金屬材料工程專業(yè)本科教學(xué)改革的探索

丁漢林，程廣萍，李殿凱，張義偉，斯松華

（安徽工業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，安徽 馬鞍山，243002）

隨著我國(guó)高等教育改革的不斷深化，本科教學(xué)質(zhì)量已成為高等教育發(fā)展的核心任務(wù)，并成為實(shí)現(xiàn)建設(shè)人力資源強(qiáng)國(guó)和創(chuàng)新型國(guó)家戰(zhàn)略目標(biāo)的關(guān)鍵。2010年，教育部正式啟動(dòng)了“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，提出在加強(qiáng)教學(xué)質(zhì)量建設(shè)的同時(shí)，更需注重本科生實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)及實(shí)踐環(huán)節(jié)的建設(shè)。在此大背景下，結(jié)合我校材料科學(xué)與工程學(xué)院的學(xué)科發(fā)展規(guī)劃，金屬材料工程專業(yè)在立足鋼鐵材料的前提下，以提升本科教學(xué)質(zhì)量為出發(fā)點(diǎn)，深化教學(xué)綜合改革，加強(qiáng)本專業(yè)的特色建設(shè)，開展有效的教學(xué)與實(shí)踐模式探索。

一、構(gòu)建特色課程體系

（一）課程內(nèi)容建設(shè)

鋼鐵材料是我校金屬材料專業(yè)的傳統(tǒng)特色，在本專業(yè)大多課程中均有所體現(xiàn)。隨著科技日益發(fā)展，材料學(xué)科的涉及面越來(lái)越廣，新興材料、能源材料、功能材料等新領(lǐng)域不斷拓展。與此同時(shí)，材料科學(xué)中產(chǎn)生了很多值得關(guān)注的新現(xiàn)象、新理論。此外，由于上世紀(jì)檢測(cè)技術(shù)的嚴(yán)重不足和限制，現(xiàn)行教材中有些理論缺乏相關(guān)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行佐證。隨著新的顯微觀察技術(shù)（高分辨電子顯微鏡、背散射電子衍射技術(shù)等）的不斷涌現(xiàn)和提升，早期的研究結(jié)果逐步得到了充實(shí)和完善。

然而，這些與材料學(xué)科發(fā)展十分密切的最新研究成果并沒(méi)有在現(xiàn)行教材中得以體現(xiàn)，或者說(shuō)，現(xiàn)行教材并沒(méi)能夠根據(jù)學(xué)科發(fā)展的實(shí)際情況進(jìn)行必要的更新。因此，任課教師有必要根據(jù)學(xué)校學(xué)科建設(shè)與專業(yè)方向的實(shí)際情況，逐步加強(qiáng)課程內(nèi)容建設(shè)。例如從傳統(tǒng)的鋼鐵材料擴(kuò)展到有色金屬及輕金屬材料、從傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)材料拓展到功能材料等，既充實(shí)教學(xué)內(nèi)容、豐富課堂教學(xué)，也大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課的熱情；以現(xiàn)行教材為基礎(chǔ)，有針對(duì)性地搜集相關(guān)研究資料及最新研究成果，或以專題形式呈現(xiàn)，形成對(duì)教材的有益補(bǔ)充及理論知識(shí)的合理運(yùn)用，或以論壇形式出現(xiàn)，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與教學(xué)等。

（二）課堂教學(xué)強(qiáng)化

課堂教學(xué)十分重要，需以教材為藍(lán)本，向?qū)W生系統(tǒng)地傳授專業(yè)課的基本理論知識(shí)，但專業(yè)課知識(shí)點(diǎn)往往比較多，且有些專業(yè)理論十分抽象，學(xué)生難以理解。滿堂灌輸或是偏重講授的方法很難調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，甚至造成學(xué)生強(qiáng)烈的厭學(xué)情緒。對(duì)此，任課教師可以首先向?qū)W生簡(jiǎn)單介紹教學(xué)內(nèi)容及重點(diǎn)、難點(diǎn)，然后再采取循序漸進(jìn)的方式引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。例如，在材料科學(xué)基礎(chǔ)II教學(xué)過(guò)程中，將各章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)和提煉（如圖1），突出重點(diǎn)和難點(diǎn)，并同時(shí)分析和介紹各章節(jié)之間的前后關(guān)聯(lián)，使他們對(duì)課程內(nèi)容有初步的整體認(rèn)識(shí)。

