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試論基于卓越工程師培養(yǎng)的“機械工程材料”課程建設(shè)論文
一 針對“卓越工程師”培養(yǎng)計劃提出的教學基本要求
“卓越工程師”培養(yǎng)計劃是教育部2009年推出的一項重大的教育改革試點項目, 旨在為培養(yǎng)工科專業(yè)本科層次、碩士層次和博士層次學生提出其應(yīng)達到的知識、能力與素質(zhì)的專業(yè)要求。借鑒世界先進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, 通過教育和行業(yè)、高校和企業(yè)的密切合作, 以實際工程為背景, 以工程技術(shù)為主線,著力提高學生的工程意識、工程素質(zhì)和工程實踐能力, 培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)企業(yè)發(fā)展需要的多種類型的優(yōu)秀工程師。
根據(jù)“卓越工程師”培養(yǎng)計劃的目的要求, 結(jié)合“卓越工程師”培養(yǎng)計劃通用標準、“卓越工程師”培養(yǎng)計劃機械行業(yè)標準和“卓越工程師”培養(yǎng)計劃學校培養(yǎng)標準, 針對機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)學生必修的“機械工程材料”課程提出了相應(yīng)的教學基本要求, 主要是掌握常用工程材料的種類、性能特點、應(yīng)用, 以及材料性能的改進方法;能夠針對零、部件的性能要求合理選材。具體內(nèi)容主要包括:
1.工程材料的分類及特點。
2.金屬材料組織和性能控制, 包括晶體結(jié)構(gòu)及表達方法、實際金屬中的晶體缺陷、組織與性能的關(guān)系、金屬的結(jié)晶過程及其控制、合金的相結(jié)構(gòu)與結(jié)晶過程、合金的性能與相圖之間的關(guān)系、鐵碳合金組織與結(jié)晶過程分析、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、鋼在加熱時的組織和性能變化、鋼在冷卻時的組織和性能變化、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(yīng)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程與實例。
二 課程現(xiàn)狀及建設(shè)思路
(一)課程現(xiàn)狀
“機械工程材料”課程是一門理論性和實踐性均較強的課程, 既強調(diào)知識的綜合性、實用性, 又強調(diào)創(chuàng)新能力、綜合分析和解決生產(chǎn)實踐問題的能力,這也是“卓越工程師”培養(yǎng)計劃所要求的, 但現(xiàn)在的教學并沒有達到這一目的, 存在的主要問題包括:
1.現(xiàn)有課程內(nèi)容體系是建立在知識的系統(tǒng)性和完整性之上的, 在知識點的選擇和安排上沒有脫離傳統(tǒng)的教學理念, 新材料、新技術(shù)、新工藝方面知識點增加緩慢, 所用教材的知識內(nèi)容體系的創(chuàng)新性不夠, 沒有體現(xiàn)“卓越工程師”培養(yǎng)計劃中所要求的“能力”主線, 與生產(chǎn)實際要求的課程內(nèi)容或知識點的編排存在一定的差距。
2.現(xiàn)有課程實驗教學內(nèi)容中驗證性實驗和演示性實驗內(nèi)容仍然偏多, 單個實驗項目所涉獵的知識點比較單一, 實驗中學生對知識點的掌握上只限于幾個相對孤立的知識點, 學生自己動手和動腦思考的機會仍顯不足, 缺乏對各知識點之間的相互貫通,無法通過實驗悟出材料的成分、組織狀態(tài)、熱處理工藝、力學性能和實際應(yīng)用之間的內(nèi)在聯(lián)系, 更無法將所學習的知識點與分析、解決生產(chǎn)實際問題相聯(lián)系,限制了學生的創(chuàng)新思維和動手能力的培養(yǎng)[ 2] 。
