基于卓越工程师培养方案的《工程材料及成形技术》课程教学改革

田玉琬 文成 王贵 胡杰珍

摘要：本文基于卓越工程师计划培养方案对新型工程类人才提出的要求，结合《工程材料及成形技术》课程的特点和教学问题，从构建新型教学模式、改进教学方法、增加创新训练项目和发挥精品课程网络资源优势等方面，给出了课程改革的建议，旨在通过多渠道的协作式教学提升学生的工程应用能力和创新实践能力。

关键字：卓越工程师；工程材料及成形；教学改革；创新能力；工程应用能力

中图分类号：G642.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）49-0104-02

高校工科教育长期以来的培养模式固定，受传统思想理念的影响较深，培养的工程型人才应用能力普遍偏低，实践能力较薄弱，加之工程教育往往局限于高校课堂，缺少工程师、企业家的参与培养，导致我国工程一线领军人才稀缺。针对这种情况，教育部立足高校，提出了“卓越工程师教育培养计划”方案，从专业角度对卓越工程师后备人才培养提出了系统要求和具体措施[1]，近年来，陆续有高校被纳入卓越工程师教育培养计划体系之中，在国家教育政策和工程实际需求的基础上，我校于去年也提出了建设机械工程专业卓越工程师试点班的计划，旨在培养出一批创新能力出色、实践应用能力强的新型工程人才。在试点班的课程教学、实践、实习等环节加强了本科生创新应用能力的培养，并以实施卓越计划为突破口，促进我校机械工程专业相关课程的教学改革和创新。

《工程材料及成形技术》是一门全面介绍材料基础知识和理论、机械零件成形技术及工艺选择的技术基础课程[2]，也是体现机械专业卓越工程师培养思想的主干课程。由于该课程具有基础概念繁杂、理论性和实践性结合较强的特点，教授和学习起来均存在一定难度，而学时少、实践性强的特点与人才培养高要求之间的矛盾也日益突出。因此，以该课程为试点，结合卓越工程师的培养要求，加强应用能力和创新能力的培养，是当前教学中亟需解决的重要问题。

一、构建层次化教学模式，重点发挥实践环节教学作用

《工程材料及成形技术》课程通常安排在基础课程学习之后，生产实习和专业课学习之前，因此该课程既是对前面所学知识的一种应用巩固与提高，也是学生后续专业课、课程设计和毕业设计不可缺少的理论基础。作者依据多年教学经验了解到，大多数学生在学习该课程时表现吃力，对于课本概念也是死记硬背，考试时对于具体的材料应用、工艺设计等题型往往无从下手、答非所问，考试成绩普遍不够理想，挂科率较高。在课堂教学和课后辅导过程中，通过与同学交流得知他们对于所学材料知识的实际应用缺乏足够的实践认识，在金工实习中也是“比葫芦画瓢”，老师讲一步他们做一步，收获甚少。因此，综合考虑《工程材料及成形技术》的课程特点和学生学习及老师教学过程中遇到的问题，反思现行的教学模式，除了基本的课程实验外，有必要适时地结合课程设计和金工实习等实践环节，构建一种理论知识—课程实验—金工实习—课程设计的串联式、层次化教学模式。

首先，在课堂授课过程中老师就应优化教学内容，有重点、分主次地进行针对性的理论讲解，中间可适当穿插材料应用及成形的案例。其次，安排课程实验时，教师应该把握实验主线，在不偏离主体实验内容的基础上，鼓励学生按照自己的思路设计实验。比如尝试将单个的金相实验、热处理实验、拉伸试验等串联起来，形成一个有机的整体。再次，之前的金工实习一般安排在该课程学习之前，学生进行工艺实习时，事先没有充分的理论认识，常常盲目模仿；而如果将其安排在课程学习之后，学生大多抱着玩一玩的心态实习，走个形式，也失去了金工实习的实践意义。因此，将实习内容分段进行，穿插在《工程材料及成形技术》课堂教学之中，实行“课堂讲一段、学生做一段”的教学方式可提高教学效果。当然，由于课时和实习条件的限制，老师也应精简设计课堂内容，把握重点，对于学生的管理和实习要求也应加强。最后，在理论知识、课程实验和金工实习顺利完成的基础上，学生既有了材料相关知识的储备，加深了对课程内容的应用理解，又锻炼了动手能力，这时再进行课程设计，串联起所学内容，可达到巩固基础知识，增强实践应用的双重目的，教学效果也必事半功倍。

在这种新型层次化教学模式下，教师应尤其重视发挥实践环节的教学作用，不能为了实习而实习，也不能仅为了锻炼动手能力而实习，而应该要明确实习和课程设计的目标和要求，将操作性和创新性相结合，加大对于学生的管理和指导，实现工程应用能力和创新实践能力的共同提升，达到卓越工程师培养的根本目的。

