應(yīng)用型本科焊接技術(shù)與工程專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)模式的研究與實(shí)踐

王永東 孟君晟 欒亦琳 朱艷 鄭光海

摘要：以材料學(xué)院焊接技術(shù)與工程專(zhuān)業(yè)的考研課《材料科學(xué)基礎(chǔ)》和《焊接冶金學(xué)》為研究對(duì)象，從教師授課準(zhǔn)備和教學(xué)實(shí)施兩方面探究應(yīng)用型本科考研專(zhuān)業(yè)課的教學(xué)方法。構(gòu)建分層次教學(xué)模式，教學(xué)分為兩個(gè)級(jí)別，主要以“ 應(yīng)用型 ”培養(yǎng)為主要目標(biāo)，輔以考研為次要目標(biāo)，把學(xué)生培養(yǎng)成工程能力突出、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力強(qiáng)、具有良好的職業(yè)道德和團(tuán)隊(duì)精神的應(yīng)用技術(shù)型人才。同時(shí)，為培養(yǎng)高層次的專(zhuān)業(yè)人才打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型本科;材料科學(xué)基礎(chǔ);焊接冶金學(xué);分級(jí)教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C ? ? ? ? 文章編號(hào)：1001-2003（2021）06-0098-03

DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2021.06.18

0 ? ?前言

黑龍江科技大學(xué)2010 年成為黑龍江省特色應(yīng)用型本科重點(diǎn)建設(shè)高校（試點(diǎn)），2019年獲批黑龍江省特色應(yīng)用型本科示范高校。學(xué)校的人才培養(yǎng)目標(biāo)分為應(yīng)用技術(shù)型和應(yīng)用研究型。材料學(xué)院焊接技術(shù)與工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)均為應(yīng)用技術(shù)型，主要是培養(yǎng)工程能力突出、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力強(qiáng)、具有良好的職業(yè)道德和團(tuán)隊(duì)精神的應(yīng)用技術(shù)型人才。材料科學(xué)基礎(chǔ)、金屬材料熱處理及焊接冶金學(xué)是各門(mén)專(zhuān)業(yè)課的主要基礎(chǔ)課，大學(xué)期間學(xué)好基礎(chǔ)課程對(duì)今后專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)以及工作至關(guān)重要。近幾年學(xué)院考研率一直維持在20%左右，為了保證考研同學(xué)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課理論學(xué)習(xí)更為扎實(shí)，區(qū)別于就業(yè)同學(xué)偏應(yīng)用，要求教師授課時(shí)候?qū)虒W(xué)內(nèi)容進(jìn)行劃分和補(bǔ)充，對(duì)考研同學(xué)專(zhuān)業(yè)課的教學(xué)模式和方法進(jìn)行積極探索。

1 研究的主要思路

以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為導(dǎo)向，以O(shè)BE教學(xué)理念為引導(dǎo)，以能力培養(yǎng)為主線，以強(qiáng)化工程實(shí)踐能力、工程設(shè)計(jì)能力與工程創(chuàng)新能力為核心，重構(gòu)課程體系和教學(xué)內(nèi)容。在專(zhuān)業(yè)課的教學(xué)過(guò)程中，以“ 夠用為度、注重應(yīng)用 ”為指導(dǎo)思想，著重闡明課程的基本理論和基本概念，注重培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際及工程應(yīng)用能力。鼓勵(lì)學(xué)生考研，在授課過(guò)程中附加考研題專(zhuān)題講解，講解過(guò)程中對(duì)于知識(shí)點(diǎn)要進(jìn)行說(shuō)明，明確指出直接就業(yè)和考研同學(xué)對(duì)附加知識(shí)掌握程度有所不同[1-3]。

2 研究的主要內(nèi)容

2.1 教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)，提升教學(xué)質(zhì)量

培養(yǎng)優(yōu)秀學(xué)生必須建立一支責(zé)任心、業(yè)務(wù)能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高的教學(xué)團(tuán)隊(duì)，這就要求教師須關(guān)注材料科學(xué)發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)，全面了解本學(xué)科的前沿及發(fā)展。同時(shí)明確工程教育的人才培養(yǎng)目標(biāo)，加強(qiáng)自身業(yè)務(wù)能力，并有為考研學(xué)生義務(wù)輔導(dǎo)的熱情。

