提高材料成型及控制工程本科生能力培養的實踐與效果

李云濤，呂桂財，王志華，包俊成

（天津理工大學 材料科學與工程學院，天津 300384）

0 引 言

愛因斯坦提出:通過專業知識教育人是不夠的，僅有的專業知識教育只能培養一個有用的機器，但是不能培養一個和諧發展的人。有效的教育教學目的不僅需要教師具有深度的專業知識和廣博的科學視野，更需要教師探討提高大學生培養質量的途徑和方法，持續進行全面深化的教學改革，以培養適應我國社會、經濟發展需要的人才，例如，在專業教學實踐中，教師用心設計教學內容，體現學生在教學中的主體性，引導學生創新思考，豐富對話過程，學會解決問題的方法，使其不僅形成獨立的人格，還具有良好的團隊合作精神。最終為國家、為社會培養合格的人才。以下針對材料成型及控制工程專業的本科生，多方位實踐能力培養，開展實施成果反饋，實現培養目標的達成。

1 關心學生生活與指導學生職業規劃

1.1 關心學生生活

德為師之本，教師應懂得師德的核心就是對學生的愛，沒有愛就沒有教育。和諧師生關系的建立需要教師主動、用心、盡心做好充足的課外功課。首先要關心、愛護學生，使學生感受到被關愛、被關注；與同學們真誠相處，用愛與學生溝通，既是同學們值得尊敬和信任的師長，又是知識、能力共同發展的親密朋友。學生遇到困難愿意主動與教師溝通，教師能及時進行合理地分析，正確地引導，真誠地幫助和鼓勵學生更前進一步，教育不是說教，而是“春風化雨，潤物無聲”。

1.2 指導學生的職業規劃及就業

1.2.1 指導學生的職業規劃

專業課教師除了認真教學，還要主動與輔導員協作、溝通，更準確地掌握大學生狀態，獲取更多更準確的求職心理、擇業預期、創業構思、升學計劃等，使職業規劃和學習指導形成2條交匯的融合線，實現全方位立體式培養。同時專業教師利用各級科技基金項目、大學生創新創業訓練計劃及各類學科競賽，指導學生進行科學研究，提升創新能力。學院為新生設立班主任，并在高年級設立班導師，加強指導學生的學習。班主任和班導師由博士及副教授以上專業教師擔任，通過定期講座、答疑解惑等方式為學生講解學習方法，并對學生進行多角度開展“我與校園”、“我與專業”、“我與社會”為主題的系列職業生涯教育，如表1所示。

表1 專業教師參與職業規劃方式

專業教師一般都了解本專業培養方案，通常會忽略學生對培養方案的了解，有必要向學生充分解讀本專業培養方案，讓其了解培養目標及畢業要求、核心課程及實踐環節、課程設置與學分分布、課程邏輯關系圖、畢業生未來發展（見表2）等，這樣使每位學生了解專業培養的概要，能統籌分配和安排時間，在充分認知所學專業的基礎上樹立自己的目標，為做好職業規劃奠定基礎。在此過程中，教師不僅能深入了解學生，而且能得到學生發自內心的信任、尊重，也能促使教與學的良性循環。

表2 本專業培養方案—畢業生未來發展

1.2.2 幫助學生建立正確的擇業觀

專業教師主動與用人單位、校友合作科研企業聯系，通過定期走訪、推薦優秀畢業生走訪企業實踐、邀請企業人員講座等，激發學生專業興趣，引導學生逐步完善職業規劃，提高就業技能。如推薦材料成型及控制工程學生利用寒暑假去專業領域相關的企業實習，邀請校友來校分享企業用人理念及文化，利用社會資源與專業相關的學會、協會平臺，為本專業學生與用人單位構建互通渠道。

