“金属学及热处理”课程教学中工学结合的探索与实践*

王晓东 包喜荣

(内蒙古科技大学 材料与冶金学院，内蒙古 包头 014010)

“校企合作、工学结合”是当前我国职业教育改革与发展的方向。[1]“金属学及热处理”课程作为高职材料成型与控制技术专业(以下简称材料成型专业)的一门理论性极强的专业基础课，可为其他专业课的学习打下坚实的金属学、热处理和金属材料知识基础，为学生今后从事材料的冶炼、浇铸、轧制、锻压、冲压、焊接、热处理和机械加工等奠定坚实的知识、理论和技能基础。对于这样一门理论性极强的课程，如何实现工学结合、理实一体的教学模式，值得思考和探索。[2]

一、“金属学及热处理”课程工学结合建设的背景

目前，全国各高职学校材料类专业普遍开设的材料基础课程主要是“金属学及热处理”。近几年许多高职学校把“金属学及热处理”课程改成了“机械制造基础”，但是此课程内容过多，没有明显的针对性，几乎所有的材料类、冶金类、机械类及其相关专业都开设同一门课程，目前还没有专门针对高职材料成型专业的金属材料基础课程。

内蒙古科技大学高职材料成型专业在2004年才在原高等职业技术学院成立，在课程体系设置时参考了相同专业高职院校的经验，把“金属学及热处理”作为专业基础课。但由于从事教学的教师来自内蒙古科技大学材料与冶金学院，所以教学过程中一直有明显的本科教学烙印，高职学生的学习效果不是很理想。从2007年起，笔者开始专门从事高职材料成型专业的专业建设和课程建设工作，对“金属学及热处理”课程教学大纲和教学内容进行了全面的修订，努力适应高职学生现状，降低理论难度，注重理论联系实际，充分利用实验和实习，增强学生的感性认识，取得一定的效果。但由于本课程理论性极强，内容繁杂，在实际教学过程中，学生接受起来具有一定的难度。为此必须进行更大胆的尝试，从知识体系、教学内容、教学方法、实验和实习设置等诸方面进行改革，真正做到理论课的工学结合、理实一体，才能使学生既想学，又学得懂，用得上。

二、“金属学及热处理”课程工学结合建设的意义

本项目针对高职学生的特点和就业面向的岗位群，立足于材料成型专业“金属学及热处理”课程的现状——课程理论性极强，难懂，内容繁杂，与生产实践联系不紧密，对“金属学及热处理”这样一门理论性极强的课程，努力探寻理论课程工学结合、理实一体的途径，实现金属学、热处理和金属材料理论知识的生产化和生活化，有利于培养学生理论联系实际的能力和理解、应用理论知识的能力，真正把所学知识和岗位实际联系在一起，并应用到实际生产岗位中，提高自身的实际动手能力、岗位适应能力和岗位操作技能，增强自己的发展后劲，拓展自己的发展空间。同时，本课程工学结合、理实一体的探索与实践，对于本专业及其相近专业理论课程工学结合、理实一体建设也具有重要的借鉴意义。

三、“金属学及热处理”课程工学结合的探索与实践

“金属学及热处理”课程理论性极强，要想实现工学结合和理实一体，首先要对抽象的理论知识进行整合，以系统论为基础，抓住课程的主线，即材料的组织决定其性能，分析改善材料组织性能的成分设计和合成加工途径，为生产和生活服务，将课程内容以模块化的方式进行分解与整合。根据“金属学及热处理”课程的理论体系，把课程内容分为三个大模块：金属学、热处理和金属材料。每个大模块又分为若干子模块。子模块以下再分解为更小的模块。对于每一个小模块，都要与生产和生活实际相结合，由生产或生活实例作为引子，提出问题，分析问题，解决问题，并把问题的解决应用于指导实际生产或生活实际(如图1)。图1中分析了“纯金属的晶体结构”这一模块的设计思路，对于其他模块也都可以通过这种思路与生产、生活实际结合起来。

图1 “金属学及热处理”课程模块化设计思路

根据教学内容整合的结果，重新整理教学材料，编写了校级讲义“金属学及热处理”，并获得校级优秀讲义。以副主编身份参与编写了机械工业出版社高等职业教育“十二五”规划教材、21世纪高职高专规划教材(机械类)《金属材料与热处理》，已于2012年出版，并作为学生学习“金属学及热处理”课程的指定教材。

按照工学结合、理实一体的要求，重新修订了“金属学及热处理”课程的教学大纲和实验大纲，突出了理论知识的实际应用。结合新的教学大纲，重新制作多媒体课件，对一些过于难懂而在实际生产、生活中应用较少，对课程教学体系影响不大的理论知识进行了删减；对于一些必须掌握的重要理论，努力找出其工学结合、理实一体的结合点，使理论知识形象化、生活化、生产化，突出金属学、热处理和金属材料知识的具体应用，结合学生将来从事的工作岗位，争取学有所用。因此，在本课程工学结合建设时，对教学内容要有所取舍，深度和广度要适中，保证学生学得懂，用得上。

