提高材料成型及控制工程本科生能力培養(yǎng)的實(shí)踐與效果

李云濤，呂桂財(cái)，王志華，包俊成

（天津理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300384）

0 引 言

愛因斯坦提出:通過專業(yè)知識(shí)教育人是不夠的，僅有的專業(yè)知識(shí)教育只能培養(yǎng)一個(gè)有用的機(jī)器，但是不能培養(yǎng)一個(gè)和諧發(fā)展的人。有效的教育教學(xué)目的不僅需要教師具有深度的專業(yè)知識(shí)和廣博的科學(xué)視野，更需要教師探討提高大學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量的途徑和方法，持續(xù)進(jìn)行全面深化的教學(xué)改革，以培養(yǎng)適應(yīng)我國社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的人才，例如，在專業(yè)教學(xué)實(shí)踐中，教師用心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，體現(xiàn)學(xué)生在教學(xué)中的主體性，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新思考，豐富對(duì)話過程，學(xué)會(huì)解決問題的方法，使其不僅形成獨(dú)立的人格，還具有良好的團(tuán)隊(duì)合作精神。最終為國家、為社會(huì)培養(yǎng)合格的人才。以下針對(duì)材料成型及控制工程專業(yè)的本科生，多方位實(shí)踐能力培養(yǎng)，開展實(shí)施成果反饋，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成。

1 關(guān)心學(xué)生生活與指導(dǎo)學(xué)生職業(yè)規(guī)劃

1.1 關(guān)心學(xué)生生活

德為師之本，教師應(yīng)懂得師德的核心就是對(duì)學(xué)生的愛，沒有愛就沒有教育。和諧師生關(guān)系的建立需要教師主動(dòng)、用心、盡心做好充足的課外功課。首先要關(guān)心、愛護(hù)學(xué)生，使學(xué)生感受到被關(guān)愛、被關(guān)注；與同學(xué)們真誠相處，用愛與學(xué)生溝通，既是同學(xué)們值得尊敬和信任的師長，又是知識(shí)、能力共同發(fā)展的親密朋友。學(xué)生遇到困難愿意主動(dòng)與教師溝通，教師能及時(shí)進(jìn)行合理地分析，正確地引導(dǎo)，真誠地幫助和鼓勵(lì)學(xué)生更前進(jìn)一步，教育不是說教，而是“春風(fēng)化雨，潤物無聲”。

1.2 指導(dǎo)學(xué)生的職業(yè)規(guī)劃及就業(yè)

1.2.1 指導(dǎo)學(xué)生的職業(yè)規(guī)劃

專業(yè)課教師除了認(rèn)真教學(xué)，還要主動(dòng)與輔導(dǎo)員協(xié)作、溝通，更準(zhǔn)確地掌握大學(xué)生狀態(tài)，獲取更多更準(zhǔn)確的求職心理、擇業(yè)預(yù)期、創(chuàng)業(yè)構(gòu)思、升學(xué)計(jì)劃等，使職業(yè)規(guī)劃和學(xué)習(xí)指導(dǎo)形成2條交匯的融合線，實(shí)現(xiàn)全方位立體式培養(yǎng)。同時(shí)專業(yè)教師利用各級(jí)科技基金項(xiàng)目、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃及各類學(xué)科競(jìng)賽，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究，提升創(chuàng)新能力。學(xué)院為新生設(shè)立班主任，并在高年級(jí)設(shè)立班導(dǎo)師，加強(qiáng)指導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)。班主任和班導(dǎo)師由博士及副教授以上專業(yè)教師擔(dān)任，通過定期講座、答疑解惑等方式為學(xué)生講解學(xué)習(xí)方法，并對(duì)學(xué)生進(jìn)行多角度開展“我與校園”、“我與專業(yè)”、“我與社會(huì)”為主題的系列職業(yè)生涯教育，如表1所示。

表1 專業(yè)教師參與職業(yè)規(guī)劃方式

專業(yè)教師一般都了解本專業(yè)培養(yǎng)方案，通常會(huì)忽略學(xué)生對(duì)培養(yǎng)方案的了解，有必要向?qū)W生充分解讀本專業(yè)培養(yǎng)方案，讓其了解培養(yǎng)目標(biāo)及畢業(yè)要求、核心課程及實(shí)踐環(huán)節(jié)、課程設(shè)置與學(xué)分分布、課程邏輯關(guān)系圖、畢業(yè)生未來發(fā)展（見表2）等，這樣使每位學(xué)生了解專業(yè)培養(yǎng)的概要，能統(tǒng)籌分配和安排時(shí)間，在充分認(rèn)知所學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)上樹立自己的目標(biāo)，為做好職業(yè)規(guī)劃奠定基礎(chǔ)。在此過程中，教師不僅能深入了解學(xué)生，而且能得到學(xué)生發(fā)自內(nèi)心的信任、尊重，也能促使教與學(xué)的良性循環(huán)。

