“金屬學及熱處理”課程教學中工學結合的探索與實踐*

王曉東 包喜榮

(內蒙古科技大學 材料與冶金學院，內蒙古 包頭 014010)

“校企合作、工學結合”是當前我國職業教育改革與發展的方向。[1]“金屬學及熱處理”課程作為高職材料成型與控制技術專業(以下簡稱材料成型專業)的一門理論性極強的專業基礎課，可為其他專業課的學習打下堅實的金屬學、熱處理和金屬材料知識基礎，為學生今后從事材料的冶煉、澆鑄、軋制、鍛壓、沖壓、焊接、熱處理和機械加工等奠定堅實的知識、理論和技能基礎。對于這樣一門理論性極強的課程，如何實現工學結合、理實一體的教學模式，值得思考和探索。[2]

一、“金屬學及熱處理”課程工學結合建設的背景

目前，全國各高職學校材料類專業普遍開設的材料基礎課程主要是“金屬學及熱處理”。近幾年許多高職學校把“金屬學及熱處理”課程改成了“機械制造基礎”，但是此課程內容過多，沒有明顯的針對性，幾乎所有的材料類、冶金類、機械類及其相關專業都開設同一門課程，目前還沒有專門針對高職材料成型專業的金屬材料基礎課程。

內蒙古科技大學高職材料成型專業在2004年才在原高等職業技術學院成立，在課程體系設置時參考了相同專業高職院校的經驗，把“金屬學及熱處理”作為專業基礎課。但由于從事教學的教師來自內蒙古科技大學材料與冶金學院，所以教學過程中一直有明顯的本科教學烙印，高職學生的學習效果不是很理想。從2007年起，筆者開始專門從事高職材料成型專業的專業建設和課程建設工作，對“金屬學及熱處理”課程教學大綱和教學內容進行了全面的修訂，努力適應高職學生現狀，降低理論難度，注重理論聯系實際，充分利用實驗和實習，增強學生的感性認識，取得一定的效果。但由于本課程理論性極強，內容繁雜，在實際教學過程中，學生接受起來具有一定的難度。為此必須進行更大膽的嘗試，從知識體系、教學內容、教學方法、實驗和實習設置等諸方面進行改革，真正做到理論課的工學結合、理實一體，才能使學生既想學，又學得懂，用得上。

二、“金屬學及熱處理”課程工學結合建設的意義

本項目針對高職學生的特點和就業面向的崗位群，立足于材料成型專業“金屬學及熱處理”課程的現狀——課程理論性極強，難懂，內容繁雜，與生產實踐聯系不緊密，對“金屬學及熱處理”這樣一門理論性極強的課程，努力探尋理論課程工學結合、理實一體的途徑，實現金屬學、熱處理和金屬材料理論知識的生產化和生活化，有利于培養學生理論聯系實際的能力和理解、應用理論知識的能力，真正把所學知識和崗位實際聯系在一起，并應用到實際生產崗位中，提高自身的實際動手能力、崗位適應能力和崗位操作技能，增強自己的發展后勁，拓展自己的發展空間。同時，本課程工學結合、理實一體的探索與實踐，對于本專業及其相近專業理論課程工學結合、理實一體建設也具有重要的借鑒意義。

三、“金屬學及熱處理”課程工學結合的探索與實踐

“金屬學及熱處理”課程理論性極強，要想實現工學結合和理實一體，首先要對抽象的理論知識進行整合，以系統論為基礎，抓住課程的主線，即材料的組織決定其性能，分析改善材料組織性能的成分設計和合成加工途徑，為生產和生活服務，將課程內容以模塊化的方式進行分解與整合。根據“金屬學及熱處理”課程的理論體系，把課程內容分為三個大模塊：金屬學、熱處理和金屬材料。每個大模塊又分為若干子模塊。子模塊以下再分解為更小的模塊。對于每一個小模塊，都要與生產和生活實際相結合，由生產或生活實例作為引子，提出問題，分析問題，解決問題，并把問題的解決應用于指導實際生產或生活實際(如圖1)。圖1中分析了“純金屬的晶體結構”這一模塊的設計思路，對于其他模塊也都可以通過這種思路與生產、生活實際結合起來。

圖1 “金屬學及熱處理”課程模塊化設計思路

根據教學內容整合的結果，重新整理教學材料，編寫了校級講義“金屬學及熱處理”，并獲得校級優秀講義。以副主編身份參與編寫了機械工業出版社高等職業教育“十二五”規劃教材、21世紀高職高專規劃教材(機械類)《金屬材料與熱處理》，已于2012年出版，并作為學生學習“金屬學及熱處理”課程的指定教材。

按照工學結合、理實一體的要求，重新修訂了“金屬學及熱處理”課程的教學大綱和實驗大綱，突出了理論知識的實際應用。結合新的教學大綱，重新制作多媒體課件，對一些過于難懂而在實際生產、生活中應用較少，對課程教學體系影響不大的理論知識進行了刪減；對于一些必須掌握的重要理論，努力找出其工學結合、理實一體的結合點，使理論知識形象化、生活化、生產化，突出金屬學、熱處理和金屬材料知識的具體應用，結合學生將來從事的工作崗位，爭取學有所用。因此，在本課程工學結合建設時，對教學內容要有所取舍，深度和廣度要適中，保證學生學得懂，用得上。

