基于卓越工程師培養方案的《工程材料及成形技術》課程教學改革

田玉琬 文成 王貴 胡杰珍

摘要：本文基于卓越工程師計劃培養方案對新型工程類人才提出的要求，結合《工程材料及成形技術》課程的特點和教學問題，從構建新型教學模式、改進教學方法、增加創新訓練項目和發揮精品課程網絡資源優勢等方面，給出了課程改革的建議，旨在通過多渠道的協作式教學提升學生的工程應用能力和創新實踐能力。

關鍵字：卓越工程師；工程材料及成形；教學改革；創新能力；工程應用能力

中圖分類號：G642.3 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）49-0104-02

高校工科教育長期以來的培養模式固定，受傳統思想理念的影響較深，培養的工程型人才應用能力普遍偏低，實踐能力較薄弱，加之工程教育往往局限于高校課堂，缺少工程師、企業家的參與培養，導致我國工程一線領軍人才稀缺。針對這種情況，教育部立足高校，提出了“卓越工程師教育培養計劃”方案，從專業角度對卓越工程師后備人才培養提出了系統要求和具體措施[1]，近年來，陸續有高校被納入卓越工程師教育培養計劃體系之中，在國家教育政策和工程實際需求的基礎上，我校于去年也提出了建設機械工程專業卓越工程師試點班的計劃，旨在培養出一批創新能力出色、實踐應用能力強的新型工程人才。在試點班的課程教學、實踐、實習等環節加強了本科生創新應用能力的培養，并以實施卓越計劃為突破口，促進我校機械工程專業相關課程的教學改革和創新。

《工程材料及成形技術》是一門全面介紹材料基礎知識和理論、機械零件成形技術及工藝選擇的技術基礎課程[2]，也是體現機械專業卓越工程師培養思想的主干課程。由于該課程具有基礎概念繁雜、理論性和實踐性結合較強的特點，教授和學習起來均存在一定難度，而學時少、實踐性強的特點與人才培養高要求之間的矛盾也日益突出。因此，以該課程為試點，結合卓越工程師的培養要求，加強應用能力和創新能力的培養，是當前教學中亟需解決的重要問題。

一、構建層次化教學模式，重點發揮實踐環節教學作用

《工程材料及成形技術》課程通常安排在基礎課程學習之后，生產實習和專業課學習之前，因此該課程既是對前面所學知識的一種應用鞏固與提高，也是學生后續專業課、課程設計和畢業設計不可缺少的理論基礎。作者依據多年教學經驗了解到，大多數學生在學習該課程時表現吃力，對于課本概念也是死記硬背，考試時對于具體的材料應用、工藝設計等題型往往無從下手、答非所問，考試成績普遍不夠理想，掛科率較高。在課堂教學和課后輔導過程中，通過與同學交流得知他們對于所學材料知識的實際應用缺乏足夠的實踐認識，在金工實習中也是“比葫蘆畫瓢”，老師講一步他們做一步，收獲甚少。因此，綜合考慮《工程材料及成形技術》的課程特點和學生學習及老師教學過程中遇到的問題，反思現行的教學模式，除了基本的課程實驗外，有必要適時地結合課程設計和金工實習等實踐環節，構建一種理論知識—課程實驗—金工實習—課程設計的串聯式、層次化教學模式。

首先，在課堂授課過程中老師就應優化教學內容，有重點、分主次地進行針對性的理論講解，中間可適當穿插材料應用及成形的案例。其次，安排課程實驗時，教師應該把握實驗主線，在不偏離主體實驗內容的基礎上，鼓勵學生按照自己的思路設計實驗。比如嘗試將單個的金相實驗、熱處理實驗、拉伸試驗等串聯起來，形成一個有機的整體。再次，之前的金工實習一般安排在該課程學習之前，學生進行工藝實習時，事先沒有充分的理論認識，常常盲目模仿；而如果將其安排在課程學習之后，學生大多抱著玩一玩的心態實習，走個形式，也失去了金工實習的實踐意義。因此，將實習內容分段進行，穿插在《工程材料及成形技術》課堂教學之中，實行“課堂講一段、學生做一段”的教學方式可提高教學效果。當然，由于課時和實習條件的限制，老師也應精簡設計課堂內容，把握重點，對于學生的管理和實習要求也應加強。最后，在理論知識、課程實驗和金工實習順利完成的基礎上，學生既有了材料相關知識的儲備，加深了對課程內容的應用理解，又鍛煉了動手能力，這時再進行課程設計，串聯起所學內容，可達到鞏固基礎知識，增強實踐應用的雙重目的，教學效果也必事半功倍。

在這種新型層次化教學模式下，教師應尤其重視發揮實踐環節的教學作用，不能為了實習而實習，也不能僅為了鍛煉動手能力而實習，而應該要明確實習和課程設計的目標和要求，將操作性和創新性相結合，加大對于學生的管理和指導，實現工程應用能力和創新實踐能力的共同提升，達到卓越工程師培養的根本目的。

