材料成型卓越人才自主探究性培養模式研究與實踐

李蘭云　李霄　劉靜　董會

摘? 要：自主探究性培養模式是培養新時代卓越工科人才的重要途徑。文章研究了基于自主探究性的材料成型與控制工程專業卓越人才培養模式，闡述了人才培養方案優化、課堂教學改革、實踐教學強化和創新能力提升四方面改革措施，提出了四結合、三融合、三聯動等具體實施路徑。實踐表明該模式為卓越人才培養提供了有益探索。

關鍵詞：卓越人才;自主探究性培養模式;材料成型與控制工程;課堂教學

中圖分類號：C961 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2019）15-0154-03

Abstract： The self-exploratory training mode is an important way to cultivate outstanding engineering talents in the new era. This paper studies the talent cultivation model based on self-exploration material molding and control engineering， and expounds the reform measures of talent training program optimization， classroom teaching reform， practical teaching enhancement and innovation ability improvement， and proposes four combinations， three integrations， specific implementation paths such as triple linkage. Practice has shown that this model provides a useful exploration for the development of talents.

Keywords： excellent talents; self-exploratory training mode; material molding and control engineering; classroom teaching

引言

在國家大力實施創新驅動發展戰略的背景下，迫切需要培養大量具有創新意識、善于自主學習、能快速解決問題的卓越人才[1]。傳統的填鴨式教學模式顯然已無法勝任，而“以問題為基礎”的自主探究性教學模式可以滿足這些需求。“以問題為基礎”的自主探究性教學模式，主要是以學生的主動學習為主，把學習設置到復雜的有意義的問題情景中，通過自主探究來解決問題，學習隱含在問題背后的科學知識，形成解決問題的技能和自主學習的能力[2，3]。但是，針對材料成形及控制工程（簡稱“材料成型”）這類理論性、實踐性和時效性較強的本科專業來說，如何在課堂教學、實驗教學和實踐教學等整個人才培養全流程中實施自主探究性教學模式，培養學生主動學習和主動探究的能力，是一個需要值得深入探討的問題。基于此，本文探討了基于自主探究式的材料成型卓越人才培養模式，并在西安石油大學材料學院進行了實踐應用。

一、主要措施

隨著能源環境和石油化工等高技術領域的快速發展以及中國制造2025的實施，我國對各種高性能復雜構件的需求越來越迫切和廣泛。然而，這些構件由于服役環境嚴酷，不僅要求輕量化和復雜化，而且要求整體化和高精度，更要求長壽命和高性能。這就要求高校培養出更多的材料成型卓越新工科人才，以適應新時代材料加工行業努力朝著輕量化、精確化、整體化、柔性化、高性能、高效率、低成本、短周期和環境友好型的方向發展。基于這一需求，提出了如圖1所示的材料成型卓越人才自主探究性培養模式改革途徑。

（一）材料成型專業自主探究性人才培養方案修訂

調研分析。廣泛調研和收集了上海交通大學、華中科技大學、哈爾濱工業大學、北京航空航天大學、西安交通大學、西北工業大學、西安理工大學、西安建筑科技大學、陜西科技大學等10所國內高校材料成型專業的人才培養方案和教學大綱。通過出國留學和網絡等途徑收集了美國西北大學、美國佐治亞理工大學、加拿大瑞爾森大學、西班牙加泰羅尼亞理工大學、日本大阪大學等5所國外高校材料成型人才培養計劃。

修訂方案。依據學校2017版本科培養方案修訂要求，并結合學校2017年和2018年連續開展的2次材料成型專業工程認證申報工作，重新修訂和優化編制了2017版材料成型專業的人才培養方案和課程教學大綱。

完善優化。先后召開了8次研討和交流會議，并聽取和采納了美國密西根大學，哈爾濱工業大學，中石油寶雞鋼管，中石油遼河油田，中石油長慶油田，中電集團三十九所等12位國內外專家學者的有益建議，更新了專業課教學大綱，加強了前沿技術，突出了工程特色，體現了學校特色和行業特點。