以材料成型及控制工程專業為例，每年借助天津市相關行業學會與協會平臺及早發布學生就業信息，同時雙向發布企業用人崗位招聘信息，以此方式使學生順利就業于天津汽車模具股份有限公司、天津大橋焊材集團有限公司、天津寶成機械集團有限公司、天津市普瑞儀器有限公司等企業。關心考研學生，為考研學生在報考學校及專業、復習準備、課程輔導、復試準備、調劑等方面進行指導和解惑。通過共同努力，多名學生被清華大學、天津大學、西北工業大學、北京理工大學、天津理工大學等高校錄取。

為了提高專業課堂的教學效果，專業教師每次開課前，通過負責學生就業的輔導員獲得近三屆學生就業及考研去向，結合專業與其分享，形成近三屆就業信息，如表3所示，進一步幫助學生樹立信心和做好職業規劃，使其有計劃、有效率地利用大學時光。鼓勵學生與學長主動聯系，了解意向公司對用人的要求或擬報考研究生的大學對本科專業知識的要求。通過幾屆實踐反饋得知，學生非常愿意傾聽學長、學姐的就業分析及考研如何備考、如何選擇報考學校及專業建議。通過用心幫助學生建立正確的擇業觀，提供就業渠道，有助于形成良好的學風。

表3 近三屆就業信息

2 有效的課堂教學

2.1 課堂設計理念

在實際專業課的教學中，教師備課需要一絲不茍，精心設計課堂方案，全力以赴地上好課，教好學生，以期獲得有效教學效果。課堂教學不需要刻意經營師生關系，而是潤物無聲地將能力培養的目標融入課堂。師生互動的過程中，通過專業知識問題解決或每章節主題探究，不斷講解、評價、再定義、再實施，推動師生互動深層次進展，形成一個共享、共進的學習共同體，學生在這一動態過程中進行思考、歸納、創新，達到分享探究知識的快樂，實現自我價值及專業成長，最終實現多方面發展。

2.2 課堂設計及創新

隨著教育改革的不斷深化，教師不能局限于書本教材及參考書的理論、專業知識，必須結合材料成型及控制工程專業特色及培養目標，豐富自己學科前沿的理論、方法、應用、研究動態；同時拓寬一些工程實踐應用實例，越來越多的高校已在本科生教育中推行本科生導師制。

2.2.1 培養學生對專業課的學習信心和興趣

每一堂課用10 min給學生展示和講解與本章節知識相關的學術、應用、研究動態。在模具相關專業課的第一章緒論中，首先補充新型模具材料，模具失效形式分析以及基于傳統模具修復方法的基礎上，了解其發展動態，如噴粉噴焊修復、激光修復、表面熔絲堆焊修復等；拓展現代技術在模具修復中的應用，如逆向工程在模具修復工程中的運用；數據采集技術的發展；三維掃描儀對待修復模具表面和原始模具表面進行數據采集獲得精準的點云數據技術；等離子熔積與銑削光整技術集成，實現金屬模具或零件直接快速精細制造；將超聲波焊接工藝應用于直接模具制造機器人對模具的堆焊；引進“3D打印增材焊補”模具修復系統等研究及發展動態。采用此講解方式，發現學生認真聽講、熱情討論，有學生反饋利用課后時間還進一步查閱、了解相關知識，可見此形式不僅可以激發學生學習模具行業、領域知識的熱情，同時激發愛專業的熱情，理解社會、歷史發展所賦予他們的責任擔當。

2.2.2 分享往屆優秀的作業

在專業課堂教學中分享往屆優秀的作業更能讓學生感覺到榜樣就在身邊，堅信自己的能力，有利于師生更高層次的互動，調動學生探究工程問題的熱情，激發學生解決問題的潛能，進一步實現專業成長及自身價值。通過布置本科生作業和鼓勵參與研究生研究工作（如實例1、實例2），進一步激發學生對模具領域工程實際問題的興趣，學習分析問題、解決問題的思路。

