基于应用型人才培养的“金属学与热处理”教学改革与实践

陈守东，张金标

（铜陵学院 机械工程学院，安徽 铜陵 244061）

“金属学与热处理”是普通高等院校材料类专业中不可或缺的一门专业基础性课程。金属材料在日常生活中应用领域十分广泛：如汽车制造、军工产品、航天工业等。该课程主要目的是培养学生掌握金属相变的基本理论，提高学生对金属实验的动手能力，以及发展学生对实际工程知识的理解与应用能力。“金属学与热处理”不单单是一门只靠理论学习的专业基础课，它需要去探索并发现其中的奥妙，理解并应用于解决实际工程问题[1-3]。

“金属学与热处理”课程中有很多理论知识过于抽象，难以理解，这就导致了不少学生对本课程无兴趣甚至出现厌学的情况，但是传统的教学内容、教学方法及考核评价方式已不再满足应用型人才的培养要求。地方应用型院校人才培养的标准就是让学生学会自主解决实际工程问题，将所学到的理论和方法应用到实际问题，专业基础课程主要为后续专业课程的学习打下坚实基础，一般对初学者较难掌握，学生普遍感觉实用性不强，学习积极性很弱。已有相关研究工作主要针对课程本身开展广泛性教学改革，但存在学校和学科特色不突出问题[4-5]，因此为适应社会对应用型、创新型、技术型人才的需求，深入分析“金属学与热处理”课程的特点，指出该课程目前在教学和考核上存在的主要问题，提出了完整的课程教学和考核思路，即采用激励式教学方式，按模块实时跟踪阶段教学效果的课程考核方式。吸收“金属学与热处理”多年的教学经验与教学成果，重点突出应用型、创新型、高水平等人才培养特色，为打造全方位、多层次的教学内容、合适的教学方法、公平公正的考核机制，消除地方应用型高校在人才培养过程中所存在的突出问题，对教学进行改革探索，以期完善应用型人才培养的教学模式[6-9]。

1 教学内容与教学现状

1.1 教学内容局限且传统

当前许多教师的课堂教学内容仅仅局限于教材知识本身，学科前沿动态延伸很少，随着应用型高校人才培养要求的提出和深化改革，许多基础教材知识已经远远不能满足当今社会对应用型、创新型、技术型复合人才这一目标的需求。时代在不断进步，学科在不断发展，人才培养的目标也在不断提高，陈旧的知识完全不能适应当今社会的发展。对于地方应用型普通院校而言，其目标是培养适应社会发展所需并具有地方特色的综合应用型人才，专业基础课程的教学内容不够新颖应用性不强，就会导致学生学习思维固化，很难培养出学生的应用能力和创新型思维，更不能为后期专业课程的学习打下坚实基础。

1.2 学生缺乏学习的积极性

课前绝大多数学生缺少预习环节，这就导致课上不能把握住教师讲的重难点，对教师所讲的教学内容也是“云里雾里”。课堂上教师在讲台上讲得“滔滔不绝”，学生在下面玩得“醉生梦死”。课堂不是老师的“一言堂”，学生要在课堂上发挥学习的积极性，多与教师及时互动，营造和谐的课堂气氛。课后及时巩固和复习所学的知识点，只有经历过一遍遍的巩固复习才能形成永久性记忆。由于“金属学与热处理”这门课程所涉及的内容多为抽象概念且复杂，许多学生感觉到学习吃力，教师如若还按以前板书式教学，师生间沟通互动很少，重理论轻实践，学生很容易放弃所学习的内容，到最后许多学生就干脆放弃课程的学习。

1.3 实践和实训重视程度不足

“金属学与热处理”是一门集实验、实践与理论知识为一体的基础课程，很多理论知识必须依靠实验和实践才能得以验证，实验教学、实践教学与理论课程教学是相辅相成的，缺一者就无法完成课程的教学目标。目前实验实践项目的设计更多的是将知识点分解成单一实验，其连续性、逻辑性不足，综合性、实践性项目较少或缺失，这就造成了教学与工程实践的脱节。理论教学课程较多而实验与实践教学课程偏少，这样容易造成学生很难理解理论教学内容，导致教学质量不佳、应用能力较差。

1.4 考核方式固化单一

普遍采用期末考试（占总成绩的70%）和平时表现（占总成绩的30%）来评价学生对该门课程的掌握程度。平时表现主要包括学生的出勤情况、课堂表现、课下作业与实验报告成绩，而期末考试仅一次成绩就占总成绩的70%，不够客观，同时也不能及时发现学生学习过程中遇到的问题。考试次数太少和一张试卷不可能涵盖所有知识点，更重要的是实践能力和课程参与程度无法体现，容易导致学生缺乏学习动力和考核不能起到指挥棒的作用。当前的考核方式有很多弊端，比如作业存在抄袭现象，考试存在舞弊现象等等。