（二）材料成型專業自主探究性課堂教學改革實踐

2018年教師節前后，教育部陳寶生部長提出了課堂革命的宣言。之所以會提課堂革命，是因為課堂是學習的關鍵渠道，學習需要在課堂上發生，課堂教學是實現教師-學生-知識-能力緊密聯系的主陣地。為進一步提升課堂教學氛圍和教學效果，開展了如圖2所示的課堂教學改革，從教師、課堂和思政三方面進行了創新實踐。

1. 重塑能力。及時主動學習習近平全國教育大會重要講話精神、陳寶生部長四川大學本科教育工作會議講話精神、教育部高教40條、新工科建設等系列關于本科教育的相關文件，積極貫徹以本為本，堅持四個回歸。為進一步提高課堂教學效果，增強師生互動，組織材料成型專業老師6次開展教學法研討和3人次教育教學法培訓，重塑課堂教學能力，努力提升課堂授課水平。

名師引領。通過組織全專業老師積極學習和現場觀摩兩位省級教學名師和校級首屆教學質量一等獎獲得者課堂，提升青年教師授課藝術，促進青年教師從教學初手向教學能手盡快轉變。

精品帶動。通過完善優化《材料成型原理與工藝》《金屬熱處理原理及工藝》《焊接工程基礎》三門校級精品課程和《金屬塑性成形有限元數值模擬》《金屬材料焊接性》《材料專業概論》三門校級規劃教材，帶動教師發展。

競賽助推。通過青年教師講課比賽、課堂教學比賽、課堂思政教學、微課等多種教學競賽活動，助推教師教學能力提升。多位教師先后榮獲了各類獎勵，青年教師授課課堂作為學校代表被陜西新聞聯播報道。

2. 活化課堂。為了提升課堂三率（到課率、抬頭率、提問率），積極采用多種方式來活化課堂，建立了材料成型專業“以問題為基礎”的自主探究性課堂教學改革模式。在材料成型專業系列課程中進行了課堂教學模式的改革，在教學中引入“問題”，圍繞“問題”展開討論，建立自主探究性課堂教學模式。

三堂融合式授課，提高課堂授課氛圍。積極嘗試將案例式課堂、雨課堂、探究式課堂結合起來，實行三堂融合式授課模式，調動學生學習興趣。（1）案例式教學。在充分利用多媒體教學條件和推行討論式教學手段的基礎上，創新性地開展了案例情景式教學，通過案例引導學生正確的金屬熱處理工藝的流程。強化案例中學習、案例中感悟、案例中成長、案例中受益的學習理念。（2）雨課堂教學。從最初的板書到今天的多媒體和網絡教學，教學手段隨著科技的發展日新月異。目前，全體教師都積極運用多媒體教學，使金屬熱處理的理論教學生動化、形象化和趣味化，調動學生學習熱情，有助于課程內容理解和吸收。目前已嘗試和探索了基于PPT的雨課堂教學模式在課堂上的應用，將PPT和微信很好進行結合，也將課前-課中-課后進行了結合，也有助于雁塔和戶縣兩校區的授課學習全過程組織。（3）探究式課堂教學。對于相當簡單和容易理解的章節，給出學習提綱，由學習自學，然后授課老師進行提問、點評和重點分析。通過這樣的課堂教學手段改革，可誘導學生主動學習，培養獨立思考和自學能力。

推行研究性教學，培養學生自主意識。在傳授各種熱處理技術和工藝理論知識的同時，通過介紹相關知識的來龍去脈，將知識的發現過程和大師的思維過程展現出來，激發學生求知欲望;并利用多媒體技術模擬知識發現的過程，使學生能夠感受知識的創新過程，培養自主學習創新意識。

注重學科方法論，培養學生理性思維。在講授經典知識的同時，通過實例分析，將各種熱處理技術和工藝的特點和優劣介紹給學生，加大對學生進行抽象思維能力和邏輯思維方法的培養，強化對學生進行金屬熱處理工藝和裝備的理解、設計、實現能力的培養。 例如，在講授彎管感應加熱成型技術時，按圖3思路，先基本原理，再有限元建模，進而數值模擬，最后實驗驗證，根據這一完整思路提升學生思維能力。

