“工程材料與機械制造基礎(chǔ)”系列課程：昨天、今天與明天

黃根哲，于化東

(長春理工大學，吉林 長春 130022)

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“工程材料與機械制造基礎(chǔ)”系列課程：昨天、今天與明天

黃根哲，于化東

(長春理工大學，吉林 長春 130022)

“工程材料與機械制造基礎(chǔ)”系列課程(簡稱系列課程)隨著高校擴招和學科專業(yè)的分類細化，如今該系列課程被“肢解”到不同的學院、專業(yè)和教研室，使本來系統(tǒng)的知識體系和能力體系不再成為系統(tǒng)，而成為碎片化的知識模塊。故此，為提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，把被“肢解”的該系列課程恢復(fù)到完整的、具有生命力的“實體”教學體系-工程訓練勢在必行。

《工程材料與機械制造基礎(chǔ)》系列課程創(chuàng)新意識創(chuàng)新能力工藝流程工程實踐

一、系列課程的昨天

新中國成立后，全國工科院校陸續(xù)開出“金屬工藝學”課程，該課程一般隸屬于機械學院機械基礎(chǔ)部的金工教研室，是高等工科院校機械類和近機械類專業(yè)必修的綜合性基礎(chǔ)課。主要涵蓋金屬材料、金屬冷熱加工工藝和金屬切削加工工藝等3門理論課程和金工實習課程。改革開放以后，招生規(guī)模日益擴大。按照前蘇聯(lián)機械類專業(yè)的培養(yǎng)模式，“金屬工藝學”課程的專業(yè)基礎(chǔ)地位得到了進一步的加強。代表性教材是鄧文英編寫的《金屬工藝學》(上下冊)[1][2][3]。

進入21世紀后，隨著制造業(yè)的快速發(fā)展和裝備的大型化、智能化，“金屬工藝學”課程不斷延展其范圍，出現(xiàn)了基于Pro/E的CAD/CAM的數(shù)控加工技術(shù)、特種加工技術(shù)、先進制造技術(shù)以及創(chuàng)新制造技術(shù)等。因為“新材料、新技術(shù)、新工藝”在制造業(yè)的不斷涌現(xiàn)，課程內(nèi)涵也發(fā)生了深刻的變化[4][5]。由于材料科學的發(fā)展，“金屬工藝學”課程中的“金屬材料”部分逐漸擴展為“工程材料”，使材料的內(nèi)涵從單純的金屬材料發(fā)展為非金屬材料、陶瓷材料、智能材料、節(jié)能材料、環(huán)保材料等先進材料領(lǐng)域中；“金屬材料冷熱成形”內(nèi)容由傳統(tǒng)的鑄鍛焊熱加工和金屬板料冷加工工藝拓寬到各種工程材料的現(xiàn)代材料成形技術(shù)，如現(xiàn)代鑄造技術(shù)、超塑性成形技術(shù)、現(xiàn)代表面處理技術(shù)等；機械制造業(yè)的快速發(fā)展，使機械“加工”工藝基礎(chǔ)課程轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械“制造”工藝基礎(chǔ)課程，其內(nèi)涵也從簡單的車、銑、刨、磨、鏜、鉆、鉗加工工藝伸展到快速原型/零件制造技術(shù)、CNC設(shè)備及柔性制造技術(shù)、增材制造技術(shù)以及特種加工技術(shù)等形態(tài)。這樣，“金屬工藝學”課程發(fā)展到今天，無論是內(nèi)涵還是外延，都發(fā)生了根本性的質(zhì)變，其教學內(nèi)容也被分為工程材料課程、材料成形工藝課程以及機械制造工藝基礎(chǔ)課程等3門系列理論課程體系和工程訓練實踐教學體系。

二、系列課程的今天

(一)系列課程逐漸被“肢解”