二、改進教學方法，案例教學與討論教學相結合

案例教學是運用典型的實際案例進行教學的一種形式，在高校教學中的應用也由來已久，尤其在工科類的課程教學上應用廣泛、效果突出[3]。卓越工程師培養的核心目標之一即是工程應用能力的培養，這種能力不是一朝一夕得來，也不是僅僅依靠課本學習即可，它要求學生參與到實際工程問題的討論和解決之中，通過了解分析工程案例，將理論知識融于實際應用，提升工程素養。因此，教師在教學中應結合自身研究工作，合理地嵌入科研案例，來幫助學生理解思考問題。將基本理論與應用實例相結合，通過融會貫通、舉一反三的方法，時時激發學生的學習興趣并鼓勵其獨立思考，從而逐步提升自身的工程應用能力。

在案例教學過程中，教師可以大膽嘗試討論式教學，精心組織和引導學生積極參與課堂討論，實現教與學的良性互動。而討論教學的前提則是要老師課前做好充分的案例準備和課堂設計，課前選擇與教學內容結合緊密、容易引起爭論的議題，要求學生預習思考，課上分組討論，并相互評價。這樣既能開闊學生思維，培養學習信心，又能促進師生之間、生生之間的交流與學習。案例教學與討論教學相結合的教學方式，在教學中側重于實踐大于理論，同時又以理論學習為基礎，既能有效培養學生獨立思考能力、自我檢測能力和相互評判能力，又加深了他們對于課本知識和課程學習的理解。

三、以大學生創新項目為平臺，加強工程應用和創新能力的培養

基于我校校情制定的卓越工程師培養方案，如何在《工程材料及成形技術》課程的教學活動中有效地嵌入創新元素，實現本科階段工程應用和創新能力的提升，需要從具體的工程實踐入手，讓本科生投入到對工程實際問題的分析、解決中去。而以大學生創新訓練項目為平臺開展一系列的教學相關活動，指導學生利用理論知識解決工程問題是行之有效的方法之一，鼓勵學生以項目實施為依托開展科學創造、實驗發明等創新活動，調動他們的積極性，激發學生創新思維，培養創新技能，使其逐漸掌握思考問題、解決問題的方法，提高學生實踐創新的能力。

例如教師可以指導學生擬定以“XX鋼熱處理相變規律及熱處理工藝對其組織和性能的影響研究”為題，啟發學生思考，指導他們依據鋼種特性制定不同的熱處理工藝，再結合金相觀察、硬度檢測和力學性能測試等實驗完成總結報告，使其對課本上關于金屬材料的固態相變和熱處理理論有更加深刻的認識，在注重提升學生實踐能力的同時，更注重培養學生提出問題、思考問題、分析問題和解決問題的工程應用能力。

創新能力是卓越工程師之所以卓越的重要標志。大學生創新訓練的目的就是訓練學生科學研究的方法，促使其養成良好的學習習慣，從而培養大學生的獨立創新能力、實踐操作能力和團隊協作能力[4]。《工程材料及成形技術》這門課程兼具理論性和實踐性，因此教師應結合課程教學情況從項目的申報選題、文獻的搜集查閱、研究報告和論文的撰寫幾個方面，對學生進行耐心細致的指導，給予他們更多的鼓勵，有意識地多角度培養學生的工程應用能力和創新精神。以大創項目為平臺，以創新能力培養為目的，營造優良的教學環境，將創新教育和實用教育融入到《工程材料及成形技術》的日常教學過程中，實現知識、能力和素質培養的融合，是實現卓越工程師培養的一個有效途徑。

四、利用精品課程網絡資源，實現信息化教學

通過工程學院機械系、工程訓練中心和機械實驗中心師生多年來的共同努力，我校《工程材料及成形技術》課程已實現了從校級精品課程到省級精品課程的突破，并得到了廣東省精品課程資源建設項目的立項支持。目前省級精品課程的網站也在建設之中，除了常規的課件資源、授課視頻、習題測試、電子教案和效果反饋等板塊外，還預備開展線上師生互動、在線答疑、交流討論、工程實例分析等功能板塊，旨在克服該課程學時少、課堂學習消化吸收有限等問題，幫助學生利用課下時間鞏固理論知識，并進行工程實例的學習，及時解決學生學習中的疑難問題。

在建設和利用《工程材料及成形技術》精品課程網站的同時，我們應以教學要求和學生的學習需求為前提，加強網站資源對教學的服務支持[5]。同時，引導學生合理分配在課程實踐、創新項目、課程設計及精品課程網絡資源上的學習時間，從而將各種學習形式的優勢結合起來。通過教學內容、學習目標、教學模式的混合，使信息化教學成為課程教授必不可少的組成部分，深層次整合網絡信息資源與課堂內容及實踐環節，實現《工程材料及成形技術》課程的高效教學，多渠道培養學生的綜合素質與能力，達到卓越工程師的培養要求與目的。

參考文獻：

[1]林健.“卓越工程師教育培養計劃”專業培養方案再研究[J].清華大學教育研究，2011，（4）：11-17.

[2]劉子利，鄭勇，劉希琴.深化“工程材料及成形技術基礎”課程體系的教學改革，提高學生工程創新能力[J].高教論壇，2011，（11）：44-47.

[3]高道祥.“工程材料及成形技術”課程教學改革探討[J].中國林業教育，2009，27（S1）：60-62.

[4]韓翠平.大學生創新教育研究——以大學生創新訓練計劃項目實踐為例[J].中國校外教育，2014，（36）：45，59.

[5]星.開放教育視域下國家精品課程轉型升級的策略研究[J].現代教育技術，2015，（1）：93-99.