大工程背景下工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)系列課程存在的主要問題和解決方案

黃根哲 朱振華 于化東 傅水根

摘要：本文針對(duì)大工程背景下工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)系列課程的有機(jī)整體與“分片包干式”的教學(xué)體制之間、“學(xué)時(shí)銳減與新知識(shí)點(diǎn)劇增”之間以及課程改革進(jìn)程滯后于創(chuàng)新型人才需求之間的三種矛盾，提出了“頂層設(shè)計(jì)”下的優(yōu)化課程體系理念；指明項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)下的教師引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探求知識(shí)的解決思路。為了提高學(xué)生的知識(shí)創(chuàng)新和能力創(chuàng)新素質(zhì)，教師應(yīng)當(dāng)把科研亮點(diǎn)源源不斷地凝練為生動(dòng)的教學(xué)資源，實(shí)現(xiàn)科研的二次創(chuàng)新和“反哺”教學(xué)的重任。

關(guān)鍵詞：工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)系列課程；教學(xué)理念；創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力；工程實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）32-0216-03

一、研究背景

“工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)”系列課程原名“金屬工藝學(xué)”，該系列課程經(jīng)過長(zhǎng)期的建設(shè)和發(fā)展，其內(nèi)容已從金工實(shí)習(xí)、金屬材料、熱加工以及冷加工工藝分別拓寬為“工程訓(xùn)練”、“工程材料”、“材料成形技術(shù)基礎(chǔ)”以及“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”等系列課程。到目前為止，該系列課程雖然已構(gòu)建了較完整的理論、實(shí)踐、知識(shí)、能力、素質(zhì)教學(xué)體系，但隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和大工程背景下“中國(guó)制造2025”的提出，現(xiàn)代制造業(yè)對(duì)高校培養(yǎng)出來的人才規(guī)格和能力有了新的要求。由此，產(chǎn)生了工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)系列課程的有機(jī)整體與“分片包干式”教學(xué)體制之間的矛盾、“學(xué)時(shí)銳減與新知識(shí)點(diǎn)劇增”之間的矛盾以及課程的改革進(jìn)程滯后于當(dāng)今創(chuàng)新型人才需求之間的矛盾。因此，如何在新形勢(shì)下，培養(yǎng)和造就學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力是擺在所有工科院校機(jī)械類專業(yè)教師面前無法回避的現(xiàn)實(shí)問題。

二、大工程背景下工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)系列課程存在的主要問題和解決方案

1.工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)系列課程有機(jī)整體與“分片包干式”教學(xué)體制之間的矛盾。在20世紀(jì)60～80年代，我國(guó)高等學(xué)校的工科類學(xué)生除了有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)外，一般還要在校內(nèi)的金工實(shí)習(xí)6～8周，在企業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)1周、生產(chǎn)實(shí)習(xí)4周和專業(yè)實(shí)習(xí)4周，以保證工科類學(xué)生工程素質(zhì)的培養(yǎng)和工程能力的提高。而且金屬工藝學(xué)課程是理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)與工程訓(xùn)練緊密結(jié)合的工程應(yīng)用型課程。絕大部分高校的金屬工藝學(xué)課程由來自同一教研室的教師講授，講授工程材料及冷熱加工的教師可方便地進(jìn)行教學(xué)研究和探討。另外，金工實(shí)習(xí)的時(shí)間、地點(diǎn)的選擇與安排也符合工科院校學(xué)生“認(rèn)知實(shí)習(xí)—理論學(xué)習(xí)—實(shí)踐—再學(xué)習(xí)—再實(shí)踐—探索性認(rèn)知實(shí)踐”這一工程知識(shí)的認(rèn)知規(guī)律[1-3]。但隨著“九五”期間高校的擴(kuò)招和高校對(duì)學(xué)生的知識(shí)與能力結(jié)構(gòu)的拓展要求，絕大多數(shù)工科院校的金屬工藝學(xué)理論課程（現(xiàn)在的工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)系列課程）已細(xì)分成工程材料、材料成形技術(shù)基礎(chǔ)和機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)等三門課程，而且分屬于不同的學(xué)院或?qū)I(yè)的教師講授。這樣，有些院校在課程內(nèi)容的取舍和凝練過程中，因未充分理順課程關(guān)系，存在知識(shí)體系分化、割裂、相互脫節(jié)現(xiàn)象；在組織形式上存在課程的學(xué)期安排不合理，未充分體現(xiàn)在知識(shí)傳授上的由淺入深、能力培養(yǎng)上的由認(rèn)知實(shí)踐過程向創(chuàng)新實(shí)踐過程的過渡；在主講教師的所屬關(guān)系上由于教師之間因不屬于同一個(gè)教研室，甚至是不同學(xué)院，因此很難從行政角度組織相應(yīng)的教學(xué)研究和教學(xué)探討。即盡管這三門理論課程的內(nèi)容是緊密相連、相互交叉滲透的，但講授這門系列課程的教師之間業(yè)務(wù)聯(lián)系少，少有教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的交流，出現(xiàn)了低效率的“分片包干式”教學(xué)管理體制。早在1998年，清華大學(xué)基礎(chǔ)工業(yè)訓(xùn)練中心主任傅水根教授就指出[4]，我國(guó)高等院校的教育教學(xué)改革是涉及培養(yǎng)人才的長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略大計(jì)，也是一件十分艱巨和慎重的工作。課程的改革是整個(gè)教學(xué)改革中的一個(gè)局部，局部要服從于整體。而且，隨著高等教育改革的不斷向前推進(jìn)和改革內(nèi)涵的不斷深入，人們從系統(tǒng)論的觀點(diǎn)愈來愈清醒地認(rèn)識(shí)到“局部?jī)?yōu)化”不等于“整體優(yōu)化”。因此，不能從一兩門課程的角度來探討改革，而必須站在教育改革的全局上，站在21世紀(jì)需培養(yǎng)什么樣高級(jí)科技人才的戰(zhàn)略全局上來探討改革。具體地說，從體制上，工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)系列課程應(yīng)該與實(shí)踐教學(xué)部分構(gòu)成一個(gè)完整的教學(xué)體系，由學(xué)?；驒C(jī)械工程學(xué)院實(shí)施統(tǒng)一指導(dǎo)和管理，這樣才有利于發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，才能確保工程訓(xùn)練和有關(guān)工藝性課程的有機(jī)結(jié)合，保證工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)系列課程的穩(wěn)定發(fā)展。

