《工程材料學(xué)》教學(xué)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

尹冬松，翟鳳龍，楊 丹，蔡 洋，劉愛(ài)蓮，梁維中

（黑龍江科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150022）

《工程材料學(xué)》是材料成型及控制工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，該課程的目標(biāo)是通過(guò)課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生獲得有關(guān)工程材料的基本理論和基本知識(shí)，掌握常用工程材料成分－組織－性能－應(yīng)用之間關(guān)系的一般規(guī)律，重點(diǎn)掌握鋼鐵材料和有色金屬的合金化原理、性能特點(diǎn)、典型用途、熱處理規(guī)范；了解不同用途的金屬材料分類(lèi)和命名，使學(xué)生初步具備選材和材料設(shè)計(jì)的能力。黑龍江科技大學(xué)《工程材料學(xué)》教學(xué)團(tuán)隊(duì)根據(jù)學(xué)校建設(shè)礦業(yè)特色鮮明、服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)的應(yīng)用型大學(xué)的辦學(xué)定位，結(jié)合“一高”即“思想道德素質(zhì)高；“一強(qiáng)”，即“應(yīng)用能力強(qiáng)”的專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和課程理論性和實(shí)踐性相結(jié)合的特點(diǎn)，從價(jià)值觀培養(yǎng)、知識(shí)水平和能力水平三個(gè)方面，確定了課程目標(biāo)。并借鑒國(guó)內(nèi)高校的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。

文成、田玉琬和王貴等實(shí)現(xiàn)《工程材料學(xué)》“線上”與“線下”課程的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，提升了教學(xué)活動(dòng)的靈活性[1]。基于工程認(rèn)證要求提出的“以學(xué)為中心”原則，本文以“工程材料及成形”課程為例，通過(guò)對(duì)課程基本情況和教學(xué)目標(biāo)的分析，探討了混合式課程建設(shè)中需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題[1]。豐崇友，唐普洪，王進(jìn)滿等挖掘和提煉《工程材料學(xué)》課程中所蘊(yùn)含的思想政治教育元素和所承載的思想政治教育功能，與專(zhuān)業(yè)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行深度融合，運(yùn)用有效教學(xué)載體和教學(xué)形式，對(duì)課程進(jìn)行教學(xué)改革探析[2]。田園，蹇小平等將信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合。并以微積分課程為基礎(chǔ)，將線上數(shù)字化教學(xué)資源與線下傳統(tǒng)課堂相結(jié)合，開(kāi)展混合式教學(xué)實(shí)踐。實(shí)踐結(jié)果表明，混合式教學(xué)打破了時(shí)間和空間的局限性，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和團(tuán)隊(duì)精神[3]。

基于課程團(tuán)隊(duì)的調(diào)研分析、探索和實(shí)踐，將網(wǎng)絡(luò)資源、信息技術(shù)和綜合實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)運(yùn)用到《工程材料學(xué)》教學(xué)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)以互聯(lián)網(wǎng)+和綜合實(shí)踐教學(xué)改革平臺(tái)為支撐的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)有機(jī)融合，深入理解和學(xué)習(xí)教育教學(xué)的基本理論和黨的路線方針政策，深入挖掘?qū)I(yè)課程中的課程思政元素，如科學(xué)思維、大國(guó)工匠精神等；教學(xué)模式和課程內(nèi)容進(jìn)行創(chuàng)新性整合和設(shè)計(jì)。圍繞學(xué)生創(chuàng)新思維和工程能力，《工程材料學(xué)》教學(xué)團(tuán)隊(duì)從四個(gè)方面開(kāi)展了創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì)。