表2 本專業(yè)培養(yǎng)方案—畢業(yè)生未來發(fā)展

1.2.2 幫助學(xué)生建立正確的擇業(yè)觀

專業(yè)教師主動(dòng)與用人單位、校友合作科研企業(yè)聯(lián)系，通過定期走訪、推薦優(yōu)秀畢業(yè)生走訪企業(yè)實(shí)踐、邀請(qǐng)企業(yè)人員講座等，激發(fā)學(xué)生專業(yè)興趣，引導(dǎo)學(xué)生逐步完善職業(yè)規(guī)劃，提高就業(yè)技能。如推薦材料成型及控制工程學(xué)生利用寒暑假去專業(yè)領(lǐng)域相關(guān)的企業(yè)實(shí)習(xí)，邀請(qǐng)校友來校分享企業(yè)用人理念及文化，利用社會(huì)資源與專業(yè)相關(guān)的學(xué)會(huì)、協(xié)會(huì)平臺(tái)，為本專業(yè)學(xué)生與用人單位構(gòu)建互通渠道。

以材料成型及控制工程專業(yè)為例，每年借助天津市相關(guān)行業(yè)學(xué)會(huì)與協(xié)會(huì)平臺(tái)及早發(fā)布學(xué)生就業(yè)信息，同時(shí)雙向發(fā)布企業(yè)用人崗位招聘信息，以此方式使學(xué)生順利就業(yè)于天津汽車模具股份有限公司、天津大橋焊材集團(tuán)有限公司、天津?qū)毘蓹C(jī)械集團(tuán)有限公司、天津市普瑞儀器有限公司等企業(yè)。關(guān)心考研學(xué)生，為考研學(xué)生在報(bào)考學(xué)校及專業(yè)、復(fù)習(xí)準(zhǔn)備、課程輔導(dǎo)、復(fù)試準(zhǔn)備、調(diào)劑等方面進(jìn)行指導(dǎo)和解惑。通過共同努力，多名學(xué)生被清華大學(xué)、天津大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、北京理工大學(xué)、天津理工大學(xué)等高校錄取。

為了提高專業(yè)課堂的教學(xué)效果，專業(yè)教師每次開課前，通過負(fù)責(zé)學(xué)生就業(yè)的輔導(dǎo)員獲得近三屆學(xué)生就業(yè)及考研去向，結(jié)合專業(yè)與其分享，形成近三屆就業(yè)信息，如表3所示，進(jìn)一步幫助學(xué)生樹立信心和做好職業(yè)規(guī)劃，使其有計(jì)劃、有效率地利用大學(xué)時(shí)光。鼓勵(lì)學(xué)生與學(xué)長主動(dòng)聯(lián)系，了解意向公司對(duì)用人的要求或擬報(bào)考研究生的大學(xué)對(duì)本科專業(yè)知識(shí)的要求。通過幾屆實(shí)踐反饋得知，學(xué)生非常愿意傾聽學(xué)長、學(xué)姐的就業(yè)分析及考研如何備考、如何選擇報(bào)考學(xué)校及專業(yè)建議。通過用心幫助學(xué)生建立正確的擇業(yè)觀，提供就業(yè)渠道，有助于形成良好的學(xué)風(fēng)。

表3 近三屆就業(yè)信息

2 有效的課堂教學(xué)

2.1 課堂設(shè)計(jì)理念

在實(shí)際專業(yè)課的教學(xué)中，教師備課需要一絲不茍，精心設(shè)計(jì)課堂方案，全力以赴地上好課，教好學(xué)生，以期獲得有效教學(xué)效果。課堂教學(xué)不需要刻意經(jīng)營師生關(guān)系，而是潤物無聲地將能力培養(yǎng)的目標(biāo)融入課堂。師生互動(dòng)的過程中，通過專業(yè)知識(shí)問題解決或每章節(jié)主題探究，不斷講解、評(píng)價(jià)、再定義、再實(shí)施，推動(dòng)師生互動(dòng)深層次進(jìn)展，形成一個(gè)共享、共進(jìn)的學(xué)習(xí)共同體，學(xué)生在這一動(dòng)態(tài)過程中進(jìn)行思考、歸納、創(chuàng)新，達(dá)到分享探究知識(shí)的快樂，實(shí)現(xiàn)自我價(jià)值及專業(yè)成長，最終實(shí)現(xiàn)多方面發(fā)展。