任課教師根據(jù)近幾年焊接專(zhuān)業(yè)學(xué)生考研情況，了解相關(guān)學(xué)校的考研大綱，其中包括初試參考教材、考綱要點(diǎn)以及復(fù)試科目及考試要點(diǎn)等相關(guān)考研詳細(xì)信息。課程組教師授課時(shí)應(yīng)注意與基礎(chǔ)課和其他專(zhuān)業(yè)課程的銜接與配合，做好內(nèi)容的合理分配。上課重點(diǎn)向?qū)W生傳授如何學(xué)習(xí)理工科專(zhuān)業(yè)課程，培養(yǎng)學(xué)生的工程思維方法，重在將理論與實(shí)踐相結(jié)合以解決工程實(shí)際問(wèn)題。

材料科學(xué)基礎(chǔ)和金屬材料熱處理專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程是研究生考試初試科目，焊接冶金學(xué)為復(fù)試科目。三門(mén)課內(nèi)容多，概念多，理論性強(qiáng)，學(xué)生普遍反映難度較大。因此在課堂教學(xué)中，教學(xué)團(tuán)隊(duì)不斷探索改進(jìn)教學(xué)方法，三分之二的時(shí)間用于理論講解，三分之一的時(shí)間采用課堂討論式翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方法引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)。此外，在授課章節(jié)結(jié)束后，總結(jié)重點(diǎn)難點(diǎn)，檢查學(xué)生筆記整理情況，建議學(xué)生畫(huà)出思維導(dǎo)圖。采用該授課方法后，學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解更加系統(tǒng)化和條理化。經(jīng)多年的教學(xué)改革積累，課題組逐步形成了一支包括專(zhuān)業(yè)建設(shè)負(fù)責(zé)人在內(nèi)，以高級(jí)職稱(chēng)、博士學(xué)位為主體的教學(xué)團(tuán)隊(duì)，學(xué)校督學(xué)和學(xué)生評(píng)教較好，教學(xué)效果優(yōu)良率100%。

2.2 教學(xué)內(nèi)容和方法

在課程體系上，貫徹“ 基礎(chǔ)適度、口徑寬廣、應(yīng)用為先 ”的課程體系改革原則，以金屬材料為重點(diǎn)，補(bǔ)充高分子材料、復(fù)合材料的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，在材料科學(xué)理論抽象知識(shí)的介紹上，如晶體中的位錯(cuò)，堆垛形式和三元相圖立體模型，盡量采用動(dòng)畫(huà)形式體現(xiàn)。教學(xué)內(nèi)容的取舍以“ 精、寬、新、用 ”為原則，從材料科學(xué)與工程的基本原理出發(fā)，從宏觀和微觀結(jié)構(gòu)等角度，講解固體材料結(jié)構(gòu)、缺陷及其變化規(guī)律，以及固態(tài)材料的凝固、擴(kuò)散和相變等。在材料應(yīng)用方面，結(jié)合材料科學(xué)的理論內(nèi)容，介紹相關(guān)的新材料、新工藝和新技術(shù)，如增材制造、非晶材料的最新進(jìn)展，使學(xué)生系統(tǒng)地理解和掌握材料組成與物質(zhì)結(jié)構(gòu)的內(nèi)在聯(lián)系、材料結(jié)構(gòu)與性能間關(guān)系，為今后相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下扎實(shí)的理論知識(shí)基礎(chǔ)。同時(shí)，結(jié)合焊接專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)，將焊接冶金過(guò)程及冶金過(guò)程中的不平衡結(jié)晶及結(jié)晶過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題合理融入到教學(xué)內(nèi)容中，為后續(xù)焊接專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)[4]。

熱處理原理部分主要講述的是鋼在加熱和冷卻過(guò)程中的組織轉(zhuǎn)變規(guī)律，內(nèi)容繁瑣且比較抽象。在講解過(guò)程中結(jié)合材料科學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)進(jìn)行思維導(dǎo)圖式講解，結(jié)合當(dāng)今熱點(diǎn)材料進(jìn)行補(bǔ)充內(nèi)容：如形狀記憶合金材料在航空航天和醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用，開(kāi)闊學(xué)生們的視野。貝氏體轉(zhuǎn)變是中溫轉(zhuǎn)變組織，通過(guò)課題組研究貝氏體耐磨鋼的科研成果介紹此部分內(nèi)容，提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力。