1 互聯(lián)網(wǎng)+平臺(tái)的構(gòu)建與應(yīng)用

在相關(guān)網(wǎng)站建立《工程材料學(xué)》課程資源，包括“智慧樹(shù)”課程平臺(tái)+QQ 群耦合式教學(xué)課程資源及交流平臺(tái)，如圖1a）所示，形成綜合的網(wǎng)上平臺(tái)。并組織課題組成員，開(kāi)發(fā)相關(guān)網(wǎng)站的功能潛力，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，充分利用互聯(lián)網(wǎng)+平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)線上線下有機(jī)融合。通過(guò)“課程網(wǎng)站”上傳與工程材料學(xué)相關(guān)的課程資料，如：“材料設(shè)計(jì)案例”“材料原理視頻”豐富課堂知識(shí)，開(kāi)闊學(xué)生視野，并建立課題教學(xué)—學(xué)習(xí)任務(wù)—作業(yè)考試—學(xué)生管理一體化式管理機(jī)制。例如：在講授工業(yè)用鋼章節(jié)中，設(shè)立“航空齒輪”的加工路線和熱處理工藝特點(diǎn)為課題教學(xué)點(diǎn)，確立這個(gè)課題教學(xué)點(diǎn)的學(xué)習(xí)任務(wù)，包括：教程知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)，文獻(xiàn)知識(shí)檢索和總結(jié)，結(jié)合認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)齒輪及材料應(yīng)用場(chǎng)景分析等幾個(gè)方面；然后進(jìn)入作業(yè)考試環(huán)節(jié)，針對(duì)這個(gè)教學(xué)課題點(diǎn)，布置作業(yè)，通過(guò)平臺(tái)在線測(cè)試，反饋教學(xué)效果；在整個(gè)過(guò)程中在學(xué)生自查文獻(xiàn)資源上傳，作業(yè)上交及質(zhì)量統(tǒng)計(jì)，測(cè)試效果反饋各個(gè)學(xué)生具體操作的環(huán)節(jié)中，設(shè)置催辦、督辦預(yù)警等學(xué)生管理環(huán)節(jié)，督促學(xué)生保質(zhì)按時(shí)完成；同時(shí)定期開(kāi)設(shè)直播課，廣泛征求各方面的意見(jiàn)和建議，獲得學(xué)生的反饋，及時(shí)進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)；課堂外充分利用“智慧樹(shù)”QQ 群進(jìn)行分組交流討論，碰撞思維的火花，提升學(xué)生的思維能力，對(duì)比2019 年12月和2020 年12 月工程材料學(xué)成績(jī)可知，學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)得到明顯提高（如圖1b）所示），實(shí)現(xiàn)了“思維能力提高”的課程目標(biāo)。

圖1 智慧樹(shù)課程資源平臺(tái)及近年成績(jī)對(duì)比

2 實(shí)踐活動(dòng)帶動(dòng)理論教學(xué)

以學(xué)生為中心（既OBE 理念），建立學(xué)習(xí)和研發(fā)一體化課題組，利用教學(xué)團(tuán)隊(duì)實(shí)踐教學(xué)改革所建立和優(yōu)化的實(shí)踐教學(xué)綜合平臺(tái)，開(kāi)展課程學(xué)習(xí)-科學(xué)實(shí)踐-工程能力一體化培養(yǎng)的教學(xué)模式。

對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行整合和創(chuàng)新，在課程中引入教學(xué)團(tuán)隊(duì)所獲得的黑龍江省應(yīng)用計(jì)劃項(xiàng)目和黑龍江省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目研究的合金化、細(xì)晶強(qiáng)化及彌散強(qiáng)化學(xué)科前沿知識(shí)，或者把“行業(yè)大賽”相關(guān)內(nèi)容引入，提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和工程應(yīng)用能力。在學(xué)生中分組或分類(lèi)，實(shí)現(xiàn)全覆蓋式培養(yǎng)，對(duì)科學(xué)研究感興趣的同學(xué)，借助“專(zhuān)業(yè)導(dǎo)師制”的條件，全面推行“大學(xué)生科技立項(xiàng)”活動(dòng)，以成型專(zhuān)業(yè)18-1-2 班為例，專(zhuān)業(yè)共計(jì)52 名學(xué)生，其中50%的導(dǎo)師組織自己所指導(dǎo)的學(xué)生開(kāi)展了科技立項(xiàng)，占學(xué)生數(shù)近40%；對(duì)技術(shù)、應(yīng)用及創(chuàng)業(yè)感興趣的同學(xué)，全面推進(jìn)同學(xué)參加各級(jí)各類(lèi)行業(yè)大賽，如“鑄造工藝大賽”、“金相大賽”、“建模大賽”等，從大二至四，參加人數(shù)占總?cè)藬?shù)10%左右，余下學(xué)生導(dǎo)師以自身的科研項(xiàng)目或者科研方向?yàn)榛A(chǔ)，單獨(dú)進(jìn)行科研或者創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練，如：利用“黑龍江省自然科學(xué)基金”、“黑龍江省省屬本科基本業(yè)務(wù)費(fèi)”等項(xiàng)目帶動(dòng)理論教學(xué)。通過(guò)以上方法基本實(shí)現(xiàn)全覆蓋。通過(guò)這一設(shè)計(jì)，有效培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，鍛練學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，近5 年學(xué)生參與省級(jí)項(xiàng)目2 項(xiàng)，地市級(jí)項(xiàng)目3項(xiàng)，學(xué)生獲得省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新立項(xiàng)1 項(xiàng)，參與發(fā)表文章5 篇，參與發(fā)明專(zhuān)利2 項(xiàng)，學(xué)生連年在“鑄造工藝大賽”中獲獎(jiǎng)，學(xué)習(xí)積極性高漲，實(shí)現(xiàn)了“創(chuàng)新能力提高”的課程目標(biāo)。