隨著高等學校學科和專業(yè)的進一步細化，系列課程按其內(nèi)容體系被分解到了不同的教學與實訓單位。例如，很多工科院校的工程材料課程由材料學院的材料學專業(yè)教師負責講授，材料成形工藝課程由材料學院的成形專業(yè)教師講授，而機械制造基礎(chǔ)課程由機械工程學院教師講授。另外，金工實習部分歸屬到了工程訓練中心。

(二)系列課程中各分課程間的相互關(guān)系

“系列”是指有內(nèi)在邏輯關(guān)聯(lián)的成組成套的事物或現(xiàn)象。換句話說，如果一個事物或現(xiàn)象沒有內(nèi)在相關(guān)的關(guān)聯(lián)性，那它就不被稱為“系列”。既然“工程材料與機械制造基礎(chǔ)”課程體系被稱之為系列課程，那它也一定存在各分課程之間內(nèi)在的“血緣關(guān)系”。眾所周知，無論多么智能化的機械、多么復(fù)雜的工程裝備都是由成千上萬個零件按著技術(shù)要求裝配而成，而每一個大大小小的零件加工過程正如下圖所示，一般都要經(jīng)歷服役條件確立→外形確定→毛坯成形(鑄鍛焊)→預(yù)熱處理(四把火)→粗加工→終熱處理(淬火+回火+表面熱處理)→精加工→產(chǎn)品檢驗(外觀及性能)等過程。在這個相互緊密關(guān)聯(lián)的工藝流程中，所需要的工藝理論知識和能力體系順序依次是工程材料→機械制造和制圖→材料成形→工程材料→機械制造→工程材料→機械制造→工程材料和機械制造等。與此相對應(yīng)，為了能夠完成這一工藝流程，所需要的工藝實踐能力體系順序依次是認識實習→量具使用→鑄鍛焊工以及板料成形→退火、正火、淬火及回火→車銑刨磨鏜鉆鉗工→材料改性→數(shù)控車、數(shù)控銑、數(shù)控線切割→硬度測定和尺寸檢驗等。換句話說，一個合格零件的最終誕生過程是工程材料、材料成形和機械制造這3門無法分割的“難兄難弟”再加上工程實踐知識的相互支撐、交融、密切合作的成果。

零件加工工藝流程、工藝理論體系和工程訓練體系圖

(三)系列課程被“肢解”概況

按著現(xiàn)在的課程所屬關(guān)系把此系列課程“肢解”到各個學院、專業(yè)、教研室以及工程訓練中心之后，因為講授該系列課程的各分課程教師之間業(yè)務(wù)聯(lián)系較少，所以講授的課程體系變得不夠完整，內(nèi)容是分散和零亂的。事實上，在相關(guān)項目的全國性調(diào)研過程中，總會發(fā)現(xiàn)系列課程講授知識體系重疊、對縫不嚴謹或課程不連貫以及課程安排混亂的心痛現(xiàn)象。也可以想象到，這樣培養(yǎng)出來的本科生是無法系統(tǒng)地形成工科人才的知識體系和能力體系的，也無法滿足“中國制造2025”大工程背景下，對人才創(chuàng)新能力的要求。不過，在絕大多數(shù)工科院校解散“金工教研室”、“肢解”該系列課程的大環(huán)境中，令人欣慰的是清華大學、大連理工大學、哈爾濱工業(yè)大學、西北工業(yè)大學、東南大學這5所“985工程”院校直到今天，在工程訓練中心實踐教學機構(gòu)或機械學院中，仍保留了“金屬工藝學”課程(教改前的“工程材料與機械制造基礎(chǔ)”系列課程)。而且這5所院校不但沒有削弱“工程材料與機械制造基礎(chǔ)”系列課程的理論教學和實踐教學體系，反而不斷地進行長期、堅實而有力的課程建設(shè)，獲批了國家級精品課程、精品資源共享課程等成果。在全國200多所工科院校中，為何綜合實力強大的這5所院校仍然堅持該系列課程所屬關(guān)系的“統(tǒng)一性”，這是值得工科院校的教學管理部門和任課教師深思的問題[6][7][8]。

