凸顯應用型人才培養為目標的課程教學改革

劉芬霞 胡軍旺 姚引婧

摘?要：本文從培養應用型人才目標出發，分析了《金屬學與熱處理》課程的授課現狀和教學改革的必要性。基于課程教學的OBE理念和課程在專業人才培養中的作用，梳理出本課程的主線，制定出要達到的課程總體目標和階段性目標；采用多種教學方法，以成果導向優化了課程教學內容，改革了教學模式，完善了課程目標達成度評價體系。本課程的教學改革實踐突出了學生的學習主體地位，激發了學生的學習興趣和主動性，提高了課程目標的達成度。

關鍵詞：金屬學與熱處理；應用型；OBE理念

一、概述

應用型本科人才是以提升學生專業理論知識、專業實踐能力和綜合素質全面協調發展，能夠掌握生產實際中的基本知識和操作技能，能夠處理生產一線的工藝、技術或管理問題的應用型人才為目標。是隨著高等教育轉向以結構調整和質量提升為核心的內涵式發展階段的一種全新的教育類型，需要傳統的理論型教育向應用型教育新模式轉變，重點在于突出應用和技術，是為了更好地培養國家在產業轉型升級背景下行業企業所需的技術技能型人才。我校是甘肅省首批應用技術大學轉型發展試點院校，學校堅持培養“基礎理論實、實踐能力強、綜合素質高，具有社會責任、工匠精神和創新精神”的應用型人才。

《金屬學與熱處理》是材料成型及控制工程專業的核心學科基礎課程，為學生學習后續專業課程奠定理論和實踐基礎。[1]課程主要由金屬材料學和金屬熱處理原理與工藝兩大部分內容構成，涉及到金屬材料的加工方法、性能改善的方法及工藝、材料的性能特點及其在工程中的應用，是一門理論和實踐聯系很緊密的課程。長久以來，國內很多高校材料類和部分機械類等專業的培養方案中設置有《金屬學與熱處理》課程，更說明了本課程內容在材料成型和應用中的重要作用。

二、本課程授課現狀

（一）理論授課現狀

本課程目前采用的教學方式主要是理論講授，實踐教學為輔，理論占比大概為80%～90%，可以看出課程教學過于注重理論知識，而輕視了實操在應用型人才培養中的作用。在授課內容上，已開設《金屬學與熱處理》課程各專業院校，在教學內容選擇上，較為陳舊，沒有跟上現階段材料學的發展趨勢，同時各專業的《金屬學與熱處理》課程大綱千篇一律，授課過于依賴脫離了專業背景的教學大綱內容，未能體現出專業重點和專業特色[2]。因此，該課程的傳統教學模式已經嚴重影響了該課程教學質量的提高和對高素質應用型人才的全面培養[3]。

（二）實踐授課現狀

1.實踐內容體系現狀

重視理論教學，輕視實驗教學，是金屬材料工程專業人材培養過程中，一直都存在的問題，這與強調課業成績而忽視培養人材創新能力是有關的[4]。目前本課程實踐體系主要有單獨的幾個實驗組成，有金相顯微鏡操作、金相試樣制備、鐵碳合金試樣制備及組織觀察、有色金屬試樣制備及組織觀察四個實驗組成。總體要求學生學會金相顯微鏡的操作，在限定的時間內完成制樣制備，能夠清晰準確的顯示組織，目前的實驗過程中學生只能夠學會簡單的操作能力，在學生創新意識和創新能力的培養方面還達不到應用型人才的培養要求。

2.實踐授課模式現狀

受理論教學傳統模式的影響，課程實踐教學活動仍是一對多的模式[3]。實踐教學過程中一名老師面對一個自然班的學生，老師布置任務，學生根據實驗指導書簡單完成任務，不能體現學生的學習主體地位。

3.理論聯系實踐現狀

綜合來看本課程理論知識包括金屬材料的結構，材料凝固過程及組織變化規律、材料加工和熱處理過程中的組織變化規律及熱處理工藝的應用場合等內容。但實驗教學內容不夠全面，只涉及到了材料試樣的制備和組織觀察兩部分。

（三）課程考核體系現狀

目前，大多數高校就本課程的考核方式仍然是理論考試成績和實驗成績按一定比例的綜合成績。理論成績的核定基本依據上課出勤率、平時作業成績和期末考試（筆試）成績，考試成績占比大概為70%～90%。而本課程的實驗教學考核項目也因傳統模式影響包括出勤、實操能力和實踐報告冊的撰寫質量，未涉及到實驗方案的合理性，以及是否正確解決方案在實施過程中遇到的問題等。因實驗過程是一對多的模式，以及實驗內容相對簡單，就學生的實踐能力是否達到應用型人才培養目標還不好科學評價。

為達到學校應用型人才培養目標，培養出能夠適應新工科時代社會和行業企業需求的，能夠解決現場生產問題，能夠應對工程中出現的復雜性、綜合性的技術問題和管理問題。急需優化本課程的教學內容、改進教學模式和教學方法、改善學生學成的評價方式等。

