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試論基于卓越工程師培養的“機械工程材料”課程建設論文
一 針對“卓越工程師”培養計劃提出的教學(xué)基本要求
“卓越工程師”培養計劃是教育部2009年推出的一項重大的教育改革試點(diǎn)項目, 旨在為培養工科專(zhuān)業(yè)本科層次、碩士層次和博士層次學(xué)生提出其應達到的知識、能力與素質(zhì)的專(zhuān)業(yè)要求。借鑒世界先進(jìn)國家高等工程教育的成功經(jīng)驗, 創(chuàng )建具有中國特色的工程教育模式, 通過(guò)教育和行業(yè)、高校和企業(yè)的密切合作, 以實(shí)際工程為背景, 以工程技術(shù)為主線(xiàn),著(zhù)力提高學(xué)生的工程意識、工程素質(zhì)和工程實(shí)踐能力, 培養造就一大批創(chuàng )新能力強、適應企業(yè)發(fā)展需要的多種類(lèi)型的優(yōu)秀工程師。
根據“卓越工程師”培養計劃的目的要求, 結合“卓越工程師”培養計劃通用標準、“卓越工程師”培養計劃機械行業(yè)標準和“卓越工程師”培養計劃學(xué)校培養標準, 針對機械設計制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)生必修的“機械工程材料”課程提出了相應的教學(xué)基本要求, 主要是掌握常用工程材料的種類(lèi)、性能特點(diǎn)、應用, 以及材料性能的改進(jìn)方法;能夠針對零、部件的性能要求合理選材。具體內容主要包括:
1.工程材料的分類(lèi)及特點(diǎn)。
2.金屬材料組織和性能控制, 包括晶體結構及表達方法、實(shí)際金屬中的晶體缺陷、組織與性能的關(guān)系、金屬的結晶過(guò)程及其控制、合金的相結構與結晶過(guò)程、合金的性能與相圖之間的關(guān)系、鐵碳合金組織與結晶過(guò)程分析、合金元素對鐵碳合金相圖及性能的影響等。
3.塑性變形加工, 包括塑性變形的基本形式與原理、冷加工變形對金屬組織和性能的影響、冷變形金屬在加熱過(guò)程中組織和性能的變化、熱加工變形及其對金屬組織和性能的影響等。
4.鋼的熱處理, 包括熱處理的基本概念與分類(lèi)、鋼在加熱時(shí)的組織和性能變化、鋼在冷卻時(shí)的組織和性能變化、鋼的退火與正火、鋼的淬火與回火、鋼的表面熱處理、熱處理新技術(shù)與新工藝等。
5.常用金屬材料, 包括合金鋼、鑄鐵、鑄鋼、非鐵合金等常用金屬材料的成分、組織、熱處理工藝、性能及其應用。
6.常用非金屬材料, 包括工程塑料、常用陶瓷、橡膠、復合材料等。
7.機械零件的失效分析與選材, 包括機械零件的服役條件與失效形式分析、機械零件選材的基本原則與步驟、典型機械零件與常用工具的選材過(guò)程與實(shí)例。
二 課程現狀及建設思路
(一)課程現狀
“機械工程材料”課程是一門(mén)理論性和實(shí)踐性均較強的課程, 既強調知識的綜合性、實(shí)用性, 又強調創(chuàng )新能力、綜合分析和解決生產(chǎn)實(shí)踐問(wèn)題的能力,這也是“卓越工程師”培養計劃所要求的, 但現在的教學(xué)并沒(méi)有達到這一目的, 存在的主要問(wèn)題包括:
1.現有課程內容體系是建立在知識的系統性和完整性之上的, 在知識點(diǎn)的選擇和安排上沒(méi)有脫離傳統的教學(xué)理念, 新材料、新技術(shù)、新工藝方面知識點(diǎn)增加緩慢, 所用教材的知識內容體系的創(chuàng )新性不夠, 沒(méi)有體現“卓越工程師”培養計劃中所要求的“能力”主線(xiàn), 與生產(chǎn)實(shí)際要求的課程內容或知識點(diǎn)的編排存在一定的差距。
2.現有課程實(shí)驗教學(xué)內容中驗證性實(shí)驗和演示性實(shí)驗內容仍然偏多, 單個(gè)實(shí)驗項目所涉獵的知識點(diǎn)比較單一, 實(shí)驗中學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握上只限于幾個(gè)相對孤立的知識點(diǎn), 學(xué)生自己動(dòng)手和動(dòng)腦思考的機會(huì )仍顯不足, 缺乏對各知識點(diǎn)之間的相互貫通,無(wú)法通過(guò)實(shí)驗悟出材料的成分、組織狀態(tài)、熱處理工藝、力學(xué)性能和實(shí)際應用之間的內在聯(lián)系, 更無(wú)法將所學(xué)習的知識點(diǎn)與分析、解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題相聯(lián)系,限制了學(xué)生的創(chuàng )新思維和動(dòng)手能力的培養[ 2] 。
