工程材料线下一流课程建设实施探索

胡雪 魏敏 葛云 胡蓉 夏博 张立新

摘  要：工程材料线下一流课程建设融入“中国制造2025”战略思想和课程思政教育理念，帮助学生在学习过程中增强获得感，建立达成高效的课程培养目标的教学模式。工程材料线下一流课程建设过程中，创建新型课堂结构、教学方式、教师教法和学生学法，采用“四步走”教学法，充分调动学生参与研究、讨论和深入分析工程案例的积极性，提高学生分析和解决实际问题的能力。设置与生产实际相结合的工程案例，引导学生思考工程材料在机械制造过程中的重要性和基础性，激发学生的学习兴趣，提高学生的学习效果和工程素养。

关键词：工程材料;一流课程;课程建设

中图分类号：G640 文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2022）04-0027-04

Abstract： The offline first-class course construction of Engineering Materials integrates the strategic thought of "Made in China 2025" and the ideological and political education concept of the course to help students enhance the sense of acquisition in the learning process and establish an efficient teaching mode to achieve the training objectives of the course. And we build up the new class mode or teaching strategies by these theories. Specifically， we use the "4-steps" way to mobilize students to joining into research， discuss and analyze the given engineering examples. And we expect that students could improve their abilities in resolving actual problems. Meanwhile， we also set up the engineering examples related to practical working to stimulate students thinking about the importance and foundations in the field of mechanical manufacture， arousing their interests and updating the final teaching effects and attainments.

Keywords： Engineering Materials; first-class offline course; course construction

一、課程简介

工程材料是机械设计制造及其自动化专业必修的一门专业基础课。本课程包括工程材料化学成分、组织结构、加工工艺与使用性能之间关系的基本理论。工程材料课程内容体系复杂，涉及较多材料科学与工程专业的理论和概念，课程理论性较强，知识点繁杂，学生往往难以理清主线，无法抓住知识主干内容，教师往往难以激发学生积极性，提升学生的课堂参与度，获得理想的教学效果。此外，课程评价方式单一，仅仅通过考试和平时作业，学生无法将理论与实践相联系，难以提高学生的工程素养。因此，结合“中国制造2025”[1-2]、课程思政[3-4]建设、“专业认证”[5]理念，构建探究型课程教学模式。在课堂结构、教师教法和学生学法上不断创新，最终保证学生能够正确表述机械设计和制造工程问题，具备合理的选材能力、制定零件加工工艺路线和热处理工艺规范的能力，能够全面提升学生的工程实践能力，引导学生树立为兵团工业化建设服务的新理念。

二、教学内容

本课程的教学内容如图1所示，包括材料的性能、材料的结构、材料的凝固与相变、金属的塑性变形、钢的热处理、常用工业用钢及铸铁、材料的选择与应用分析七个章节。课程组织实施方案如图2所示。结合“中国制造2025”和课程思政建设理念，构建探究型课程教学模式，在课堂结构、教学方式、教师教法和学生学法上不断创新，最终保证学生能够正确表述机械设计和制造工程问题，具备合理的选材能力，识别和判断工程材料选择与应用的关键参数，具备制定零件加工工艺路线和热处理工艺规范的能力，全面提升学生的工程实践能力，引导学生树立为我国新型工业化建设服务的新理念。为了达到上述教学课程目标，工程材料课时安排及配套资源见表1。

三、教学改革

基于“中国制造2025”和课程思政建设理念，鼓励学生树立为我国工业化建设服务的新理念。作为机械设计制造及其自动化专业的专业基础课，工程材料课程的教学改革显得尤为重要。此外，课程评价方式也比较单一，仅仅通过考试和平时作业，学生无法将理论与实践相联系，难以提高学生的工程素养。

本课程教学方法改革如图2所示，详述如下：

1. 本课程组针对部分知识点“检测-作业-协作-展示”四步走的教学法，基于问题导向的教学模式，充分调动学生参与研究、讨论和深入分析工程案例的积极性，提高学生分析和解决实际问题的能力。

2. 结合雨课堂、微课等教学资源，做到课前小测验、课后知识回顾，争取让学生体验学习的成就感，根据学生课前测验和网上作业得分情况，有针对性地开展教学工作，并进行有效评价，提高课堂时间的利用率和课堂教学质量。

3. 与生产实际相结合，带学生参观工程试验中心的农机设备和机械设备，引发学生思考工程材料在机械制造过程中的重要性和基础性，引发学生深入思考工程材料与机械制造之间的关系，调动学生的自主学习能力，激发学生的学习兴趣，提高学生的学习效果。

4. 设计课程配套的练习册，帮助学生夯实专业基础知識，稳扎稳打，为后续课程的学习打下坚实基础。本课程配套练习册的编写主要运用“最近发展区”的教学理念，尽量探究学生在自己认知结构中能够解决的边界问题，再进一步打破旧的认知结构，创建新的认知结构。练习册中的题型主要包括基础知识题、分析题、综合题、拓展思考题，旨在拓宽学生的视野，能够灵活运用所学的理论知识解决实际工程问题，进一步提高工程素养。

在上述课程组织实施方案中提出的“四步法”教学，如图3所示，指的是进一步内化知识、拓展学生能力的教学方法。其中，“四步”教学分别指的是“检测”“作业”“协作”“展示”的教学方法。其中，“检测”环节并非是为了让教师了解学生的学习情况，而是鼓励学生获得学习的成就感，该环节题目难度不宜过大，主要以选择题和判断题为主;“作业”环节则是为了检测进阶学习过程，要求学生在课堂内完成作业，运用“最近发展区”的理念，打破学生的学习舒适区，在基于学生掌握少量解题策略的情况下，让学生突破已有认识，构建一种新的认知结构;“协作”环节主要通过协作探究的学习方式，针对具体的工程项目展开团队合作，共同解决项目难题，旨在培养学生的团队协作意识，发展学生的创新思维能力;“展示”环节主要的目的是帮助学生形成高效学习策略，教师鼓励学生采用“问题引导”的展示方式，采用“展示-质疑-阐释”一体化的课堂展示模式，充分发挥学生的学习能动性，提高学生的课堂参与度，激发学生的学习兴趣。

四、结束语

本课程组成员根据“专业认证”要求，在建设工程材料线下一流课程时，侧重过程考核，增强学生学习过程中的获得感，建立多样化的教学模式。本课程主要融入“中国制造2025”战略思想和课程思政教育理念，创建新型课堂结构、教学方式、教师教法和学生学法，采用“四步走”教学法，充分调动学生参与研究、讨论和深入分析工程案例的积极性;设置与生产实际相结合的工程案例，进而引发学生思考工程材料在机械制造过程中的重要性和基础性，提高学生分析和解决实际问题的能力，激发学生的学习兴趣，增强学习效果，培养机械制造及其自动化专业学生的工程素养。

参考文献：

[1]周济.智能制造——“中国制造2025”的主攻方向[J].中国机械工程，2015（17）：2273-2284.

[2]王喜文.中国制造2025解读：从工业大国到工业强国[M].北京：机械工业出版社，2015.

[3]高德毅，宗爱东.从思政课程到课程思政：从战略高度构建高校思想政治教育课程体系[J].中国高等教育，2017（1）：43-46.

[4]高德毅，宗爱东.课程思政：有效发挥课堂育人主渠道作用的必然选择[J].思想理论教育导刊，2017（1）：31-34.

[5]李志义.解析工程教育专业认证的成果导向理念[J].中国高等教育，2014（17）：7-10.