3. 課堂思政。積極貫徹習近平總書記全國高校思想政治工作會議重要講話精神，努力利用課堂思政這個教學環節，做好專業課程與思想政治理論課的同心同德同向同行，形成協同育人效應。以金屬熱處理課程精品課程為例，每年大約有300多名學生上課。通過講授中國古代發明的各種金屬熱加工方式提升民族自信心，通過開展探究式和研討式方法講授西氣東輸二線和西氣東輸三線等重大油氣輸送管道制造國產化來提升學生精氣神等。

（三）材料成型專業自主探究性實踐教學強化實踐

1. 課程實驗。強調課程實驗的實踐性教學，培養學生協作能力。通過設置體驗性、驗證性和創新性實驗的實驗體系，確立了循序漸進、融會貫通、精講多練的實驗教學原則。教學中始終堅持理論與實踐的統一，形成課程理論鏈和課程實驗鏈，鼓勵自主地分析及解決遇到的問題，促進知識點理解，努力實現課程和實驗協同。

2. 技能競賽。在課程實驗的基礎上，結合材料類專業特色，強化學生的金相分析能力和焊接技術能力，選拔學生參加金相實驗和焊接實驗培訓，組織和承辦了校級金相技能大賽，并組織學生參加了全國金相技術大賽和全國焊接創新大賽。在這些技能競賽活動中，學習通過自主和探究等方式提升實際技能。

3. 生產實習。在材料學院多年洛陽拖拉機廠生產實習基地的基礎上，擴展了湖北十堰二汽和建湖機械等2個生產實習基地。在實習過程中，大力強化實習組織方式，讓學生在實習過程中不僅僅是走馬觀花式的參觀，更注重引導學生針對材料加工成型方法進行思考和鉆研，通過實踐來反饋對理論知識理解。

（四）材料成型專業自主探究性創新能力提升實踐

結合各種大學生創新創業項目和競賽，學生在指導老師指導下以團隊形式進行創新研究實驗，不斷提高自身的動手能力和團隊協作精神。近兩年來，共承擔指導了10余項大創項目和創青春競賽項目。

二、結束語

本項目重點研究和探索了在培養方案、課程教學、實踐教學和創新能力整個本科人才培養全流程中全面推行自主探究性教學模式，建立了基于自主探究性的材料成型專業人才培養優化方案、課堂教學改革模式、實踐教學強化模式和創新能力提升路徑。通過“名師引領+精品帶動+競賽助推+重塑能力”結合方式，鍛煉了教師授課能力和授課藝術，實現了青年教師從教學初手向教學能手的轉變，為開展自主探究性授課提供了新生力量。通過“案例課堂+雨課堂+探究課堂”三堂融合方式，在課堂教學中積極引入“問題”并圍繞“問題”建立了自主探究性課堂教學模式，活化了課堂，提升課堂三率，確保了教學質量。通過“課程實驗+技能競賽+生產實習”三種聯動方式，形成了理論教學鏈和實踐教學鏈的有機結合和相互促進，強化了自主探究性實踐能力，著力培養學生創新意識。

近兩年來的實踐應用表明，青年教師授課能力有效提升，課堂教學質量顯著提高，創新實踐軟硬件條件更加充實，學生素質和能力更加優秀，全面提升了我校材料成型及控制工程專業本科生的核心競爭力，并對開展材料成型專業工程認證增添了素材和起到了積極的推動作用。

參考文獻：

[1]陳寶生.堅持以本為本，推進四個回歸，建設中國特色、世界水平的一流本科教育[C].新時代全國高等學校本科教育工作會議，2018.

[2]洪一江，王軍花，朱友林.基于PBL自主探究式網絡教學模式在生物科學類多元化和創新型人才培養中的應用[J].高校生物學教學研究，2011，1（1）：21-23.

[3]吳曉剛.基于項目驅動的數據庫課程自主探究式教學模式[J].計算機教育，2012（2）：81-83.