3.在本課程的教學(xué)實(shí)踐中, 不但要求學(xué)生能夠掌握材料的性能、熱處理工藝、選用原則和方法, 還要求學(xué)生能夠掌握毛坯成型和加工工藝方法等, 學(xué)習中雖然有金工實(shí)訓、生產(chǎn)實(shí)習、機械設計課程設計等教學(xué)環(huán)節相配合, 但相互之間沒(méi)有完全協(xié)調一致,特別是沒(méi)有與生產(chǎn)實(shí)踐完全融為一體;在實(shí)訓的內容安排上, 對理論教學(xué)內容的涵蓋面較小, 而且沒(méi)有具體考慮專(zhuān)業(yè)的學(xué)習內容和學(xué)習特點(diǎn), 針對性不明顯, 無(wú)法形成完整的知識應用體系, 不是真題真做,與實(shí)際生產(chǎn)環(huán)節存在一定的差距, 基本素質(zhì)訓練不到位。
4.現行的課程教學(xué)內容和所使用的教材, 雖然積累了一定的前期課程改革和課程建設成果, 但在很大程度上仍保留著(zhù)傳統的課程內容體系, 又限于課時(shí)安排和教學(xué)大綱的限制, 靈活性不足, 缺少學(xué)生自主的研究性學(xué)習內容和訓練環(huán)節, 加之學(xué)生主動(dòng)學(xué)習的積極性不高, 使得學(xué)習效果不理想, 即“能力”的培養方面比較欠缺。
(二)課程建設思路
以“卓越工程師”培養為目標, 切實(shí)加強課程建設中的“能力”培養, 突出與生產(chǎn)實(shí)踐的緊密融合。主要建設思路如下:
1.根據“機械工程材料”省級精品課程的建設規劃, 緊密結合“卓越工程師”培養計劃對本課程提出的基本要求, 在深入調研的基礎上, 根據機械類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的就業(yè)領(lǐng)域以及課程課時(shí)等條件要求, 制訂出新的教學(xué)大綱和實(shí)驗教學(xué)大綱;從“能力”培養出發(fā), 合理安排理論教學(xué)內容和實(shí)驗教學(xué)內容。
2.根據教學(xué)需求不斷改革教學(xué)方法與教學(xué)手段。針對“機械工程材料”課程理論性和實(shí)踐性均較強的特點(diǎn), 應注重教學(xué)內容的精選, 著(zhù)重講清“問(wèn)題是什么”、“問(wèn)題的背景是什么”、“問(wèn)題的性質(zhì)是什么”、“問(wèn)題的解決方法是什么”等內容, 給學(xué)生留有一定的思維空間, 活躍學(xué)生的學(xué)術(shù)思想, 并充分利用現代教育技術(shù), 實(shí)現教學(xué)方法和教學(xué)手段的現代化, 深入開(kāi)展大學(xué)生的研究性學(xué)習, 為激發(fā)其獨立思維和創(chuàng )新精神提供有利條件。
3.根據機械類(lèi)專(zhuān)業(yè)“卓越工程師”培養計劃的基本要求, 結合省級精品課程的建設規劃和校級教改課題的主要任務(wù)要求, 按照“機械工程材料”課程教學(xué)大綱的基本精神, 積極開(kāi)展教材建設, 在合理安排“卓越工程師”培養計劃所要求的基本知識點(diǎn)以外, 將在“能力”培養上有所突破, 特別是將增加基本知識點(diǎn)的問(wèn)題與解答、材料的選用舉例與工藝路線(xiàn)分析、以及與生產(chǎn)實(shí)際緊密融合的綜合應用等方面。
4.根據“能力”培養的基本目標, 進(jìn)一步加大實(shí)驗教學(xué)的改革力度, 去除已有相對落伍的實(shí)驗項目,更新和改造符合“能力”培養目標要求的實(shí)驗項目,使之成為綜合性和設計性實(shí)驗項目, 同時(shí)根據“機械工程材料”省級精品課程的建設目標, 新建一些實(shí)驗設備先進(jìn)、實(shí)驗水平高、與生產(chǎn)實(shí)踐結合緊密的新實(shí)驗項目, 以滿(mǎn)足課程建設的實(shí)際需要。
三 課程建設與教學(xué)改革
課程建設是一項長(cháng)期而艱巨的工作, 需要不懈的努力和不斷的改革, 才能取得良好的效果�！皺C械工程材料”課程建設自2006年校級精品課程建設立項以來(lái), 課程組成員進(jìn)行了一系列的建設工作, 并配套完成了3項相關(guān)省級、校級教改課題的研究, 取得了系列教研成果, 并在課程建設中加以推廣應用,2009年順利通過(guò)了校級精品課程的評估驗收, 同年被評審為省級精品課程, 另有2項校級教改課題獲得立項資助。
(一)教學(xué)內容更新