三、理清課程主線并確定課程目標

（一）課程主線

《金屬學與熱處理》由晶體結構、合金相結構、二元合金相圖、Fe-Fe3C合金相圖、金屬塑性變形及回復與再結晶、金屬熱處理原理及工藝等內容構成，課程的主線是材料的成分/加工工藝→材料組織結構→材料主要性能→材料應用領域，以此主線為依據突出課程教學重點，即理論在實踐中的應用，進而對課程內容進行優化。一是要刪減過于陳舊的或應用不多的內容;?二是就課程內容以科學的方法進行歸類，使其既分為不同的模塊又具有系統性;?三是補充研究及實際應用方面的前沿知識，如用新材料生產技術、新材料生產工藝及其應用范圍和狀況等，使課程教學內容始終保持動態更新，體現材料在工業生產中與時俱進。

（二）課程教學達成的目標

以應用型人才的培養目標為出發點，最大限度發揮課程在專業人才培養體系中的貢獻，即掌握材料成型的基礎知識，能夠參與實驗、分析、解決材料成型相關的工程實際問題，制定指定金屬零件的熱處理工工藝，并判斷熱處理后的組織和性能。本課程的總教學目標是要學生掌握材料的成分（工藝）——材料的組織結構——材料的性能之間的關系，使學生具備能夠根據工程實際分析并選擇合適的零件材料同時制定正確的加工工藝，以及從事材料科學研究的分析、實驗等基本技能，了解材料成型對環境保護和可持續發展等方面的知識。將課程總體目標分解為以下四級階段性目標：

（1）第一級目標。掌握金屬材料的微觀組織結構，熟悉各類結構缺陷對材料性能的影響，具備分析及解決材料結構對性能影響的實際工程問題；

（2）第二級目標。掌握不同熱加工方法對材料組織結構的影響機理及組織變化規律，從而對材料性能的改變結果，能夠分析材料組織和性能出現異常的原因；

（3）第三級目標。針對實際工程的特定需求，能夠依據“選材原則”選擇合適的材料，制定科學合理的零件加工工藝和熱處理工藝，能夠參與解決材料成型工程相關的工程實際問題；

（4）第四級目標。掌握實際工程中的“選材三原則”，了解新材料、新工藝和新技術，了解材料成型過程中對環境和社會可持續發展的影響。

四、課程教學改革

應用型人才的深刻內涵就是以工程應用能力為導向，以學生為中心，以專業知識和專業技能輸出為目標。“應”具體體現在?“適應新技術的發展對人才知識、技能的要求”、“能應對行業發展對知識、技術、技能的挑戰”兩個方面。“用”具體體現在“實用，理論知識在實際工程中用得上”、“運用所學知識解決管理及技術問題，干的好”兩個方面。為達成本課程在人才培養中的目標，主要進行了以下幾個方面的改革：

（一）突出培養目標達成的課程內容優化

本課程選擇的教材是《金屬學與熱處理原理》，教材分為九章，為達到課程在“應用型”人才培養目標中的貢獻度，根據課程涵蓋知識點的實質將劃分為金屬材料的結構及性能基礎原理，金屬材料的成型工藝、熱處理原理與工藝及性能達成，并增加專業前沿知識包括新材料、新理論、新工藝和新技術及其應用，這三大模塊之間既緊密的聯系又相互依賴，模塊一是模塊二的理論基礎，模塊二是模塊一的實際應用，也是本課程“應用型”培養目標達成的主要內容。第一、第二部分內容是第三部分內容的理論基礎，第三部分又是前兩部分理論內容的必要補充，能使學生步入社會后快速適應材料成型技術等的迅猛發展，并為學生畢業若干年后所能達到的綜合能力奠定基礎。

（二）突出學生為中心的教學模式改革

1.基于OBE理念的課程反向設計

人才培養目標的實現要求該專業的所有課程都能實現其教學目標，基于OBE理念的課程反向設計在課程教學目標的達成中尤為關鍵。反向設計與傳統課程設計的理論方法剛好相反，反向設計步驟為分析課程在畢業要求中的貢獻（2.1、2.2）→確定課程的總體目標（掌握材料結構性能基礎知識，解決材料成型對結構性能影響的相關實際工程問題）→課程目標與畢業要求指標的關系→教學方法及授課組織→課程目標達成評價→學習學成達成評價。以此來為課程定位，同時確定明確的、可衡量的、可評價的課程總體目標和詳細的教學內容目標，還可以對學生學習成果的達成進行較為準確的評價。