2.2 課堂設(shè)計(jì)及創(chuàng)新

隨著教育改革的不斷深化，教師不能局限于書本教材及參考書的理論、專業(yè)知識(shí)，必須結(jié)合材料成型及控制工程專業(yè)特色及培養(yǎng)目標(biāo)，豐富自己學(xué)科前沿的理論、方法、應(yīng)用、研究動(dòng)態(tài)；同時(shí)拓寬一些工程實(shí)踐應(yīng)用實(shí)例，越來越多的高校已在本科生教育中推行本科生導(dǎo)師制。

2.2.1 培養(yǎng)學(xué)生對(duì)專業(yè)課的學(xué)習(xí)信心和興趣

每一堂課用10 min給學(xué)生展示和講解與本章節(jié)知識(shí)相關(guān)的學(xué)術(shù)、應(yīng)用、研究動(dòng)態(tài)。在模具相關(guān)專業(yè)課的第一章緒論中，首先補(bǔ)充新型模具材料，模具失效形式分析以及基于傳統(tǒng)模具修復(fù)方法的基礎(chǔ)上，了解其發(fā)展動(dòng)態(tài)，如噴粉噴焊修復(fù)、激光修復(fù)、表面熔絲堆焊修復(fù)等；拓展現(xiàn)代技術(shù)在模具修復(fù)中的應(yīng)用，如逆向工程在模具修復(fù)工程中的運(yùn)用；數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展；三維掃描儀對(duì)待修復(fù)模具表面和原始模具表面進(jìn)行數(shù)據(jù)采集獲得精準(zhǔn)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)技術(shù)；等離子熔積與銑削光整技術(shù)集成，實(shí)現(xiàn)金屬模具或零件直接快速精細(xì)制造；將超聲波焊接工藝應(yīng)用于直接模具制造機(jī)器人對(duì)模具的堆焊；引進(jìn)“3D打印增材焊補(bǔ)”模具修復(fù)系統(tǒng)等研究及發(fā)展動(dòng)態(tài)。采用此講解方式，發(fā)現(xiàn)學(xué)生認(rèn)真聽講、熱情討論，有學(xué)生反饋利用課后時(shí)間還進(jìn)一步查閱、了解相關(guān)知識(shí)，可見此形式不僅可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)模具行業(yè)、領(lǐng)域知識(shí)的熱情，同時(shí)激發(fā)愛專業(yè)的熱情，理解社會(huì)、歷史發(fā)展所賦予他們的責(zé)任擔(dān)當(dāng)。

2.2.2 分享往屆優(yōu)秀的作業(yè)

在專業(yè)課堂教學(xué)中分享往屆優(yōu)秀的作業(yè)更能讓學(xué)生感覺到榜樣就在身邊，堅(jiān)信自己的能力，有利于師生更高層次的互動(dòng)，調(diào)動(dòng)學(xué)生探究工程問題的熱情，激發(fā)學(xué)生解決問題的潛能，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)專業(yè)成長及自身價(jià)值。通過布置本科生作業(yè)和鼓勵(lì)參與研究生研究工作（如實(shí)例1、實(shí)例2），進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生對(duì)模具領(lǐng)域工程實(shí)際問題的興趣，學(xué)習(xí)分析問題、解決問題的思路。

（1）實(shí)例1：研究激光表面強(qiáng)化技術(shù)對(duì)汽車覆蓋件模具材料的性能影響。汽車覆蓋件Cr12MoV鋼是廣泛用于模具行業(yè)的冷作模具鋼，以正火態(tài)Cr12MoV鋼為基體，利用HGL-HL-5000橫流CO2激光器在基體表面形成硬化層，研究激光表面處理硬化層的組織、性能和工藝參數(shù)對(duì)材料性能的影響，工藝參數(shù)如表4所示，鋼的組織如圖1所示。

圖1 不同參數(shù)條件激光表面淬火層

表4 功率影響下激光淬火試驗(yàn)參數(shù)

（2）實(shí)例2：通過三維測(cè)量掃描儀及相關(guān)軟件獲取鍛模缺損部位實(shí)體化模型。采用三維測(cè)量掃描儀對(duì)原鍛模型腔壁表面進(jìn)行掃描，獲得點(diǎn)云數(shù)據(jù)如圖2所示。對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理轉(zhuǎn)化為三角化模型，通過逆向模塊中布爾操作的分割流程將表面模型轉(zhuǎn)化為實(shí)體化模型，如圖3所示。

圖2 待修復(fù)鍛模表面的掃描數(shù)據(jù)

圖3 鍛模缺損部位實(shí)體化模型

通過在課堂中補(bǔ)充模具材料發(fā)展史、模具失效實(shí)例分析、質(zhì)量及成本控制、環(huán)境友好及國內(nèi)外先進(jìn)模具表面強(qiáng)化工藝的快速發(fā)展、前沿概述，培養(yǎng)當(dāng)代大學(xué)生的人文社會(huì)科學(xué)素養(yǎng)，使其具有強(qiáng)烈的社會(huì)責(zé)任感，不僅能使學(xué)生在工程實(shí)踐中理解并遵守工程職業(yè)道德和規(guī)范、履行責(zé)任，而且勇于開拓創(chuàng)新。