自2009年本課程省級精品課程立項以來(lái), 結合當前高等教育的改革形勢和“卓越工程師”培養計劃的目標要求, 組織課程組成員進(jìn)行了廣泛的調研,聯(lián)系或走訪(fǎng)了近20家用人單位, 收集意見(jiàn)和建議,了解其對本課程教學(xué)內容的需要, 并查閱了國內外15所同類(lèi)院校本課程的相關(guān)教學(xué)資料, 組織了6次課程組全體成員參加的課程建設研討會(huì )。通過(guò)調研、查閱資料、研討會(huì )等一系列活動(dòng), 明確了課程建設的基本目標和任務(wù), 統一了思想認識, 在充分討論和多次修改的基礎上, 強化了教學(xué)內容的先進(jìn)性和應用性, 形成了本課程以“能力”培養為中心的建設目標, 制訂了課程教學(xué)大綱、實(shí)驗教學(xué)大綱和質(zhì)量標準, 明確了教學(xué)內容和重要知識點(diǎn), 形成了新的教學(xué)內容體系。
(二)教學(xué)方法和教學(xué)手段改革
“機械工程材料”課程涉及的學(xué)科知識廣、概念多、跨度大、難理解, 為了在規定的教學(xué)時(shí)數內提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果, 必須對教學(xué)方法和教學(xué)手段進(jìn)行改革。
1.明確教學(xué)目標, 緊密聯(lián)系實(shí)際, 活躍課堂氣氛, 培養學(xué)習興趣。教育心理學(xué)家認為, 濃厚的學(xué)習興趣是掌握科學(xué)文化知識的重要條件, 所以在教學(xué)中應采取靈活多樣的教學(xué)方法, 努力培養學(xué)生的學(xué)習興趣。例如, 在講授第一次課時(shí), 應首先結合當前社會(huì )的發(fā)展趨勢、工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)、材料的發(fā)展歷史等學(xué)生熟知且感興趣的話(huà)題, 通過(guò)相互交流引入課程內容, 并強調本課程在機械類(lèi)專(zhuān)業(yè)以后的學(xué)習和工作中的作用, 讓學(xué)生在輕松、愉快的交流過(guò)程中,認識到本課程的意義, 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習積極性和主動(dòng)性。
2.由于時(shí)代的日益進(jìn)步、知識的不斷積累, 要求在有限的教學(xué)時(shí)數內, 給學(xué)生傳授盡可能多的課程知識, 因此必須要打破教師講、學(xué)生聽(tīng)的傳統教學(xué)方法, 而采用啟發(fā)、引導、互動(dòng)、對比等多樣化、相結合的方法組織教學(xué), 最大限度地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣,增加學(xué)生的參與機會(huì ), 提高學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性。通過(guò)工程實(shí)踐應用的實(shí)例豐富教學(xué)內容, 體現課程的基本理論知識與工程實(shí)踐之間的內在聯(lián)系。例如,在講解零件的熱處理工藝時(shí), 可根據學(xué)生在金工實(shí)習中見(jiàn)過(guò)的零件進(jìn)行講解, 啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考問(wèn)題并尋找解決辦法, 使學(xué)生獲得知識的方式由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)。
3.對于本課程中看不見(jiàn)、摸不著(zhù)的知識點(diǎn)(如晶體結構), 則應采用板書(shū)畫(huà)圖、模型和多媒體等多種手段相結合的方式組織教學(xué), 增加課堂教學(xué)的信息量, 提高教學(xué)效果。合理運用多媒體教學(xué)素材, 使抽象概念形象化、微觀(guān)物體宏觀(guān)化、不可見(jiàn)現象可見(jiàn)化、復雜過(guò)程簡(jiǎn)單化、枯燥的知識生動(dòng)化, 充分調動(dòng)學(xué)生的學(xué)習積極性。同時(shí), 還可以充分利用校園網(wǎng)絡(luò )資源進(jìn)行知識的補充和課后答疑, 強化課后的知識復習, 補充課外知識, 拓寬學(xué)生的知識面, 加強師生之間的交流。