3.在本課程的教學實踐中, 不但要求學生能夠掌握材料的性能、熱處理工藝、選用原則和方法, 還要求學生能夠掌握毛坯成型和加工工藝方法等, 學習中雖然有金工實訓、生產(chǎn)實習、機械設(shè)計課程設(shè)計等教學環(huán)節(jié)相配合, 但相互之間沒有完全協(xié)調(diào)一致,特別是沒有與生產(chǎn)實踐完全融為一體;在實訓的內(nèi)容安排上, 對理論教學內(nèi)容的涵蓋面較小, 而且沒有具體考慮專業(yè)的學習內(nèi)容和學習特點, 針對性不明顯, 無法形成完整的知識應(yīng)用體系, 不是真題真做,與實際生產(chǎn)環(huán)節(jié)存在一定的差距, 基本素質(zhì)訓練不到位。
4.現(xiàn)行的課程教學內(nèi)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(shè)成果, 但在很大程度上仍保留著傳統(tǒng)的課程內(nèi)容體系, 又限于課時安排和教學大綱的限制, 靈活性不足, 缺少學生自主的研究性學習內(nèi)容和訓練環(huán)節(jié), 加之學生主動學習的積極性不高, 使得學習效果不理想, 即“能力”的培養(yǎng)方面比較欠缺。
(二)課程建設(shè)思路
以“卓越工程師”培養(yǎng)為目標, 切實加強課程建設(shè)中的“能力”培養(yǎng), 突出與生產(chǎn)實踐的緊密融合。主要建設(shè)思路如下:
1.根據(jù)“機械工程材料”省級精品課程的建設(shè)規(guī)劃, 緊密結(jié)合“卓越工程師”培養(yǎng)計劃對本課程提出的基本要求, 在深入調(diào)研的基礎(chǔ)上, 根據(jù)機械類專業(yè)學生的就業(yè)領(lǐng)域以及課程課時等條件要求, 制訂出新的教學大綱和實驗教學大綱;從“能力”培養(yǎng)出發(fā), 合理安排理論教學內(nèi)容和實驗教學內(nèi)容。
2.根據(jù)教學需求不斷改革教學方法與教學手段。針對“機械工程材料”課程理論性和實踐性均較強的特點, 應(yīng)注重教學內(nèi)容的精選, 著重講清“問題是什么”、“問題的背景是什么”、“問題的性質(zhì)是什么”、“問題的解決方法是什么”等內(nèi)容, 給學生留有一定的思維空間, 活躍學生的學術(shù)思想, 并充分利用現(xiàn)代教育技術(shù), 實現(xiàn)教學方法和教學手段的現(xiàn)代化, 深入開展大學生的研究性學習, 為激發(fā)其獨立思維和創(chuàng)新精神提供有利條件。
3.根據(jù)機械類專業(yè)“卓越工程師”培養(yǎng)計劃的基本要求, 結(jié)合省級精品課程的建設(shè)規(guī)劃和校級教改課題的主要任務(wù)要求, 按照“機械工程材料”課程教學大綱的基本精神, 積極開展教材建設(shè), 在合理安排“卓越工程師”培養(yǎng)計劃所要求的基本知識點以外, 將在“能力”培養(yǎng)上有所突破, 特別是將增加基本知識點的問題與解答、材料的選用舉例與工藝路線分析、以及與生產(chǎn)實際緊密融合的綜合應(yīng)用等方面。
4.根據(jù)“能力”培養(yǎng)的基本目標, 進一步加大實驗教學的改革力度, 去除已有相對落伍的實驗項目,更新和改造符合“能力”培養(yǎng)目標要求的實驗項目,使之成為綜合性和設(shè)計性實驗項目, 同時根據(jù)“機械工程材料”省級精品課程的建設(shè)目標, 新建一些實驗設(shè)備先進、實驗水平高、與生產(chǎn)實踐結(jié)合緊密的新實驗項目, 以滿足課程建設(shè)的實際需要。
三 課程建設(shè)與教學改革
課程建設(shè)是一項長期而艱巨的工作, 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(shè)自2006年校級精品課程建設(shè)立項以來, 課程組成員進行了一系列的建設(shè)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(shè)中加以推廣應(yīng)用,2009年順利通過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)教學內(nèi)容更新