(四)系列課程被“肢解”的原因

淺層原因是系列課程從內(nèi)容體系上，似乎毫無內(nèi)在聯(lián)系?！肮こ滩牧稀闭n程內(nèi)容主要體現(xiàn)在材料的化學成分、組織以及各種性能之間的內(nèi)在聯(lián)系，其解決的問題是如何通過組織變化，來改變材料的物理性能、化學性能等。因此，教學管理部門就會把工程材料課程簡單地歸屬到材料學院的材料學專業(yè)中。而“材料成形工藝”課程主要體現(xiàn)為材料在冷熱加工過程中的組織和性能關(guān)系。其解決的實際問題是如何利用各種成形方法制造出滿足機械性能要求的零件毛坯。這樣，“材料成形工藝”課程歸屬到材料學院的成形專業(yè)似乎找對了門。另外，系列課程中的“機械制造工藝基礎(chǔ)”課程是在各種機床上，采用各種刀具和加工方法，加工出滿足技術(shù)要求的合格產(chǎn)品的過程。因此本課程歸屬到機械學院也似乎是“理所當然”的事。而體現(xiàn)學生親自動手實踐能力的金工實習就自然而然地被歸屬到了工程訓練中心?？傊瑥摹拔镆灶惥邸钡慕嵌?，把系列課程中的“工程材料”、“材料成形工藝”、“機械制造工藝”和“金工實習”系列課程“肢解”到不同學院、不同專業(yè)、不同教研室的教學管理方法，表面上合情合理，但實際上缺乏對工科人才培養(yǎng)規(guī)律的深層研究。

系列課程被“肢解”的另 一個原因是無法化解“系列課程內(nèi)在邏輯關(guān)聯(lián)”與“教師個人利益”之間的矛盾。其實，講授本系列課程的任課教師不一定不理解系列課程強有力的內(nèi)在邏輯性，但各個學院、各個專業(yè)以及各個教研室之間對教師教學工作量考核的無形壓力(如課程學時減少或喪失會影響教師的職稱晉升及個人收入等)，肯定嚴重影響了該系列課程的“合而為一”。

系列課程被“肢解”還有一個原因是任課教師“主動肢解”造成的。眾所周知，課程的發(fā)展過程與時代息息相關(guān)。教育改革的不斷深入使該系列課程也得到了長足的進步。但無論如何發(fā)展，屬于該系列課程的教師在其從事教師行業(yè)的幾十年中，如果只是從事該系列課程的教學任務(wù)，是很難在個人職稱評聘上有所建樹的。因為各種官方或非官方的大學排名壓力使決策者更傾向于關(guān)注“顯性的”業(yè)績，如大型科研項目數(shù)量、SCI論文數(shù)量、專利的多少，而對于“隱性的”教學改革和研究在短期內(nèi)是很難看出成效的。這樣，大學就逐漸出現(xiàn)了一些“教授不講課，講課非教授”、“大學更像研究所，大學評職稱更像評研究員”等學科建設(shè)與教學發(fā)展嚴重失衡的現(xiàn)象。在這樣的大環(huán)境下，為了求得個人生存和發(fā)展，很多屬于該系列課程的教師主動走出了這個偏于教學的基礎(chǔ)性系列課程，而轉(zhuǎn)入到具有科研背景的專業(yè)教研室。金工教研室也就自然而然地出現(xiàn)了人氣不旺的現(xiàn)象。

三、系列課程的明天

(一)關(guān)于系列課程的科學發(fā)展趨勢的思考

工科院校的教學管理部門和任課教師要認真研究工科人才培養(yǎng)規(guī)律，不同層次的院校要有自己個性化的培養(yǎng)目標。目前，很重要的一點就是應(yīng)把被“肢解”的該系列課程歸屬到一個部門或一個機構(gòu)，便于該系列課程的任課教師相互探討和交流。在這方面，清華大學、哈爾濱工業(yè)大學、西北工業(yè)大學、大連理工大學以及東南大學為我們做出了表率。