（1）實例1：研究激光表面強化技術對汽車覆蓋件模具材料的性能影響。汽車覆蓋件Cr12MoV鋼是廣泛用于模具行業的冷作模具鋼，以正火態Cr12MoV鋼為基體，利用HGL-HL-5000橫流CO2激光器在基體表面形成硬化層，研究激光表面處理硬化層的組織、性能和工藝參數對材料性能的影響，工藝參數如表4所示，鋼的組織如圖1所示。

圖1 不同參數條件激光表面淬火層

表4 功率影響下激光淬火試驗參數

（2）實例2：通過三維測量掃描儀及相關軟件獲取鍛模缺損部位實體化模型。采用三維測量掃描儀對原鍛模型腔壁表面進行掃描，獲得點云數據如圖2所示。對點云數據進行處理轉化為三角化模型，通過逆向模塊中布爾操作的分割流程將表面模型轉化為實體化模型，如圖3所示。

圖2 待修復鍛模表面的掃描數據

圖3 鍛模缺損部位實體化模型

通過在課堂中補充模具材料發展史、模具失效實例分析、質量及成本控制、環境友好及國內外先進模具表面強化工藝的快速發展、前沿概述，培養當代大學生的人文社會科學素養，使其具有強烈的社會責任感，不僅能使學生在工程實踐中理解并遵守工程職業道德和規范、履行責任，而且勇于開拓創新。

2.2.3 設計小組講解討論

教學課堂進一步針對傳統模具表面強化及修復為主題，突出研究發展動態，各自優缺點、列舉應用實例分析，根據教師要求，學生課下自學完成ppt制作并講解討論。實施方法：提高學生的專業素養，尊重每個學生，給所有的學生提供同樣的學習機會；提高團隊意識，將期末一次性考試改為過程式按組評價和考查，為了小組團隊成績，學生積極性增強，缺課現象少，上課認真聽課，積極參加活動，踴躍發言討論，實踐活動投入，為小組成績盡自己的力量；將評價權交給學生和教師，有利于自我評價和主體參與的實現；學生在準備過程中會發現問題，在上課時有針對性地領會教師所講授的相關知識，以便更好地理解自己任務中的知識點。在此過程中，倡導探究性學習，提高科學探究能力，教師務必嚴謹、嚴格地組織教學，確保教學效果，促進育人生態環境的構建，為人才培養奠定基礎。

3 專業課堂教學效果評估

通過多渠道評估教學效果，如座談、微信、郵件、達成度計算等，主觀、客觀達成度評價方法分別如表5、表6所示。

表5 課程評價主觀達成度評價法

表6 課程評價客觀達成度評價法

有效教學是準確貫徹教學大綱和落實教學目標的理想狀況，建立在課程教學內容和教學目標基礎上，體現在教學各個環節及整個過程中，通過表格方式獲取對模具零件表面強化課程培養目標及畢業要求的達成，通過客觀達成度計算該課程培養目標平均達成度，收到了較好的效果。通過座談及其他反饋發現學生學會與教師密切配合、相互合作；學生學會應對自我判斷的特殊學習；大部分學生反應課堂教學過程中能考慮到學生的學習需要、水平差異及個體傾向性、學習能力、學習興趣等；學生上課的積極性有了較大的提高，上課的注意力集中程度和參與程度高。

4 結束語

通過基于材料成型及控制工程本科生能力培養的方法實踐，得到如下結論。

（1）獲得專業課堂教學良好效果的前提是關心學生生活、解決學生困難、解答疑惑等,學生得到關心、幫助、解答，才有更多的精力投入學習中。

（2）進一步指導學生職業規劃，提供就業渠道；激發學生專業興趣，引導學生逐步完善職業規劃，提高就業技能。

（3）教師不能局限于書本教材及參考書的理論，必須結合專業特色及人才培養目標，豐富學科前沿，同時拓寬工程實踐應用實例，提高學生學習工程問題的熱情，培養有效討論、分工合作意識，學會分析、解決問題方法，實現自我鍛煉及能力的提升。