2 教学改革与实践

2.1 丰富教学内容、做到与时俱进

传统教学中授课内容都仅仅局限于参考教材，随着科技的不断发展，许多教师都开始使用多媒体教学，使教学内容丰富了不少。面向21 世纪的信息时代，工业技术的快速发展、人才培养目标所涉及的领域越来越宽阔，导致地方应用型高校对人才培养的要求越来越严格。陈旧落后的教材知识与缓慢更新的教学内容早已不能满足“金属学与热处理”的教学要求。虽然教学的主要知识与内容是基本不变的，但考试的题型却是不断变化的。因此，应根据地方院校对应用型人才培养要求，需要改革完善课程的教学内容，在课程内容设计上加入材料领域最新的研究成果，利用多媒体技术展示材料领域最新的发展动态和学科前沿，及时将教师的最新科研成果介绍给学生，调动学生的学习积极性，培养满足社会需要的应用型、创新型、技术型人才。适当删减和调整一些陈旧的教学内容，并增加新颖、广泛应用的科研项目成果来补充教学内容。做到以教材知识为主、课外知识为辅，形成相辅相成局面，教学内容做到与时俱进才能不断拓宽学生视野。社会在不断进步和教学模式在发生变革，课程教学内容也应当不断进步与更新。教学内容的更新如图1所示，主要包括增加材料领域最新科学研究成果、教师科研和教研成果、应用型学科竞赛成果及实践内容，删减过时老旧内容，做到与时俱进。

2.2 充分调动学生的学习积极性和主动性

由于该课程中很多新概念和内容对初次接触的低年级学生来说较难理解和深入掌握，因此教师应多从学生容易理解的知识点出发，利用学生身边的实际应用材料科学的实例讲解课程内容，逐渐引入主题和概念，使学生对该课程产生兴趣。在课前，利用线上教学APP给学生提前发放课程内容和一些工程实践实例视频，让学生提前预习，先进行自我查缺补漏。在课中，教师准备好一些问题并在课堂上对学生进行提问，鼓励学生参与教学的互动环节，对于那些快速、准确回答问题的学生适当地增加他们的课堂表现分数，而对于学生掌握的薄弱之处进行深刻的讲解，保证每一位同学对所学内容能完全理解，针对一些材料领域工程实际课题，让学生组队完成，根据完成程度和参与度评价，采用适当的加分政策能极大地调动学生的积极主动性并能及时发现学生对某些教学内容的不理解之处。在课后，布置任务并监督学生按质按量完成项目。教师渊博的知识、课堂充满激情、对学生和蔼可亲，这些都是调动学生积极性的基本条件，调动学生对“金属学与热处理”基础课程学习积极性和主动性的具体措施如图2 所示，主要包括课前、课中和课后三个环节。

图2 基于主动性的“金属学与热处理”课程教学模式

在日常学习中要多鼓励学生，对学生的进步要给予肯定和鼓励，当学生被鼓励后，就能体会到参与课堂的那份自豪感，对自己充满自信心从而更加努力地学习。即使有些学生的理解能力较差，学习新知识的进展很慢，教师要对其具有充足的耐心，采取线上和线下方式帮助学生梳理知识点以确保学生充分理解教学内容。在整个教学实施过程中，根据阶段教学效果反馈，及时找学生谈心谈话，找出学生学习该课程的问题，并引导学生去解决问题，适当探讨和一起进行材料领域的科学研究项目。学生也应做到课前自主预习，课上积极与教师互动，课后及时巩固复习所学的内容，主动配合教师完成教学目标。

2.3 加强实践与实训教学

先进金属材料作为地方应用型院校材料成型及控制工程专业急需发展的专业方向，是实现应用型人才培养目标的关键，其中的实践与实训教学是整个课程教学的一个重要环节。目前金属材料方向实验教学方面还存在着一些问题，结合材料成型及控制工程专业特色及应用型人才培养，提出合理分配实验学时、丰富实验教学内容、增加实验仪器设备投入、保障教学效果、优化实验成绩考核机制、提高实验指导教师教学质量等教学改革内容，以培养学生的实践应用创新能力。理工科的学习必然离不开实践与实训，“金属学与热处理”课程更是如此。学生都会对新颖的实验内容充满好奇心，在实验过程中学生通过自己动手操作、观察、分析、研究，将会对课堂所学内容有一个更深刻的印象。当接触到课堂所学的知识时，他们会将实验与理论联系起来，有助于学生对理论知识的理解与运用。