(二)關(guān)于解決“系列課程內(nèi)在邏輯關(guān)聯(lián)”與“教師個人利益”之間矛盾的思考

自然科學的發(fā)展是科學工作者對自然現(xiàn)象進行演繹、推理、論證并發(fā)現(xiàn)一般規(guī)律的過程。但工程材料知識、材料成形工藝知識以及機械制造工藝知識與之不同，它們是人們長期在“生產(chǎn)實踐”中總結(jié)出來的、成熟的、經(jīng)得起推敲的工藝理論[9-11]。因此，該系列理論課與工程訓練是無法割舍的“血親”關(guān)系。工科院校學生理解和掌握工程知識、提高工程實踐能力的唯一途徑只有“理論與實踐”的深度交融。所以在學校級別的教學管理層面上，根據(jù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的基本要求進行體制上的改革。把與工程實踐緊密結(jié)合的工程材料與機械制造基礎(chǔ)“理論課程”直接歸納到具有工程背景的工程訓練中進行講授，而且其教師的編制也應(yīng)歸屬到工程訓練機構(gòu)中去。這種歸納是需要把課堂直接安排在具有“工程氛圍”的工程訓練教室中進行的，使學生的理論課程完全“沉浸或融合”在工程實踐的氛圍中，這樣實施的效果是學生無論是“進”還是“出”教室，都可以隨時隨地通過觀、聽、觸、悟去理解工程知識，提高工程實踐能力。

但是，系列課程本位回歸和合并的結(jié)果，必然會出現(xiàn)課程被轉(zhuǎn)移到別的教學部門或?qū)W時縮減引起教學工作量減少的問題，即會影響任課教師的個人發(fā)展和利益。要解決此問題，學校職能部門應(yīng)該在政策上給予支持和鼓勵。例如，如果將系列課程的分課程統(tǒng)一歸屬到工程訓練中心去，如果工程訓練中心的工作環(huán)境沒有教學樓優(yōu)越，可以以津貼的形式增加教師的個人收入，也可以投入更多的資金，在工程訓練中心設(shè)立隔音優(yōu)良、安全舒適的現(xiàn)代化教室和教研室等。

(三)關(guān)于解決系列課程的任課教師“主動肢解”問題的思考

進入21世紀以后，國家提出了加強通識、弱化專業(yè)門檻的“厚基礎(chǔ)、寬專業(yè)、強能力、高素質(zhì)”的人才培養(yǎng)目標。其中，“厚基礎(chǔ)、寬專業(yè)”是實現(xiàn)人才培養(yǎng)“強能力、高素質(zhì)”的先決條件。但任何事物都是有主有次、有先有后?！昂窕A(chǔ)、寬專業(yè)”的教育模式不能無限地套在所有層次的大學中，而應(yīng)體現(xiàn)在少數(shù)以研究型大學為目標的高層次人才培養(yǎng)過程上 。很多教學研究型或是教學型大學更應(yīng)該重視“學以致用”。加強通識、弱化專業(yè)門檻是在大工程背景下，設(shè)備越來越智能化、大型化、綜合化的發(fā)展趨勢和“新材料、新技術(shù)、新工藝”的不斷涌現(xiàn)前提下提出的。但是任何復(fù)雜的大型設(shè)備都是由無數(shù)個簡單而具體的零件裝配而成的，如果不具備單個零件的加工生產(chǎn)流程中所必備的知識和能力，是很難達到“強能力、高素質(zhì)”的目標的。由此可見，“工程材料與機械制造基礎(chǔ)”系列課程在培養(yǎng)工科人才中的重要地位。大學人才培養(yǎng)的根本是，要有知識堅實的懂得人才培養(yǎng)規(guī)律的師資隊伍，要培養(yǎng)和造就系列課程領(lǐng)域內(nèi)具有奉獻精神的領(lǐng)軍人物。這個教學帶頭人要能夠引領(lǐng)系列課程的教學隊伍不斷進行教學改革，推動教材建設(shè)、教育技術(shù)建設(shè)、課程建設(shè)等。

[1]傅水根. 我國高等工程實踐教育的歷史回顧與展望[J]. 實驗技術(shù)與管理, 2011 (2):1-4.