自2009年本課程省級精品課程立項以來, 結(jié)合當前高等教育的改革形勢和“卓越工程師”培養(yǎng)計劃的目標要求, 組織課程組成員進行了廣泛的調(diào)研,聯(lián)系或走訪了近20家用人單位, 收集意見和建議,了解其對本課程教學內(nèi)容的需要, 并查閱了國內(nèi)外15所同類院校本課程的相關(guān)教學資料, 組織了6次課程組全體成員參加的課程建設(shè)研討會。通過調(diào)研、查閱資料、研討會等一系列活動, 明確了課程建設(shè)的基本目標和任務(wù), 統(tǒng)一了思想認識, 在充分討論和多次修改的基礎(chǔ)上, 強化了教學內(nèi)容的先進性和應(yīng)用性, 形成了本課程以“能力”培養(yǎng)為中心的建設(shè)目標, 制訂了課程教學大綱、實驗教學大綱和質(zhì)量標準, 明確了教學內(nèi)容和重要知識點, 形成了新的教學內(nèi)容體系。
(二)教學方法和教學手段改革
“機械工程材料”課程涉及的學科知識廣、概念多、跨度大、難理解, 為了在規(guī)定的教學時數(shù)內(nèi)提高教學質(zhì)量和教學效果, 必須對教學方法和教學手段進行改革。
1.明確教學目標, 緊密聯(lián)系實際, 活躍課堂氣氛, 培養(yǎng)學習興趣。教育心理學家認為, 濃厚的學習興趣是掌握科學文化知識的重要條件, 所以在教學中應(yīng)采取靈活多樣的教學方法, 努力培養(yǎng)學生的學習興趣。例如, 在講授第一次課時, 應(yīng)首先結(jié)合當前社會的發(fā)展趨勢、工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)、材料的發(fā)展歷史等學生熟知且感興趣的話題, 通過相互交流引入課程內(nèi)容, 并強調(diào)本課程在機械類專業(yè)以后的學習和工作中的作用, 讓學生在輕松、愉快的交流過程中,認識到本課程的意義, 激發(fā)學生的學習積極性和主動性。
2.由于時代的日益進步、知識的不斷積累, 要求在有限的教學時數(shù)內(nèi), 給學生傳授盡可能多的課程知識, 因此必須要打破教師講、學生聽的傳統(tǒng)教學方法, 而采用啟發(fā)、引導、互動、對比等多樣化、相結(jié)合的方法組織教學, 最大限度地激發(fā)學生的學習興趣,增加學生的參與機會, 提高學生的主觀能動性。通過工程實踐應(yīng)用的實例豐富教學內(nèi)容, 體現(xiàn)課程的基本理論知識與工程實踐之間的內(nèi)在聯(lián)系。例如,在講解零件的熱處理工藝時, 可根據(jù)學生在金工實習中見過的零件進行講解, 啟發(fā)學生主動思考問題并尋找解決辦法, 使學生獲得知識的方式由被動變?yōu)橹鲃印?/p>
3.對于本課程中看不見、摸不著的知識點(如晶體結(jié)構(gòu)), 則應(yīng)采用板書畫圖、模型和多媒體等多種手段相結(jié)合的方式組織教學, 增加課堂教學的信息量, 提高教學效果。合理運用多媒體教學素材, 使抽象概念形象化、微觀物體宏觀化、不可見現(xiàn)象可見化、復雜過程簡單化、枯燥的知識生動化, 充分調(diào)動學生的學習積極性。同時, 還可以充分利用校園網(wǎng)絡(luò)資源進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, 拓寬學生的知識面, 加強師生之間的交流。
4.努力培養(yǎng)學生的自主學習和研究性學習能力。隨著科技的發(fā)展和社會的進步, 科學知識的積累日益豐富, 要學習的知識很多, 而大學生正處于掌握知識的黃金期, 具有學習知識、掌握技能、分析和解決問題的渴求, 在這個時期應(yīng)積極引導學生開展自主學習和研究性學習, 給他們創(chuàng)造一個良好的學習環(huán)境和氛圍, 并給予一定的幫助和指導, 結(jié)合課程教學內(nèi)容, 協(xié)助他們參與大學生科技創(chuàng)新、大學生創(chuàng)新實驗和大學生挑戰(zhàn)杯競賽等課外科技活動, 延續(xù)課堂教學, 提高學習效果。