2.教學方法及課程組織

通過采用目標式教學方法等多種教學方式解決本課程理論內容晦澀，知識點繁多、工程實踐性強，導致學生對課程的理解不深刻的問題。目標式教學方法是將課程內容嵌入學生學習目標中，如相結構的具體內容是相結構的種類及其性能特點，學習目標是能夠根據實際需求通過一定的方法改變金屬的相結構從而改善金屬的性能；案例式教學法就是通過分析實際案例來學習，如在金屬材料的塑性變形、回復與再結晶內容的學習中，可以舉出某一冷加工（拉拔）零件在接觸高溫物體時失效的現象，讓學生分析零件加工過程及其性能變化以及接觸高溫物體后的性能變化，從而得出失效的原因，達到本章內容學習的目標。采用現代教育技術手段，如在材料晶體結構的內容的學習中，學生對各類晶體結構以及各類缺陷不容易理解，可以用多媒體動畫、教學模型等使不可見的結構立體化、三維化，將晶體結構直觀的展示給學生，提高內容的趣味性，降低對晶體結構理解的難度，達到本部分內容的學習目標。翻轉課堂教學是提前讓學生利用課外時間學習相關內容，讓學生發現問題、提出問題，課堂中組織學生積極參與討論、師生充分互動，如二元合金相圖結晶部分的學習，學生會在預習的過程中發現不同成分的合金在冷卻后得到不同的組織，但結晶的規律并未掌握，在課堂中通過討論不同成分合金結晶過程中在不同溫度下發生的結晶反應不同，從而得到不同的組織，在課堂討論中加深了對結晶組織不同的問題的理解，提升了教學效果，達到了學習目標。

（三）凸顯應用型培養目標的實踐教學改革

（1）實踐教學體系和模式改革。針對本課程實驗內容獨立、零散而不成體系，實驗教學達不到創新意識和創新能力的培養目標等問題，改革為獨立設置、時長達一周的綜合實驗。

為凸顯應用型人才培養目標，實驗項目設置為根據不同材料要求達到的性能，讓學生將實驗作為一個小型項目，查閱資料，確定實驗方案，設計實驗步驟并實施，得到實驗結果。在整個實驗過程中教師改變以往的操作者角色為指導者，學生由觀察者變為實操者，從而體現學生的學習主體地位，獨立思考、獨立操作，對方案的準確性根據實驗結果進行評價，從而提高學生思考問題、解決問題和實踐的能力，也可激發學生的創新意識，提升其創新能力。

（2）強化實踐考核和評價。實驗體系及模式的改革對其評價模式提出了新要求，對實驗教學效果的評價不僅要考慮實驗過程、實驗結果，最重要的要考慮學生學習目標的達成，改變以往簡單的評價模式，從實驗方案的科學合理性、實踐操作技能的掌握程度和結果的準確程度以及對問題分析的正確程度來進行評價，從而更加全面、客觀的對學生的整體能力進行評價。

（四）突出學生學成的課程目標達成度評價改革

工程專業課程和基礎理論課程之間有明顯的區別[5]。專業課程主要為培養學生的工程意識，分析和解決實際工程的能力，從應用型人才培養角度出發是要為學生畢業后步入實際工作奠定基礎。因此，這類課程一個特別重要的改革方向就是加強對學生工程意識和實踐能力的提高，不管是課程教學組織還是學習學成的評價，都應該按照這個思路展開，使學生從被動學知識轉變到學以致用[2]。本課程為考試課，考試方式為閉卷考試，課程的評價方式由原來的出勤（9%）+作業（21%）+期末考試（70%）改為出勤（5%）+課堂討論（10%）+案例分析（10%）+作業（15%）+期末考試（60%）。課程試題題型可在名詞解釋、填空題、選擇題、判斷題、簡答題、綜合計算中選擇，在此基礎上增加工程實際的分析題。試題內容覆蓋本課程教學內容的90%以上，并注重理論聯系實際，能較好的評價學生分析問題、解決問題的工程能力和工程意識，并不斷根據新技術、新工藝的發展不斷創新和充實。

結語

綜上所述，為凸顯應用型人才培養目標，達成課程在人才培養目標中的貢獻度，基于成果導向OBE教學理念，重新梳理了本課程的主線，將課程總體教學目標分為四個階段性目標，通過課程內容的優化整合，授課方式及方法的改革和學生學成評價方式的改革，旨在扭轉課程教學以教師為中心的現狀，提升學生學習的主體地位，激發學生學習興趣和主動性，最大限度發揮本課程在應用型人才培養目標達成的貢獻度。

參考文獻：

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[3]馬煜林，葛彥偉，張瑜.新工科背景下以?OBE為導向《金屬學與熱處理》的課程教學改革——以材料成型及控制工程（鑄造方向）專業為例［J］.鑄造設備與工藝，2019（05）：49-52.

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基金項目：桂教職成[2021]34號，自治區教育廳關于公布2021年度廣西職業教育教學改革研究項目的通知，《新工科背景下應用型本科院校職教師資人才培育模式的探索與研究》，GXGZZJ2021A020；桂教職成〔2022〕47號自治區教育廳關于公布2022年度廣西職業教育教學改革研究項目??現代產業學院背景下“一體兩翼”實踐教學模式的探究，GXGZJG2022B076；2022年度校級本科教學改革工程項目，教務處發[2022]182號，現代產業學院背景下實踐教學模式的探究——以汽車服務工程專業為例，2022GKSYGZ02

作者簡介：劉芬霞（1972—??），女，漢族，甘肅民勤人，碩士，高級職稱，研究方向：材料加工。

*通訊作者：胡軍旺，男，漢族，甘肅通渭人，碩士，高級工程師，研究方向：智能產品設計。