在教学方法和手段上，要多媒体和板书相结合，采用课堂讨论、图片实物演示、现场参观实习、实际动手实验和虚拟仿真实习等多种方式的结合，改变“教师讲、学生听”的灌输模式。借助互联网教学资源，对比较抽象的理论，通过图片、动画和视频演示，降低理论难度，增加学生学习兴趣。多媒体演示、板书分析讲解生产、生活实例列举，结合实验的感性认识和仿真实习、金工实习与工程教育实习的生产实际认知，增加了课程内容的生动性和形象性，联系了生活、生产实际。例如，讲解的金属的断裂，就可以以泰坦尼克号的沉没作为引子，通过观看电影《泰坦尼克号》的撞击冰山和沉船片段，互联网搜索有关泰坦尼克号沉没原因的资料，结合泰坦尼克号沉没所处的历史背景和气象气候条件，对比分析泰坦尼克号沉船和现代轮船钢板的冲击断口，从而得出泰坦尼克号沉没的根本原因是当时造船水平落后导致船体材料低温冲击韧性不好，并形象地展示了金属材料脆性断裂的基本特征是在低温冲击载荷下的突然断裂，无明显塑性变形，断口平齐，而且危害极大。这样的讲解，学生既学懂了知识，更意识到了学好金属学、热处理和金属材料知识的重要性。

与“金属学及热处理”课程相配套的实践教学环节对于其实现工学结合和理实一体也尤为重要。在实验教学方面，本课程配套了10学时的实验。通过实验，学生可以掌握金属学实验样品的制备、金相显微镜的使用和金属组织的观察的基本技能，培养了实际动力能力，同时通过实验验证和加深了对理论教学内容的理解。在实习教学方面，为了增加本课程与工厂实际的联系，在本课程之前安排了金工实习，在课程之后安排了钢铁生产仿真实习和工程教育实习。通过在校内实训基地工程训练中心的金工实习，使学生在学习课程之前，对金属材料工艺包括冶炼、浇铸、轧制、锻造、挤压、焊接、热处理、机械加工等建立直观的感性认识，为本课程的开展奠定了坚实的认知基础。

课程之后，在校内仿真实训中心进行钢铁生产全流程从冶炼到轧制的仿真实习，在校外实训基地包钢和北方重工等进行工程教育实习，使学生对金属材料知识在冶炼、浇铸、轧制、锻造、挤压、焊接、热处理、机械加工等方面的应用有了更加深刻的认识。通过实验、仿真实习、金工实习和工程教育实习，使“金属学及热处理”课程在课前、课中和课后均实现了工学结合和理实一体。

四、“金属学及热处理”课程工学结合的运用效果

“金属学及热处理”课程于2012年被内蒙古科技大学列为重点建设课程，与课程建设相结合的教学改革项目“高职“金属学及热处理”课程工学结合的探索与实践”也于2012年12月顺利结题。通过编写课程讲义、出版高职高专规划教材、“工学结合、理实一体”的教学模式，大大提高了教学质量。“金属学及热处理”课程工学结合、理实一体建设取得了较大的成果。

本课程建设的成果已经在我校材料成型专业2009至2014级共计7个班级学生中进行了应用，从应用效果来看，学生的学习积极性大大提高，学习效果也大大改善，考试成绩也逐年提高，不及格率从2010年的48%逐年下降，到2015年下降到24%，优良率从2010年的1%提升到2015年的13%。特别是通过现场图片、生产录像、实验、仿真实习、金工实习、工程教育实习等实践性环节的辅助教学，学生对金属学、金属材料、热处理、金属工艺等有了更深刻的认识和理解，为将来从事金属材料相关领域的工作岗位奠定了坚实的理论和技能基础。

本项目研究成果的应用还为即将毕业的学生拓展就业的方向。近年来，就业形势比较严峻，而扎实的金属学、热处理和金属材料知识为学生就业提供了更多选择。比如近年来许多材料成型专业的学生除了选择传统的钢铁企业外，还选择到宁夏中色、希望铝业等有色金属企业和一机集团、北方重工、奇瑞汽车等机械制造和汽车制造企业进行工作，正好发挥学生金属学、热处理和金属材料知识的优势，将其应用于材料加工和机械制造的生产过程之中。因此本课程工学结合的探索与实践也间接提高了材料成型专业的就业率，材料成型专业学生的就业率也从2012年的85%提高到2017年的97%。