(三)實驗教學改革
“機械工程材料”課程包含有一定數(shù)量的實驗教學項目�？萍嫉陌l(fā)展和社會的進步, 要求對已有的實驗項目進行更新, 并且要不斷地優(yōu)化和新增實驗項目, 特別需要增加在知識掌握、實踐應(yīng)用和創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面有重要作用的綜合型、設(shè)計型、研究創(chuàng)新型實驗項目。在以往實驗教學改革的基礎(chǔ)上, 將在設(shè)計型和研究創(chuàng)新型實驗項目上多下功夫, 通過開拓新的實驗內(nèi)容、引進新的實驗裝置和實驗設(shè)備,設(shè)置一定數(shù)量的新實驗項目, 力爭使本課程的實驗教學時數(shù)達到課程教學總時數(shù)的20%。同時, 進一步完善全開放的實驗教學模式, 充分利用校園網(wǎng)絡(luò)資源, 采用課內(nèi)與課外結(jié)合、必修與選修結(jié)合、規(guī)定項目和自擬項目結(jié)合的方式, 強化實踐教學環(huán)節(jié), 提高實驗教學的質(zhì)量, 培養(yǎng)學生的實際動手能力和創(chuàng)新能力。
(四)教材建設(shè)
教材是學生學習中的重要參考書, 也是教師講課的主要依據(jù)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(tǒng)性, 有的注重實踐環(huán)節(jié), 在教材的選用上總是存在著或多或少的不足。特別是應(yīng)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(xiàn)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(jù)我校的人才培養(yǎng)定位和本課程的建設(shè)規(guī)劃, 主編并公開出版了《機械工程材料基礎(chǔ)》和《機械基礎(chǔ)實驗》教材, 是以應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)為目標, 重點突出實際應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng), 特別是在機械零件的選材、加工工藝路線制訂、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)實踐聯(lián)系緊密, 而且有相應(yīng)的實驗教材相配套, 已連續(xù)使用4屆, 是校級精品課程的主要建設(shè)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, “材料類課程群建設(shè)與教學改革”成為2009年度湖南工程學院校級重點立項資助課題,“材料類課程實際教學研究與實踐”成為2009 年度校級一般立項資助課題。為了進一步建設(shè)好“機械工程材料”省級精品課程, 加強材料類課程群建設(shè),我們在原有教材的基礎(chǔ)上, 進行了深入的總結(jié)和研究, 經(jīng)過多方調(diào)研和編寫組成員的多次討論, 擬定了新的教材編寫了新的大綱, 并聯(lián)合省內(nèi)的幾所普通高校進行了研討, 確定了以“能力”培養(yǎng)為中心的基本目標, 符合“卓越工程師”培養(yǎng)計劃的基本要求,本教材將在2010年度公開出版, 同時結(jié)合我校材料成型工藝與質(zhì)量控制實驗中心部省共建實驗室建設(shè)項目的實施, 重新編寫相配套的實驗教材, 以滿足課程建設(shè)的需要。
四 結(jié)束語
通過“機械工程材料”精品課程建設(shè)、教材建設(shè)和教學改革, 有效地改善了本課程的教學條件, 使學生的學習積極性和主動性有了較大提高, 綜合分析和解決實際問題的能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)得到了進一步加強, 收到了良好的教學效果。
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