在教學方法和手段上，要多媒體和板書相結合，采用課堂討論、圖片實物演示、現場參觀實習、實際動手實驗和虛擬仿真實習等多種方式的結合，改變“教師講、學生聽”的灌輸模式。借助互聯網教學資源，對比較抽象的理論，通過圖片、動畫和視頻演示，降低理論難度，增加學生學習興趣。多媒體演示、板書分析講解生產、生活實例列舉，結合實驗的感性認識和仿真實習、金工實習與工程教育實習的生產實際認知，增加了課程內容的生動性和形象性，聯系了生活、生產實際。例如，講解的金屬的斷裂，就可以以泰坦尼克號的沉沒作為引子，通過觀看電影《泰坦尼克號》的撞擊冰山和沉船片段，互聯網搜索有關泰坦尼克號沉沒原因的資料，結合泰坦尼克號沉沒所處的歷史背景和氣象氣候條件，對比分析泰坦尼克號沉船和現代輪船鋼板的沖擊斷口，從而得出泰坦尼克號沉沒的根本原因是當時造船水平落后導致船體材料低溫沖擊韌性不好，并形象地展示了金屬材料脆性斷裂的基本特征是在低溫沖擊載荷下的突然斷裂，無明顯塑性變形，斷口平齊，而且危害極大。這樣的講解，學生既學懂了知識，更意識到了學好金屬學、熱處理和金屬材料知識的重要性。

與“金屬學及熱處理”課程相配套的實踐教學環節對于其實現工學結合和理實一體也尤為重要。在實驗教學方面，本課程配套了10學時的實驗。通過實驗，學生可以掌握金屬學實驗樣品的制備、金相顯微鏡的使用和金屬組織的觀察的基本技能，培養了實際動力能力，同時通過實驗驗證和加深了對理論教學內容的理解。在實習教學方面，為了增加本課程與工廠實際的聯系，在本課程之前安排了金工實習，在課程之后安排了鋼鐵生產仿真實習和工程教育實習。通過在校內實訓基地工程訓練中心的金工實習，使學生在學習課程之前，對金屬材料工藝包括冶煉、澆鑄、軋制、鍛造、擠壓、焊接、熱處理、機械加工等建立直觀的感性認識，為本課程的開展奠定了堅實的認知基礎。

課程之后，在校內仿真實訓中心進行鋼鐵生產全流程從冶煉到軋制的仿真實習，在校外實訓基地包鋼和北方重工等進行工程教育實習，使學生對金屬材料知識在冶煉、澆鑄、軋制、鍛造、擠壓、焊接、熱處理、機械加工等方面的應用有了更加深刻的認識。通過實驗、仿真實習、金工實習和工程教育實習，使“金屬學及熱處理”課程在課前、課中和課后均實現了工學結合和理實一體。

四、“金屬學及熱處理”課程工學結合的運用效果

“金屬學及熱處理”課程于2012年被內蒙古科技大學列為重點建設課程，與課程建設相結合的教學改革項目“高職“金屬學及熱處理”課程工學結合的探索與實踐”也于2012年12月順利結題。通過編寫課程講義、出版高職高專規劃教材、“工學結合、理實一體”的教學模式，大大提高了教學質量。“金屬學及熱處理”課程工學結合、理實一體建設取得了較大的成果。

本課程建設的成果已經在我校材料成型專業2009至2014級共計7個班級學生中進行了應用，從應用效果來看，學生的學習積極性大大提高，學習效果也大大改善，考試成績也逐年提高，不及格率從2010年的48%逐年下降，到2015年下降到24%，優良率從2010年的1%提升到2015年的13%。特別是通過現場圖片、生產錄像、實驗、仿真實習、金工實習、工程教育實習等實踐性環節的輔助教學，學生對金屬學、金屬材料、熱處理、金屬工藝等有了更深刻的認識和理解，為將來從事金屬材料相關領域的工作崗位奠定了堅實的理論和技能基礎。

本項目研究成果的應用還為即將畢業的學生拓展就業的方向。近年來，就業形勢比較嚴峻，而扎實的金屬學、熱處理和金屬材料知識為學生就業提供了更多選擇。比如近年來許多材料成型專業的學生除了選擇傳統的鋼鐵企業外，還選擇到寧夏中色、希望鋁業等有色金屬企業和一機集團、北方重工、奇瑞汽車等機械制造和汽車制造企業進行工作，正好發揮學生金屬學、熱處理和金屬材料知識的優勢，將其應用于材料加工和機械制造的生產過程之中。因此本課程工學結合的探索與實踐也間接提高了材料成型專業的就業率，材料成型專業學生的就業率也從2012年的85%提高到2017年的97%。