2.解決方案。傅水根教授在多次的報(bào)告中指出[5]，直到今天，在我國(guó)的高等工科教育中，“重理論輕實(shí)踐、重設(shè)計(jì)輕工藝、重軟件輕硬件”的傳統(tǒng)習(xí)慣勢(shì)力和偏見仍普遍存在。縱觀國(guó)內(nèi)外，任何先進(jìn)的制造技術(shù)，最后都要落實(shí)在工藝方法和工藝裝備上，落實(shí)在電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)與工藝裝備硬件的集成上。沒有普及的工藝教育，沒有先進(jìn)的工藝技術(shù)，現(xiàn)代制造技術(shù)只是一句空話。隨著國(guó)家提出大工程背景下的“中國(guó)制造2025”以來，“教育回歸工程，教學(xué)回歸實(shí)踐”成為當(dāng)代高等工程教育改革的主流趨勢(shì)[6-8]。因此，我們應(yīng)當(dāng)擯棄“以理論課程教學(xué)為主、實(shí)踐教學(xué)為輔”的傳統(tǒng)教學(xué)思想[9]，把工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)系列理論課回歸到“工程實(shí)踐”中去。這種回歸有兩層含義，一個(gè)是從教學(xué)管理“體制”上，應(yīng)把與工程實(shí)踐密切相關(guān)的課程群的任課教師的編制歸到“工程訓(xùn)練中心”去，確保工程訓(xùn)練中心的人員由理論課教師、實(shí)踐課教師、實(shí)踐技術(shù)人員（高級(jí)技工）和管理人員構(gòu)成。讓工程訓(xùn)練中心發(fā)展成為名副其實(shí)的實(shí)踐教學(xué)單位，而不是教輔單位。另外，把與工程實(shí)踐密切相關(guān)課程群的課堂搬到工程訓(xùn)練中心的“實(shí)踐教室”，這樣，學(xué)生每次習(xí)得理論知識(shí)后，走出來就可感受、體驗(yàn)、領(lǐng)會(huì)、掌握課堂所學(xué)的知識(shí)。這不但會(huì)極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且對(duì)學(xué)生未來勝任現(xiàn)代制造業(yè)工作崗位有無可替代的作用。