[2]工程材料及機械制造基礎(chǔ)系列課程(金工系列課程) 指導性文件(內(nèi)部文件) [S].機械基礎(chǔ)課程教學指導分委員會,2006.

[3]江樹勇,趙立紅,張艷秋等.大工程觀下《機械制造基礎(chǔ)》課程的教學改革與實踐[J].理工高教研究,2009(4):132-134.

[4]姜英，陳宗民，高軍等.《金屬工藝學》課程教學體系改革與課程群的構(gòu)建[J]. 鑄造設(shè)備與工藝, 2013(4):55-57.

[5]孫康寧,張景德,傅水根.“工程材料與機械制造基礎(chǔ)”課程知識體系研究[J].中國大學教學, 2015(5):63-66.

[6]孫康寧,張景德,李愛菊. 高校工程實踐教學改革的探究與實踐[J].山東高等教育，2015(1):38-43.

[7]梁延德. 我國高校工程訓練中心的建設(shè)與發(fā)展[J].實驗技術(shù)與管理,2013(6):6-8.

[8][9]傅水根,張學政.金工課程改革應(yīng)處理好五個關(guān)系[J], 教學與教材研究，1998(3):25-27.

[10]孫康寧,傅水根,梁延德,王仁卿.淺論工程實踐教育中的問題、對策及通識教育屬性[J].中國大學教學, 2011(9):17-20.

[11]傅水根,張學政,要家樞,張萬昌.論“工程材料及機械制造基礎(chǔ)”課程的深化改革與發(fā)展方向[C],探索工程實踐教育,2007: 159-161.

(責任編輯：劉爽)

Analyzing the Yesterday, Today and Tomorrow of the Series Course of “Engineering Materials and Basic Mechanical Manufacturing”

HUANG Genzhe，YU Huadong

(SchoolofElectro-mechanicalEngineering,ChangchunUniversityofScienceandTechnology,Changchun,Jilin130022,China)

The relationship among the courses of engineering materials, materials forming process, basic mechanical manufacturing process and engineering training which belong to the series course of “Engineering Materials and Basic Mechanical Manufacturing” is an indivisible, mutually diffused and supported blood relationship. In the past, the series course was belonging to the same metalworking staff room, so it would greatly promote the tacit teaching research and discuss between the teachers of this series courses. In the wake of the college expansion and refining of the discipline, nowadays, the series course is dismembered to the different school, major and teaching research group. As a result, original systematic knowledge and competence systems not longer become the system, and break into pieces of knowledge accumulation. Therefore, it is imperative to recover the “dismembered” series course into an integral and vital “entity” teaching system.

series course of “Engineering Materials and Basic Mechanical Manufacturing”；innovation consciousness; innovation ability; technological process； engineering practice

2016-04-19

教育部機械基礎(chǔ)課程教學指導委員會項目“工程材料與機械制造基礎(chǔ)現(xiàn)狀與存在主要問題” (JJ-GX-jy201401)

黃根哲(1962-)，男，吉林長春人，長春理工大學教授，博士生導師；研究方向：材料組織演變機理與性能。于化東(1961-)，男，吉林長春人，教育部機械基礎(chǔ)課程教學指導委員會副主任委員，長春理工大學校長，教授，博士生導師；研究方向：微機械制造。

G640

A

1005-5843(2016)09-0064-04

10.13980/j.cnki.xdjykx.2016.09.012