鋼的熱處理工藝部分在講解基本熱處理工藝的基礎(chǔ)上，將先進(jìn)熱處理工藝引進(jìn)課堂，如可控氣氛熱處理，真空熱處理、感應(yīng)熱處理和離子氮化熱處理技術(shù)，淬火介質(zhì)和冷卻技術(shù)。另外，在教學(xué)過(guò)程中，盡可能從微信公眾號(hào)、期刊網(wǎng)等媒介獲得相關(guān)熱處理發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)，進(jìn)行總結(jié)、綜合后融入到相應(yīng)的章節(jié)中，既保證了教學(xué)內(nèi)容的更新，更能體現(xiàn)與時(shí)俱進(jìn)，也拓寬了學(xué)生的視野，為培養(yǎng)學(xué)生開(kāi)拓思維和創(chuàng)新意識(shí)奠定了良好的基礎(chǔ)[5]。

焊接冶金學(xué)課程重點(diǎn)圍繞焊條熔化-熔滴過(guò)渡、熔池形成-化學(xué)冶金反應(yīng)、氣相-金屬作用、熔渣-金屬作用-熔渣對(duì)金屬的氧化、合金過(guò)渡4個(gè)核心問(wèn)題梳理出相應(yīng)的知識(shí)要點(diǎn)，再結(jié)合全國(guó)焊接類(lèi)考研復(fù)試大綱補(bǔ)充相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)。在焊接材料的基礎(chǔ)講解和應(yīng)用、焊接接頭的組織和性能以及焊接缺陷及其控制方面結(jié)合具體的工程實(shí)際案例進(jìn)行拓展[6]。

2.3 教學(xué)模式的定位

根據(jù)應(yīng)用技術(shù)型培養(yǎng)目標(biāo)采取不同的培養(yǎng)模式，將教學(xué)分為兩個(gè)層次，主層次以“ 應(yīng)用技術(shù)型 ”培養(yǎng)為目標(biāo)，著重講解材料科學(xué)的基本理論，注重理論聯(lián)系實(shí)際，列舉工程案例，改善和提高材料性能的應(yīng)用能力。輔助層次的教學(xué)以考研為目標(biāo)，按照研究生的考綱要求補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容，或?qū)W(xué)校大綱內(nèi)的內(nèi)容進(jìn)行擴(kuò)展講解，附加考研真題講解，滿足考研學(xué)生需求，為這部分學(xué)生的進(jìn)一步深造奠定理論基礎(chǔ)[5]。

2.4 教材選用及課件的制作

材料科學(xué)基礎(chǔ)和金屬材料熱處理教材選用普通高等學(xué)校“ 十一五 ”國(guó)家規(guī)劃教材《金屬學(xué)與熱處理（第3版）》 （崔忠圻、覃耀春編著）。焊接冶金學(xué)教材選用高等教務(wù)“ 十三五 ”重點(diǎn)規(guī)劃教材《焊接冶金學(xué)-材料焊接性（第2版）》 （李亞江編著）、《焊接冶金學(xué)-基本原理》 （杜則裕編著）。

本校學(xué)生考研學(xué)校主要為哈爾濱工業(yè)大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)、北京科技大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、四川大學(xué)等。哈爾濱工業(yè)大學(xué)和四川大學(xué)研究生入學(xué)考試專(zhuān)業(yè)課即為崔忠圻老師編著的《金屬學(xué)與熱處理》 ，其他學(xué)?？佳羞x用教材不盡相同，但是基本理論和內(nèi)容基本相同。

教學(xué)大綱是一門(mén)課程執(zhí)行所必須的，其內(nèi)容涵蓋課程性質(zhì)和教學(xué)目標(biāo)，其中包括課程目標(biāo)與專(zhuān)業(yè)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系、授課內(nèi)容、教科書(shū)及參考資料、課程內(nèi)容等?；诮虒W(xué)大綱，課程組制作了相應(yīng)的多媒體課件，課件主要以圖形和動(dòng)畫(huà)為主，比如晶體結(jié)構(gòu)、位錯(cuò)、三元相圖等比較抽象的內(nèi)容以動(dòng)畫(huà)形式展現(xiàn)，更加直觀形象。熔滴過(guò)渡形式等通過(guò)高清錄像展示給學(xué)生。兩門(mén)課程的課件曾獲得國(guó)家課件大賽優(yōu)秀獎(jiǎng)和校級(jí)首屆課件大賽二等獎(jiǎng)。