4.努力培養學(xué)生的自主學(xué)習和研究性學(xué)習能力。隨著(zhù)科技的發(fā)展和社會(huì )的進(jìn)步, 科學(xué)知識的積累日益豐富, 要學(xué)習的知識很多, 而大學(xué)生正處于掌握知識的黃金期, 具有學(xué)習知識、掌握技能、分析和解決問(wèn)題的渴求, 在這個(gè)時(shí)期應積極引導學(xué)生開(kāi)展自主學(xué)習和研究性學(xué)習, 給他們創(chuàng )造一個(gè)良好的學(xué)習環(huán)境和氛圍, 并給予一定的幫助和指導, 結合課程教學(xué)內容, 協(xié)助他們參與大學(xué)生科技創(chuàng )新、大學(xué)生創(chuàng )新實(shí)驗和大學(xué)生挑戰杯競賽等課外科技活動(dòng), 延續課堂教學(xué), 提高學(xué)習效果。
(三)實(shí)驗教學(xué)改革
“機械工程材料”課程包含有一定數量的實(shí)驗教學(xué)項目�？萍嫉陌l(fā)展和社會(huì )的進(jìn)步, 要求對已有的實(shí)驗項目進(jìn)行更新, 并且要不斷地優(yōu)化和新增實(shí)驗項目, 特別需要增加在知識掌握、實(shí)踐應用和創(chuàng )新能力培養方面有重要作用的綜合型、設計型、研究創(chuàng )新型實(shí)驗項目。在以往實(shí)驗教學(xué)改革的基礎上, 將在設計型和研究創(chuàng )新型實(shí)驗項目上多下功夫, 通過(guò)開(kāi)拓新的實(shí)驗內容、引進(jìn)新的實(shí)驗裝置和實(shí)驗設備,設置一定數量的新實(shí)驗項目, 力爭使本課程的實(shí)驗教學(xué)時(shí)數達到課程教學(xué)總時(shí)數的20%。同時(shí), 進(jìn)一步完善全開(kāi)放的實(shí)驗教學(xué)模式, 充分利用校園網(wǎng)絡(luò )資源, 采用課內與課外結合、必修與選修結合、規定項目和自擬項目結合的方式, 強化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節, 提高實(shí)驗教學(xué)的質(zhì)量, 培養學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和創(chuàng )新能力。
(四)教材建設
教材是學(xué)生學(xué)習中的重要參考書(shū), 也是教師講課的主要依據之一, 但“機械工程材料”教材的版本繁多、有深有淺, 有的注重理論性和系統性, 有的注重實(shí)踐環(huán)節, 在教材的選用上總是存在著(zhù)或多或少的不足。特別是應用型本科教材, 各版本之間、各院校之間差別更大。針對這種現狀, 在“機械工程材料”課程被列為2006 年校級精品課程以后, 根據我校的人才培養定位和本課程的建設規劃, 主編并公開(kāi)出版了《機械工程材料基礎》和《機械基礎實(shí)驗》教材, 是以應用型本科人才培養為目標, 重點(diǎn)突出實(shí)際應用能力和創(chuàng )新能力的培養, 特別是在機械零件的選材、加工工藝路線(xiàn)制訂、熱處理工藝選擇與技術(shù)條件標注、毛坯的生產(chǎn)及選擇等方面與生產(chǎn)實(shí)踐聯(lián)系緊密, 而且有相應的實(shí)驗教材相配套, 已連續使用4屆, 是校級精品課程的主要建設成果之一, 使用效果反映較好。
2009年“機械工程材料”課程被確定為省級精品課程, 同時(shí), “材料類(lèi)課程群建設與教學(xué)改革”成為2009年度湖南工程學(xué)院校級重點(diǎn)立項資助課題,“材料類(lèi)課程實(shí)際教學(xué)研究與實(shí)踐”成為2009 年度校級一般立項資助課題。為了進(jìn)一步建設好“機械工程材料”省級精品課程, 加強材料類(lèi)課程群建設,我們在原有教材的基礎上, 進(jìn)行了深入的總結和研究, 經(jīng)過(guò)多方調研和編寫(xiě)組成員的多次討論, 擬定了新的教材編寫(xiě)了新的大綱, 并聯(lián)合省內的幾所普通高校進(jìn)行了研討, 確定了以“能力”培養為中心的基本目標, 符合“卓越工程師”培養計劃的基本要求,本教材將在2010年度公開(kāi)出版, 同時(shí)結合我校材料成型工藝與質(zhì)量控制實(shí)驗中心部省共建實(shí)驗室建設項目的實(shí)施, 重新編寫(xiě)相配套的實(shí)驗教材, 以滿(mǎn)足課程建設的需要。
四 結束語(yǔ)
通過(guò)“機械工程材料”精品課程建設、教材建設和教學(xué)改革, 有效地改善了本課程的教學(xué)條件, 使學(xué)生的學(xué)習積極性和主動(dòng)性有了較大提高, 綜合分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力培養環(huán)節得到了進(jìn)一步加強, 收到了良好的教學(xué)效果。
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