二、改进教学方法，案例教学与讨论教学相结合

案例教学是运用典型的实际案例进行教学的一种形式，在高校教学中的应用也由来已久，尤其在工科类的课程教学上应用广泛、效果突出[3]。卓越工程师培养的核心目标之一即是工程应用能力的培养，这种能力不是一朝一夕得来，也不是仅仅依靠课本学习即可，它要求学生参与到实际工程问题的讨论和解决之中，通过了解分析工程案例，将理论知识融于实际应用，提升工程素养。因此，教师在教学中应结合自身研究工作，合理地嵌入科研案例，来帮助学生理解思考问题。将基本理论与应用实例相结合，通过融会贯通、举一反三的方法，时时激发学生的学习兴趣并鼓励其独立思考，从而逐步提升自身的工程应用能力。

在案例教学过程中，教师可以大胆尝试讨论式教学，精心组织和引导学生积极参与课堂讨论，实现教与学的良性互动。而讨论教学的前提则是要老师课前做好充分的案例准备和课堂设计，课前选择与教学内容结合紧密、容易引起争论的议题，要求学生预习思考，课上分组讨论，并相互评价。这样既能开阔学生思维，培养学习信心，又能促进师生之间、生生之间的交流与学习。案例教学与讨论教学相结合的教学方式，在教学中侧重于实践大于理论，同时又以理论学习为基础，既能有效培养学生独立思考能力、自我检测能力和相互评判能力，又加深了他们对于课本知识和课程学习的理解。

三、以大学生创新项目为平台，加强工程应用和创新能力的培养

基于我校校情制定的卓越工程师培养方案，如何在《工程材料及成形技术》课程的教学活动中有效地嵌入创新元素，实现本科阶段工程应用和创新能力的提升，需要从具体的工程实践入手，让本科生投入到对工程实际问题的分析、解决中去。而以大学生创新训练项目为平台开展一系列的教学相关活动，指导学生利用理论知识解决工程问题是行之有效的方法之一，鼓励学生以项目实施为依托开展科学创造、实验发明等创新活动，调动他们的积极性，激发学生创新思维，培养创新技能，使其逐渐掌握思考问题、解决问题的方法，提高学生实践创新的能力。

例如教师可以指导学生拟定以“XX钢热处理相变规律及热处理工艺对其组织和性能的影响研究”为题，启发学生思考，指导他们依据钢种特性制定不同的热处理工艺，再结合金相观察、硬度检测和力学性能测试等实验完成总结报告，使其对课本上关于金属材料的固态相变和热处理理论有更加深刻的认识，在注重提升学生实践能力的同时，更注重培养学生提出问题、思考问题、分析问题和解决问题的工程应用能力。

创新能力是卓越工程师之所以卓越的重要标志。大学生创新训练的目的就是训练学生科学研究的方法，促使其养成良好的学习习惯，从而培养大学生的独立创新能力、实践操作能力和团队协作能力[4]。《工程材料及成形技术》这门课程兼具理论性和实践性，因此教师应结合课程教学情况从项目的申报选题、文献的搜集查阅、研究报告和论文的撰写几个方面，对学生进行耐心细致的指导，给予他们更多的鼓励，有意识地多角度培养学生的工程应用能力和创新精神。以大创项目为平台，以创新能力培养为目的，营造优良的教学环境，将创新教育和实用教育融入到《工程材料及成形技术》的日常教学过程中，实现知识、能力和素质培养的融合，是实现卓越工程师培养的一个有效途径。

四、利用精品课程网络资源，实现信息化教学

通过工程学院机械系、工程训练中心和机械实验中心师生多年来的共同努力，我校《工程材料及成形技术》课程已实现了从校级精品课程到省级精品课程的突破，并得到了广东省精品课程资源建设项目的立项支持。目前省级精品课程的网站也在建设之中，除了常规的课件资源、授课视频、习题测试、电子教案和效果反馈等板块外，还预备开展线上师生互动、在线答疑、交流讨论、工程实例分析等功能板块，旨在克服该课程学时少、课堂学习消化吸收有限等问题，帮助学生利用课下时间巩固理论知识，并进行工程实例的学习，及时解决学生学习中的疑难问题。

在建设和利用《工程材料及成形技术》精品课程网站的同时，我们应以教学要求和学生的学习需求为前提，加强网站资源对教学的服务支持[5]。同时，引导学生合理分配在课程实践、创新项目、课程设计及精品课程网络资源上的学习时间，从而将各种学习形式的优势结合起来。通过教学内容、学习目标、教学模式的混合，使信息化教学成为课程教授必不可少的组成部分，深层次整合网络信息资源与课堂内容及实践环节，实现《工程材料及成形技术》课程的高效教学，多渠道培养学生的综合素质与能力，达到卓越工程师的培养要求与目的。

参考文献：

[1]林健.“卓越工程师教育培养计划”专业培养方案再研究[J].清华大学教育研究，2011，（4）：11-17.

[2]刘子利，郑勇，刘希琴.深化“工程材料及成形技术基础”课程体系的教学改革，提高学生工程创新能力[J].高教论坛，2011，（11）：44-47.

[3]高道祥.“工程材料及成形技术”课程教学改革探讨[J].中国林业教育，2009，27（S1）：60-62.

[4]韩翠平.大学生创新教育研究——以大学生创新训练计划项目实践为例[J].中国校外教育，2014，（36）：45，59.

[5]星.开放教育视域下国家精品课程转型升级的策略研究[J].现代教育技术，2015，（1）：93-99.