2.5 教學(xué)內(nèi)容的整合

“ 材料科學(xué)基礎(chǔ) ”課程由8章內(nèi)容構(gòu)成，結(jié)合內(nèi)容整合五大模塊：材料的微觀結(jié)構(gòu)，主要讓學(xué)生掌握金屬原子間的結(jié)合和金屬鍵的特性;掌握金屬的晶體結(jié)構(gòu)，晶向和晶面指數(shù)的標(biāo)定及應(yīng)用;掌握合金相結(jié)構(gòu)，相與組織之間的聯(lián)系與區(qū)別;掌握金屬晶體的缺陷;材料制備理論（凝固理論和擴(kuò)散理論）：掌握金屬結(jié)晶的過(guò)冷現(xiàn)象及原因;掌握晶核的形成及長(zhǎng)大過(guò)程及機(jī)制。掌握擴(kuò)散的本質(zhì)、機(jī)理和條件;掌握擴(kuò)散的規(guī)律及應(yīng)用;掌握擴(kuò)散的影響因素;材料熱力學(xué)和相圖理論基礎(chǔ)：掌握相圖的結(jié)晶過(guò)程分析及在工程實(shí)際中的應(yīng)用;變形和強(qiáng)化理論基礎(chǔ)：掌握金屬的變形特征;掌握單晶體的塑性變形特點(diǎn)和多晶體的塑性變形過(guò)程;掌握塑性變形對(duì)組織和性能的影響;再結(jié)晶和熱加工理論掌握冷變形金屬的回復(fù)機(jī)制;掌握再結(jié)晶過(guò)程晶粒長(zhǎng)大過(guò)程及影響因素。對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行多次修改，注重知識(shí)的更新，和其他專(zhuān)業(yè)課程的銜接與配合，內(nèi)容由淺入深、邏輯性強(qiáng)、重點(diǎn)突出、易于理解。

對(duì)于考研學(xué)生，在教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度上進(jìn)行補(bǔ)充。主要實(shí)時(shí)關(guān)注各高校的考研大綱及考研真題進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)補(bǔ)充。例如，補(bǔ)充位錯(cuò)應(yīng)力場(chǎng)和位錯(cuò)反應(yīng)知識(shí)點(diǎn);補(bǔ)充倒易點(diǎn)陣;補(bǔ)充三元相圖固態(tài)有限互溶知識(shí)點(diǎn)。并結(jié)合各高校考研真題進(jìn)行講解，同時(shí)將全國(guó)高?？佳姓骖}搜集匯編成冊(cè)，供學(xué)生復(fù)習(xí)參考。考上研究生同學(xué)的筆記也相應(yīng)的進(jìn)行收集整理，為后續(xù)學(xué)生報(bào)考本校作為復(fù)習(xí)資料。課題組還成立了考研專(zhuān)業(yè)課輔導(dǎo)小組，建立QQ群、微信群線上答疑，線下每周三下午規(guī)定時(shí)間答疑。通過(guò)以上一系列措施，我院研究生考研率一直名列學(xué)校前茅。

3 結(jié)論

幾年來(lái)，課程組教師辛勤付出，不斷地進(jìn)行教學(xué)改革，嚴(yán)抓教學(xué)質(zhì)量，利用課外時(shí)間進(jìn)行分級(jí)教學(xué)，答疑輔導(dǎo)，同時(shí)利用智慧樹(shù)線上平臺(tái)分享課程資源，課程組教師不斷地總結(jié)與改進(jìn)教學(xué)方法。經(jīng)過(guò)教師和學(xué)生的共同努力，近幾年我院考研成績(jī)喜人，部分學(xué)生考入哈爾濱工業(yè)大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)、北京科技大學(xué)和東北大學(xué)等。

2012年和2014年，材料科學(xué)基礎(chǔ)和焊接冶金學(xué)分別建成校級(jí)精品課程。2020年材料科學(xué)基礎(chǔ)課程又被評(píng)為校級(jí)一流線下課程，課題組繼續(xù)堅(jiān)持教學(xué)改革及實(shí)踐，為學(xué)生打好專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)，力爭(zhēng)把材料科學(xué)基礎(chǔ)建設(shè)成省級(jí)一流線下課程。

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