3.工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)系列課程“學(xué)時(shí)銳減與新知識(shí)點(diǎn)劇增”之間的矛盾。新中國(guó)誕生后，中國(guó)高校的發(fā)展和探索前進(jìn)的道路得到了前蘇聯(lián)的大力支持和幫助。而前蘇聯(lián)的高等教育更多地是與行業(yè)和工種的發(fā)展相聯(lián)系，高校專業(yè)的設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容緊緊與具體的工種相結(jié)合。這樣培養(yǎng)出來的大學(xué)生知識(shí)體系是“倒金字塔”型的，即越深入到專業(yè)課程，所學(xué)習(xí)的專業(yè)知識(shí)面越深且窄。在機(jī)械的集成化程度不高的上世紀(jì)八九十年代，這種教育模式培養(yǎng)出來的本科生基本能夠滿足當(dāng)時(shí)的制造業(yè)要求。但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)以及智能制造的快速發(fā)展，制造技術(shù)已衍變?yōu)槎鄬W(xué)科交叉和綜合的產(chǎn)物，許多學(xué)科乃至新興學(xué)科的最新研究成果都有可能應(yīng)用到現(xiàn)代制造領(lǐng)域中來。例如數(shù)控機(jī)床，它是機(jī)械、電機(jī)、電子和計(jì)算機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物；超聲波加工機(jī)床是機(jī)械、電機(jī)、電子和聲學(xué)結(jié)合的產(chǎn)物；快速激光原型/零件制造機(jī)床是機(jī)械、電機(jī)、電子、計(jì)算機(jī)、材料科學(xué)和光學(xué)結(jié)合的產(chǎn)物。因此，高校的發(fā)展為了適應(yīng)和迎合這種快速的現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展，紛紛提出“拓展學(xué)生知識(shí)體系、淡化專業(yè)”的理念，即高校培養(yǎng)出來的人才知識(shí)和能力體系不再是針對(duì)就業(yè)為主的某一工種和行業(yè)，而是培養(yǎng)具有豐富的知識(shí)體系、具備“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式”綜合能力的通識(shí)人才。在這種形勢(shì)下，目前高校面對(duì)著課程的知識(shí)體系和能力體系不斷納新而學(xué)時(shí)卻不斷地縮減的嚴(yán)峻問題。

4.解決方案。解決工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)系列課程的學(xué)時(shí)銳減和“新材料、新技術(shù)、新工藝”內(nèi)容劇增帶來矛盾的關(guān)鍵是徹底改變“教”與“學(xué)”的傳統(tǒng)教學(xué)理念[10]。今后的教學(xué)不應(yīng)該是以課堂教學(xué)為主導(dǎo)、以教師為主體的教學(xué)模式，而應(yīng)該是“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)下的教師引導(dǎo)、學(xué)生探求知識(shí)”的目標(biāo)指向式教學(xué)。這樣獲取知識(shí)的過程可以改變學(xué)生被動(dòng)地聽、被動(dòng)地接受知識(shí)的傳統(tǒng)“填鴨式”學(xué)習(xí)習(xí)慣，而變成項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)下需要什么知識(shí)，學(xué)生“主動(dòng)”地追尋和探求相關(guān)的知識(shí)。學(xué)習(xí)方式也不僅僅局限于課堂教學(xué)，而可以到圖書館查閱文獻(xiàn)、與教師進(jìn)行討論式學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)內(nèi)容也打破了傳統(tǒng)的學(xué)校設(shè)置什么課程學(xué)生學(xué)什么課程，而是項(xiàng)目需要什么知識(shí)點(diǎn)和能力點(diǎn)，學(xué)生選修相關(guān)的課程學(xué)習(xí)。師生關(guān)系也不再僅僅是教與學(xué)的關(guān)系，而是面對(duì)同一個(gè)項(xiàng)目下的共同探討者和引導(dǎo)者。

5.工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)系列課程的改革進(jìn)程滯后于創(chuàng)新型人才需求之間的矛盾。通過比較全面地收集各高校的工程材料、材料成形技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)以及工程訓(xùn)練的教學(xué)大綱，并經(jīng)深入分析和研究表明，反映當(dāng)今現(xiàn)代制造的新材料、新技術(shù)、新工藝所占課程講授比例，一般工科院校往往不足10%，重點(diǎn)高校一般較高，在10%～30%。部分地方工科院校至今還停留在“金屬材料”而不是工程材料、“金屬材料熱加工”而不是材料成形技術(shù)基礎(chǔ)、“機(jī)械加工技術(shù)基礎(chǔ)”而不是機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)的低層次階段。說明我國(guó)相當(dāng)一部分工科院校的知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)在一定程度上滯后于當(dāng)今先進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展，對(duì)人才培養(yǎng)的先導(dǎo)性、基礎(chǔ)性認(rèn)識(shí)不足。而且，在很多院校中，工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)系列課程教學(xué)大綱的制定過程更多局限于各專業(yè)人才培養(yǎng)自身的特點(diǎn)和教學(xué)需求，一定程度上缺少基于工科和復(fù)合創(chuàng)新型人才培養(yǎng)所需的“頂層設(shè)計(jì)”和統(tǒng)一指導(dǎo)。這與“中國(guó)制造2025”、“華盛頓協(xié)議”和歐洲大陸工程教育互認(rèn)體系組成的“博洛尼亞進(jìn)程”[11]等國(guó)際工程教育認(rèn)證[12]要求有一定差距。