3 實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)協(xié)同服務(wù)

整合校內(nèi)外實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，用于《工程材料學(xué)》實(shí)踐教學(xué)：一般企業(yè)的產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)大多數(shù)工藝較為單一，因此可將附近地域產(chǎn)學(xué)研企業(yè)平臺(tái)進(jìn)行工藝搭配，形成工程材料學(xué)實(shí)踐教學(xué)流程的整體訓(xùn)練，課程團(tuán)隊(duì)配合材料成型及控制工程專(zhuān)業(yè)整合地域相近十余家企業(yè)，針對(duì)不同企業(yè)的特點(diǎn)，進(jìn)行有機(jī)的搭配，形成能夠綜合實(shí)踐的特色功能，對(duì)《工程材料學(xué)》課程中體現(xiàn)的成分-工藝-組織-性能-應(yīng)用進(jìn)行實(shí)踐鍛煉和學(xué)習(xí)，學(xué)生在條件允許情況下，可以到綜合實(shí)踐平臺(tái)開(kāi)展課程學(xué)習(xí)中的實(shí)踐分析和驗(yàn)證。另外在研究生和上屆學(xué)生共同進(jìn)行合作，在專(zhuān)業(yè)訓(xùn)練、科技活動(dòng)等方面開(kāi)展與課程相關(guān)的實(shí)踐工作（如專(zhuān)業(yè)訓(xùn)練中，以鑄鋼的成分設(shè)計(jì)-制備-加工-熱處理-檢測(cè)等環(huán)節(jié)與“工程材料學(xué)”中“鑄鋼材料中組織性能及應(yīng)用”知識(shí)點(diǎn)相聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)理論結(jié)合實(shí)踐），提升學(xué)生工程實(shí)踐能力。此外，在專(zhuān)業(yè)訓(xùn)練和科技活動(dòng)之前找優(yōu)秀的畢業(yè)校友曹杰、張金達(dá)、劉洪等作動(dòng)員和相關(guān)專(zhuān)業(yè)方面講座，能夠更有效的調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，擴(kuò)展知識(shí)面。通過(guò)以上的方法，完成了“工程能力培養(yǎng)”的課程目標(biāo)，得到了企業(yè)的認(rèn)可。

4 思政元素挖掘

針對(duì)《工程材料學(xué)》作為專(zhuān)業(yè)課程，思政元素難挖掘的問(wèn)題，組織課程團(tuán)隊(duì)進(jìn)行研討，聘請(qǐng)相關(guān)省級(jí)精品課負(fù)責(zé)人，開(kāi)展學(xué)習(xí)和交流，借鑒課程思政挖掘的成功經(jīng)驗(yàn)，得到《工程材料學(xué)》團(tuán)隊(duì)具有自身特色的課程思政元素。經(jīng)過(guò)分析總結(jié)，認(rèn)為《工程材料學(xué)》中很多核心內(nèi)容能夠體現(xiàn)“大國(guó)工匠”、“科學(xué)思維”及“愛(ài)國(guó)精神”等思政元素，如新型鋼材研發(fā)過(guò)程中的攻堅(jiān)克難可以與“大國(guó)工匠”精神相結(jié)合，設(shè)計(jì)過(guò)程中，原理的應(yīng)用，設(shè)計(jì)的巧妙也能體現(xiàn)“科學(xué)思維”，關(guān)鍵技術(shù)的突破，對(duì)國(guó)計(jì)民生的重要意義，也能夠鼓舞學(xué)生的“愛(ài)國(guó)精神”。通過(guò)以上過(guò)程，完成了學(xué)生“大國(guó)工匠”和“愛(ài)國(guó)精神”的課程素質(zhì)教育目標(biāo)。學(xué)生的思想素質(zhì)得到了企業(yè)的高度認(rèn)可，例如：課題組所指導(dǎo)張金達(dá)，就職于寧波市高新技術(shù)企業(yè)，從事材料成型相關(guān)工作，2020 年10 月，張金達(dá)獲得寧波市北侖區(qū)“新時(shí)代好青年”榮譽(yù)稱(chēng)號(hào)和寧波市“五一”勞動(dòng)獎(jiǎng)?wù)隆?/p>

5 結(jié)論

運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)+手段，利用綜合實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了《工程材料學(xué)》課程創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì)；采用以學(xué)生為中心的課題組式，運(yùn)用科研項(xiàng)目帶動(dòng)教學(xué)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新思維，利用整合綜合實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，改革教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)的內(nèi)容和模式顯著提高學(xué)生的工程能力，深入挖掘《工程材料學(xué)學(xué)》課程中與核心內(nèi)容契合度高的思政元素，提高學(xué)生思想道德素質(zhì)。