圖1 材料科學(xué)基礎(chǔ)II教學(xué)內(nèi)容及重難點(diǎn)

同時(shí)，課堂教學(xué)中可以與日常生活中的實(shí)例相結(jié)合。如，在介紹材料內(nèi)耗時(shí)，可結(jié)合教室內(nèi)桌椅支架分析鑄鐵材料的內(nèi)耗及其應(yīng)用；在介紹包申格效應(yīng)時(shí)，可結(jié)合現(xiàn)實(shí)生活中反復(fù)彎折鐵絲易斷現(xiàn)象進(jìn)行分析等。類似方式的教學(xué)有助于加強(qiáng)學(xué)生對(duì)專業(yè)課程的深入理解，同時(shí)也增強(qiáng)了學(xué)生靈活運(yùn)用理論知識(shí)分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的興趣和能力。

（三）課程體系構(gòu)建

專業(yè)課往往由專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)必修課和專業(yè)選修課三部分組成，通過(guò)循序漸進(jìn)的設(shè)計(jì)方式，讓學(xué)生在掌握一定的理論知識(shí)的基礎(chǔ)上逐步拓寬知識(shí)面。通常，專業(yè)課程的教學(xué)任務(wù)是根據(jù)實(shí)際情況分配至不同的授課教師分開進(jìn)行的。因此，必須加強(qiáng)各相關(guān)專業(yè)課授課教師之間的聯(lián)系和交流，注意專業(yè)課教學(xué)中的“前引后導(dǎo)”及“左鄰右舍”，努力做到各專業(yè)課教學(xué)獨(dú)立而不孤立，構(gòu)建專業(yè)課程知識(shí)網(wǎng)，如將材料科學(xué)基礎(chǔ)II與其部分先修或是后修課程之間，通過(guò)不同的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行關(guān)聯(lián)（如圖2），在強(qiáng)調(diào)材料科學(xué)基礎(chǔ)重要性的同時(shí)，也將材料學(xué)科的專業(yè)課程以一個(gè)體系的方式展現(xiàn)給學(xué)生。

圖2 《材料科學(xué)基礎(chǔ)II》與部分先修、后修課程之間的關(guān)聯(lián)

此外，授課過(guò)程中，教師不能僅局限于本課程知識(shí)的講解，也可以充分利用其他課程中的相關(guān)知識(shí)，尤其是共性的基礎(chǔ)理論，來(lái)解釋課程中的一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或結(jié)論。如利用林位錯(cuò)的理論解釋材料力學(xué)性能中的包申格效應(yīng)，利用間隙原子運(yùn)動(dòng)的模型解釋彈性滯后現(xiàn)象等，力爭(zhēng)使學(xué)生達(dá)到“知其然必知其所以然”的程度，進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解和運(yùn)用。

二、加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

對(duì)于工科特色鮮明的金屬材料工程專業(yè)，本科教學(xué)需以技術(shù)應(yīng)用能力和綜合素質(zhì)培養(yǎng)為主，尤其是在卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃中指出，要強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力。我校在金屬材料工程專業(yè)本科培養(yǎng)計(jì)劃中相應(yīng)調(diào)整并強(qiáng)化了實(shí)習(xí)、實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐環(huán)節(jié)，以促進(jìn)專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高。

（一）重視認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)

認(rèn)識(shí)或生產(chǎn)實(shí)習(xí)，主要目的在于通過(guò)參觀的方式使學(xué)生熟悉和了解生產(chǎn)實(shí)際情況，或是通過(guò)參加實(shí)際工作的方式鞏固專業(yè)知識(shí)、積累經(jīng)驗(yàn)并掌握一定的生產(chǎn)技術(shù)。但由于受到課內(nèi)學(xué)時(shí)少、同意接納學(xué)生實(shí)習(xí)的企業(yè)不多、實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)不足等諸多不利因素的影響，學(xué)生在實(shí)習(xí)過(guò)程中大多走馬觀花，實(shí)習(xí)的預(yù)期效果很難達(dá)到。