6.解決方案。長(zhǎng)期的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)表明，21世紀(jì)最重要的人才特征就是創(chuàng)新。因此，在大工程背景下，為了提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，有必要在保留工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)系列課程的傳統(tǒng)核心知識(shí)體系并加以凝練的基礎(chǔ)上，在工程材料課程上由金屬材料發(fā)展為非金屬材料、功能材料、復(fù)合材料、高分子材料、環(huán)保材料以及智能材料；針對(duì)材料成形技術(shù)基礎(chǔ)課程，要在傳統(tǒng)的鑄鍛焊成形工藝的基礎(chǔ)上，增加新的表面工程技術(shù)、粉末冶金技術(shù)、高分子塑料成形技術(shù)以及快速成形技術(shù)等；在機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課上，增加數(shù)控加工技術(shù)、特種加工技術(shù)（包括電火花成形加工、電火花線切割加工、激光加工、電化學(xué)加工和超聲波加工）等。在工程訓(xùn)練方面，毫無疑問，機(jī)械制造工程訓(xùn)練是工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)系列課程中的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，也是工程訓(xùn)練中的核心內(nèi)容。因此，必須協(xié)同用力才能促進(jìn)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)系列課程的發(fā)展與提高?？傊碌闹圃旒夹g(shù)在課程中要不斷得到體現(xiàn)，課程知識(shí)體系的更新與完善也要為機(jī)械制造實(shí)習(xí)不斷提供新的訓(xùn)練內(nèi)容，使其能持續(xù)為實(shí)踐教學(xué)提供“活水”。

三、結(jié)論

1.針對(duì)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)系列課程的有機(jī)整體與“分片包干式”的教學(xué)體制之間的矛盾，根據(jù)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的客觀規(guī)律、培養(yǎng)規(guī)格和目標(biāo)，學(xué)校和院級(jí)教學(xué)管理部門要從“頂層設(shè)計(jì)”或“統(tǒng)一思想”來系統(tǒng)地優(yōu)化課程體系。

2.針對(duì)大工程背景下工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)課程“學(xué)時(shí)銳減與新知識(shí)點(diǎn)劇增”的矛盾，要徹底改變“教”與“學(xué)”的傳統(tǒng)教學(xué)理念。今后的教學(xué)不應(yīng)該是以課堂教學(xué)為主導(dǎo)、以教師為主體的教學(xué)形式，而應(yīng)該是“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)下的教師引導(dǎo)、學(xué)生探求知識(shí)”的知識(shí)創(chuàng)造過程。

3.針對(duì)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)系列課程的改革進(jìn)程滯后于當(dāng)今創(chuàng)新型人才需求之間的矛盾，解決問題的關(guān)鍵是新的制造技術(shù)在課程中要不斷得到體現(xiàn)，課程知識(shí)體系的更新與完善要為機(jī)械制造實(shí)習(xí)不斷提供新的訓(xùn)練內(nèi)容，使其能持續(xù)為實(shí)踐教學(xué)提供“活水”。另外，教師應(yīng)把創(chuàng)新過程中的最新科研成果源源不斷地轉(zhuǎn)化為生動(dòng)的教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)科研的二次創(chuàng)新和“反哺”教學(xué)，使學(xué)生獲取的知識(shí)始終是當(dāng)代最前沿的創(chuàng)新知識(shí)，獲得的能力也始終是當(dāng)代最前沿的創(chuàng)新能力。

致謝：本文是在教育部機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)“工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)課程現(xiàn)狀與存在主要問題”課程指導(dǎo)小組調(diào)研報(bào)告的基礎(chǔ)上完成的（JJ-GX-jy201401）。參加課題組的專家有黃根哲、于化東、張樹仁、朱振華、徐穎、李學(xué)光、李曉舟。同時(shí)，清華大學(xué)傅水根教授對(duì)論文寫作提出了寶貴意見，在此深表謝意。

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