2.2.3 設(shè)計(jì)小組講解討論

教學(xué)課堂進(jìn)一步針對(duì)傳統(tǒng)模具表面強(qiáng)化及修復(fù)為主題，突出研究發(fā)展動(dòng)態(tài)，各自優(yōu)缺點(diǎn)、列舉應(yīng)用實(shí)例分析，根據(jù)教師要求，學(xué)生課下自學(xué)完成ppt制作并講解討論。實(shí)施方法：提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，尊重每個(gè)學(xué)生，給所有的學(xué)生提供同樣的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)；提高團(tuán)隊(duì)意識(shí)，將期末一次性考試改為過程式按組評(píng)價(jià)和考查，為了小組團(tuán)隊(duì)成績，學(xué)生積極性增強(qiáng)，缺課現(xiàn)象少，上課認(rèn)真聽課，積極參加活動(dòng)，踴躍發(fā)言討論，實(shí)踐活動(dòng)投入，為小組成績盡自己的力量；將評(píng)價(jià)權(quán)交給學(xué)生和教師，有利于自我評(píng)價(jià)和主體參與的實(shí)現(xiàn)；學(xué)生在準(zhǔn)備過程中會(huì)發(fā)現(xiàn)問題，在上課時(shí)有針對(duì)性地領(lǐng)會(huì)教師所講授的相關(guān)知識(shí)，以便更好地理解自己任務(wù)中的知識(shí)點(diǎn)。在此過程中，倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，提高科學(xué)探究能力，教師務(wù)必嚴(yán)謹(jǐn)、嚴(yán)格地組織教學(xué)，確保教學(xué)效果，促進(jìn)育人生態(tài)環(huán)境的構(gòu)建，為人才培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

3 專業(yè)課堂教學(xué)效果評(píng)估

通過多渠道評(píng)估教學(xué)效果，如座談、微信、郵件、達(dá)成度計(jì)算等，主觀、客觀達(dá)成度評(píng)價(jià)方法分別如表5、表6所示。

表5 課程評(píng)價(jià)主觀達(dá)成度評(píng)價(jià)法

表6 課程評(píng)價(jià)客觀達(dá)成度評(píng)價(jià)法

有效教學(xué)是準(zhǔn)確貫徹教學(xué)大綱和落實(shí)教學(xué)目標(biāo)的理想狀況，建立在課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)基礎(chǔ)上，體現(xiàn)在教學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié)及整個(gè)過程中，通過表格方式獲取對(duì)模具零件表面強(qiáng)化課程培養(yǎng)目標(biāo)及畢業(yè)要求的達(dá)成，通過客觀達(dá)成度計(jì)算該課程培養(yǎng)目標(biāo)平均達(dá)成度，收到了較好的效果。通過座談及其他反饋發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)會(huì)與教師密切配合、相互合作；學(xué)生學(xué)會(huì)應(yīng)對(duì)自我判斷的特殊學(xué)習(xí)；大部分學(xué)生反應(yīng)課堂教學(xué)過程中能考慮到學(xué)生的學(xué)習(xí)需要、水平差異及個(gè)體傾向性、學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)興趣等；學(xué)生上課的積極性有了較大的提高，上課的注意力集中程度和參與程度高。

4 結(jié)束語

通過基于材料成型及控制工程本科生能力培養(yǎng)的方法實(shí)踐，得到如下結(jié)論。

（1）獲得專業(yè)課堂教學(xué)良好效果的前提是關(guān)心學(xué)生生活、解決學(xué)生困難、解答疑惑等,學(xué)生得到關(guān)心、幫助、解答，才有更多的精力投入學(xué)習(xí)中。

（2）進(jìn)一步指導(dǎo)學(xué)生職業(yè)規(guī)劃，提供就業(yè)渠道；激發(fā)學(xué)生專業(yè)興趣，引導(dǎo)學(xué)生逐步完善職業(yè)規(guī)劃，提高就業(yè)技能。

（3）教師不能局限于書本教材及參考書的理論，必須結(jié)合專業(yè)特色及人才培養(yǎng)目標(biāo)，豐富學(xué)科前沿，同時(shí)拓寬工程實(shí)踐應(yīng)用實(shí)例，提高學(xué)生學(xué)習(xí)工程問題的熱情，培養(yǎng)有效討論、分工合作意識(shí)，學(xué)會(huì)分析、解決問題方法，實(shí)現(xiàn)自我鍛煉及能力的提升。