理和方法獨立完成常用熱處理設備的設計。通過這一教學環節的實施，使學生掌握設計熱處理設備的基本方法和步驟，能結合工程實際，選擇并設計出符合實際要求的熱處理設備，培養學生樹立正確的設計思想與方法、對工程技術問題的嚴肅認真和負責的科學態度、理論聯系實際的設計思想、分析和解決工程實際問題的能力。本文針對金屬材料工程專業當前專業綜合課程設計中存在的問題，提出我校在設計內容、設計手段、指導方法及考核機制等方面的具體做法和經驗。

2.存在的主要問題

傳統的課程設計只是針對某一門課程獨立進行，使得課程設計之間的銜接性較差，學生難以掌握完整的知識體系[1]。為克服傳統課程設計的不足，綜合性課程設計應運而生，它是在學生修完主要專業課程之后，對學生所學專業知識的一次系統化、綜合應用的實踐鍛煉。目前金屬材料工程專業的綜合課程設計主要以熱處理設備的設計為主。作為典型熱處理加熱設備的熱處理電阻爐，基本上涵蓋了金屬材料工程專業所學習的主要內容，有利于學生全面地掌握有關知識，所以熱處理電阻爐設計這個設計題目被許多高校采用。然而，由于課程設計題目單一，而且現有的圖書資料中與熱處理電阻爐設計有關的設計過程千篇一律，學生在做課程設計的時候，只要按照資料上的步驟，按部就班的做，就能輕松地完成設計任務，無法調動學生的設計興趣和創造能力，導致大部分學生的設計過程只是機械式的模仿而非主動積極思考，從而使學生發現、分析和解決實際問題的能力無法得到有效提高，具體表現在專業綜合課程設計對先修課程所學知識的綜合運用能力要求較高，學生不僅要了解掌握以前學過的基礎知識，還要能夠靈活運用。然而，大部分學生對爐體材料進行選擇時不能靈活運用所學專業知識，往往都是照搬教材上的例題選擇材料;在爐體結構尺寸計算時，不能根據熱處理工藝及產能要求，利用經驗計算法和理論計算法核算電阻爐加熱功率、爐子熱效率、空載功率、空載升溫時間等參數;在繪制電阻爐總圖時，未能樹立邊畫、邊算、邊修改的總體設計思想。此外，部分學生基于完成任務的觀點，對熱處理電阻爐課程設計重要性的認識不夠，設計過程中不注重獨立設計能力的培養，出現照抄教科書中熱處理電阻爐的計算公示和爐體結構，而不能綜合考慮熱處理電阻爐的技術要求、工作條件和安裝環境等問題。再者，受限于目前的教學模式和實踐條件，設計過程中學生對熱處理電阻爐的設計、制造、安裝、調試、使用和維護等工藝過程缺乏實際的感性認識，致使對大量的工藝問題缺乏認真的考慮，不能把熱處理爐必須具備的良好工藝要求貫穿于設計過程。

3.具體措施

3.1 改革設計內容

為了避免現有課程設計內容中存在的不足，提高學生對課程設計的興趣，加強學生獨立進行熱處理電阻爐設計的能力。首先，充分考慮學生間的個體差異，在現有課程設計內容的基礎上，調整題目的廣度、深度和難易程度，使學生在規定時間內既有飽滿的工作量，又能經自身努力圓滿完成設計任務;其次，在課程設計選題上要做到理論與實際相結合，優先選擇生產中廣泛使用的具有代表性的熱處理設備作為設計題目;第三，在課程設計過程中，指導教師要擺正自己的位置，不能學生眼中的“拐杖”，對學生提出的疑難問題，只需點到為止，要給學生留出足夠的想象空間，充分發揮學生的主動性和創造性。此外，對獨立思考、深入鉆研的學生要積極鼓勵，對學習能力較強的學生要多從方法上進行啟發，對采用新材料、新結構的特色設計在給予充分肯定的同時，應在考評成績上予以傾斜，以激勵更多的學生，從而更好的實現課程設計的目的。

3.2 提高檢索能力

設計出“優質、高效、低耗、清潔、靈活”的熱處理電阻爐，絕非易事，這其中既涉及各種筑爐材料的選擇，也涉及到爐體結構的設計，需要查閱大量的文獻資料。在課程設計過程中，讓學生通過查閱相關的教材、參考書和手冊找到所需要的數據資料，并從中受到啟發，有利于激發學生的興趣與自信，提升學生的辯證思維能力和邏輯推理能力，培養學生的創新設計能力，但圖書館的紙質圖書資料中與熱處理電阻爐設計有關的內容千篇一律[2]。在這個信息化日新月異、網絡化迅速發展的時代，敲一下鍵盤、點一下手機屏幕，大量的信息就會展示在我們面前，如何通過網絡在海量的信息中檢索到所需要的相關文獻資料，也是學生應該具備的基本技能之一。鼓勵學生從網上收集相關信息，多方面比較各種筑爐材料的適用性、爐體結構的實用性，挑選有代表性的學生講解他們的觀點，激發其他學生的參與熱情。

3.3 改進設計手段

隨著計算機科學技術的迅猛發展，加強計算機技術的應用。在熱處理電阻爐課程設計中，鼓勵學生運用CAD三維造型技術進行熱處理電阻爐的結構設計，運用CAE軟件進行爐墻、爐底、爐頂的力學性能的分析計算以及結構性能的優化設計。由于整個熱處理電阻爐的設計過程處于三維空間，與真實砌筑過程十分吻合，因而能為學生創新潛力的發揮提供廣闊的活動空間。此外，熱處理電阻爐課程設計與CAD/CAE應用技術相結合，也為學生提供了一個計算機應用的實踐機會，克服了學生單純學習計算機知識，而忽視對專業知識學習的傾向。

3.4 強化實踐環節

讓學生深入生產一線，通過現場觀察、實際操作了解熱處理爐的性能、結構特點以及生產過程，使學生懂得熱處理電阻爐設計與熱處理工藝是緊密不可分割的。為了切實提高學生的工程設計能力，在課程設計之前的幾周，先安排學生在多媒體上觀看相關熱處理設備的生產案例然后再到工廠參觀實習，以此來開闊學生的視野，擴展設計思路，使設計與工程實際接軌。

4.結論

在金屬材料工程專業的綜合課程設計改革中，通過改革設計內容，調動學生參與課程設計的積極性，培養整體設計意識和創新意識;通過改進檢索手段，提高學生網絡查閱資料的能力;通過計算機技術的應用，加強學生利用計算機技術進行熱處理設備設計和仿真分析的能力;通過讓學生接觸工程實際，增強學生獨立分析和解決工程實際問題的能力。

參考文獻

[1]謝少軍，周波，劉建業，趙敏.電氣工程及其自動化專業綜合性課程設計的設置[J].電氣電子教學學報，2003（6）：13-14.

[2]王少剛.課程設計是培養學生創新能力的重要途徑[J].中國大學教學，2007（8）：23-25.

基金項目：本文為淮陰工學院教育教學研究重點課題項目階段成果（項目編號：JYB201101）。

作者簡介：劉愛輝（1976—），女，博士，副教授，主要從事金屬材料方面的教學與科研工作。