我校借助地方優(yōu)勢(shì)，與馬鋼集團(tuán)及下屬企業(yè)建立了良好合作關(guān)系，為本專業(yè)的認(rèn)識(shí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)提供了保障。通過(guò)在馬鋼熱處理廠、鋼軋廠、輪轂廠、H型鋼廠等單位現(xiàn)場(chǎng)參觀與教學(xué)，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課的熱情。此外，加強(qiáng)校企聯(lián)合培養(yǎng)實(shí)踐基地建設(shè)，構(gòu)建高校與企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才的新機(jī)制，金屬材料工程專業(yè)結(jié)合學(xué)科發(fā)展的實(shí)際情況，與寶鋼、馬鋼、安徽泰爾重工等企業(yè)共同建立了校企聯(lián)合實(shí)踐基地，既強(qiáng)化學(xué)生的工程能力與創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)，又為學(xué)生就業(yè)建立聯(lián)絡(luò)平臺(tái)。

（二）加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

我校金屬材料工程專業(yè)根據(jù)學(xué)?，F(xiàn)有儀器設(shè)備的實(shí)際狀況，結(jié)合學(xué)科發(fā)展的實(shí)際需求，在逐步優(yōu)化熱處理方向?qū)嵱?xùn)平臺(tái)的同時(shí)，新增了焊接方向的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，進(jìn)一步加強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，為本專業(yè)本科生提供了良好實(shí)驗(yàn)條件。

在專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，任課教師保留了代表性明顯的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，摒棄了一些演示性和驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，增加了其他不同層次的設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)、綜合型實(shí)驗(yàn)和開放型實(shí)驗(yàn)等，充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，努力培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題的綜合能力。

（三）加強(qiáng)畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的管理

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)是一種學(xué)習(xí)、實(shí)踐、探索和創(chuàng)新相結(jié)合的綜合教學(xué)方式，是對(duì)學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)分析和解決實(shí)際科研問(wèn)題能力的考核，[1]一般安排在第八學(xué)期。然而，第八學(xué)期正是學(xué)生面臨研究生復(fù)試或畢業(yè)找工作的關(guān)鍵時(shí)刻，難以保證畢業(yè)論文的質(zhì)量。

針對(duì)這一現(xiàn)象，我們逐步采取導(dǎo)師制的方式，即在第七學(xué)期將學(xué)生分配至專業(yè)課導(dǎo)師，并由導(dǎo)師提前安排與畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)的工作，如文獻(xiàn)查找與閱讀、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與優(yōu)化、前期實(shí)驗(yàn)探索等。對(duì)于難度較大或任務(wù)較重的畢業(yè)設(shè)計(jì)，采取小組合作制的方式進(jìn)行，確保畢業(yè)設(shè)計(jì)工作和論文保質(zhì)保量完成，使學(xué)生在此環(huán)節(jié)中專業(yè)知識(shí)水平、科研能力和創(chuàng)新能力得到有效培養(yǎng)。

三、實(shí)施因材施教

目前的大學(xué)教育已逐步從精英教育走向大眾化教育。然而，本科階段依然存在部分學(xué)有余力且對(duì)專業(yè)知識(shí)十分感興趣的學(xué)生。我校金屬材料工程專業(yè)采用了雙向選擇的方式，使這些學(xué)生能夠盡早進(jìn)入教師科研課題組，結(jié)合校SRTP項(xiàng)目、全國(guó)大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃、挑戰(zhàn)杯等科技活動(dòng)和競(jìng)賽，在教師指導(dǎo)下有針對(duì)性地接觸一些專業(yè)實(shí)驗(yàn)，以培養(yǎng)其實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。同時(shí)，嘗試形成指導(dǎo)教師（或博士生）－碩士生－本科生序列的研究（興趣）團(tuán)體，充分發(fā)揮研究生在科研項(xiàng)目工作的積極作用，培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生積極探索、勇于探索的主體意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)。

此外，鼓勵(lì)和倡導(dǎo)學(xué)生利用課余和暑假時(shí)間，積極參與多種形式的課外科技活動(dòng)或社會(huì)實(shí)踐，將第二課堂納入培養(yǎng)方案，大力推進(jìn)大學(xué)生素質(zhì)教育，加強(qiáng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、團(tuán)隊(duì)精神、競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)和實(shí)干精神的培養(yǎng)。

[1]邱冰冰.提高本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量的途徑探析[J].安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2012（4）：120－121.