根据“金属学与热处理”课程特点，设置基础实验项目。项目一：金相显微镜的结构与使用，能够让学生感受到微观材料世界的魅力。项目二：金相试样的制备与观察，利用金相显微镜观察金相组织。项目三：铁碳合金平衡组织的观察，由相图横坐标（组元）引出“纯金属→合金”的材料体系的变化，从相图纵坐标（温度）的变化，引出“高温→室温（凝固/结晶）→高温（保温）→室温（热处理）”的相变规律。引入平面几何中的“点线面”的变化规律和“量变引起质变”的科学思想，找到材料科学与数学科学等的交叉点，为学习该课程全部内容提供一条简单而有效的归纳方法。通过实验观察使学生对不同组织形态有了更加清晰的认识，并将课堂内容与实验项目更好地联系起来，实现优势互补。项目四：钢的热处理及显微组织与性能，探究“正火”“退火”“回火”“淬火”以及对碳钢性能的影响，通过实验观察更有利于对教材知识的理解与认识。实验教学对于应用型人才培养的重要性不言而喻，学校要扩大优质实验项目的开设力度，要确保每一位学生能够参与并完成实验，这对学生学习理论知识起到重要作用，实验室除节假日外要对学生开放并配有老师指导学生进行实验，开展自主式科学研究，运用课本知识解决工程实际问题。

“金属学与热处理”课程不仅仅需要实践教学，实训也同样重要。实训实操是巩固和加深理论知识的有效途径，是培养应用型、创新型、技术型人才的重要环节，是培养学生掌握科学方法和提高动手能力的重要组成部分。学生不仅要精通理论知识，还要对实际工作岗位的基本技能有所了解，以适应以后的岗位要求。地方应用型院校与许多企业建立了学生实习实训基地的合作关系，材料类专业每年都会有两周时间深入到相关企业进行现场实训，真正把所学知识应用到实际工作中，在实训中遇到问题，再到书本中寻找解决的办法。学校聘请企业相关工程技术人员和管理者到学校课堂给学生讲解企业产品的生产工艺流程、仪器设备的操作方法，激发学生的学习兴趣，让学生学以致用。这样既能巩固学生在校学习的理论知识，又能培养学生的实践应用技能。“金属学与热处理”课程实践实训教学实施过程如图3所示，主要包括课内实验项目更新、自主实验、学科竞赛及工程实训等。

图3 “金属学与热处理”课程实践实训模式

2.4 优化考核制度

当前，学生的“金属学与热处理”课程评价仍然采用期末纸质试卷为主的单一考核方式，仅从卷面分数高低反映学生对该课程的掌握程度，这种评价方式根本不能全面地衡量学生的真实学业水平与学习质量，更无法满足应用型人才培养目标的要求，缺乏对学生在课程参与程度、主动性、实践实训等方面的考察。应突出地方院校应用型人才培养目标，实现多元化、过程性、实践性的考核模式。合适的考核机制可以起到教学指挥棒的作用，对学生是检测自己的掌握程度，对教师是提高教学效果的有力指导依据，对学生和教师双方是双赢的。在对学生进行考核时应采取公平公正、客观的原则，对学生的出勤情况、课堂表现及实验报告成绩（实践实训）进行详细的记录，体现过程性考核。增加考试的次数，根据课程理论和实践的进度，分阶段测试，及时反馈，每完成一次阶段性测验，学生都能从中发现自己的问题，意识到自己的不足，并采取措施及时解决这一阶段存在的问题，教师也可根据阶段测试结果反思自己的教学内容、方法和实施等，及时更正。废除期末“一纸”考试制度，增设阶段小论文、阶段测试、课程理论和实践参与度、科学探究项目等考核部分，考核方式多元化能够极大地调动学生的主动性和教师的主导性。根据“金属学与热处理”课程应用性强的特点，采取过程性、多元化的考核评价机制，考核点如表1 所示，与以往所采取的平时（仅有考勤和作业）+实验报告+期末考试模式相比，改革后的课程评价机制更加注重过程性、多元性及实践性，能够真实反映学生的学习状态和效果以及参与程度，能够起到教学指挥棒的作用。

表1 “金属学与热处理”课程的考核评价

3 结语

地方应用型院校应以培养应用型人才为目标，要改革完善教学大纲，重视综合应用型人才培养。“金属学与热处理”课程所涉及的知识要能够充分展现自身独特的魅力，教学改革的具体措施还需要不断地去探索与研究。为培养优秀合格的应用型、创新型、技术型人才，地方普通高等院校要充分将“金属学与热处理”课程与大学生创新创业项目相结合，引导学生积极参与项目的研究与探讨，不断培养学生的创新能力与实践能力，提高团队协作能力。通过对课程教学改革的不断改善和深入推进，地方院校定能培养出更多合格的应用型人才，工程教育领域必将焕然一新。