基于“卓越計劃”的工程材料及熱處理課程改革

李蓉+陳志平+張巨勇

摘 要 針對“卓越計劃”的人才培養目標，發現工程材料及熱處理課程現有教學模式的不足，本文提出了基于“卓越計劃”的工程材料及熱處理課程改革。針對目前突出的教學問題，本文分別闡述了改革目標、思路、內容與實現方式。教學實踐證明，該課程教學改革可以較好地解決理論與實踐相結合的緊密關系，對培養卓越機械工程師具有重要意義。

關鍵詞 卓越計劃 工程材料 熱處理

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

Engineering Materials and Heat Treatment

Curriculum Reform Based on "Excellence"

LI Rong， CHEN Zhiping， ZHANG Juyong

（School of Mechanical Engineering， Hangzhou Dianzi University， Hangzhou， Zhejiang 310018）

Abstract For the "Excellence" talent training objectives， found insufficient engineering courses existing teaching materials and heat treatment model， this paper presents engineering materials based on the "Excellence" and the heat treatment of curriculum reform. Aiming at the problem of outstanding teaching， this paper describes the objectives of the reform， ideas， content and implementation. Teaching practice shows that the teaching reform can solve the close relationship between theory and practice，has great importance to develop excellent mechanical engineers.

Key words excellence； engineering materials； heat treatment

1 杭州電子科技大學工程材料及熱處理教學狀況

前兩年，“工程材料及熱加工”課程在教學計劃中沒有區分“卓越計劃”與非卓越計劃，所有學生一起聽課，所不同的是“卓越計劃”的學生在大四時直接進入與學校對接的幾個企業中進行為其一年的實習。

其中，對接企業“吉利汽車制造集團寧波基地”的技術部門在與我院交流座談中就明確指出：一線實習的學生對汽車生產過程中涉及的材料不夠熟悉，總是局限在碳鋼、鑄鐵、鋁合金幾大類金屬材料。實際汽車生產過程中這些材料的比重不超過50%，遠遠小于學生們的預期設想。尤其是汽車內飾方面，所涉及的材料幾乎全都不是金屬類，具體該選用什么樣的高分子材料、復合材料來完成汽車內飾部件的制造，學生對此幾乎處于陌生的狀態。在這樣的材料知識基礎上，要求一線實習的學生快速、準確地理解生產線的流程及工藝要求，相對比較困難，需要企業重新投入現場教學與引導的人力與物力。由于“卓越計劃”的學生在企業實習的模式中是直接“一人一崗”的形式，無法快速融入生產線流程，無疑將降低企業的效率。作為市場競爭者的企業，希望通過大學培養的機械類學生具備更廣泛的機械材料、加工工藝知識，進入企業實習能夠快速進入崗位。在與對接企業的技術部門、生產線上帶領學生的師傅的座談過程中發現：生產實習的學生普遍對于機械工程材料的認識僅僅局限于若干種金屬材料，對實際生產線上所涉及的工程材料、工藝過程相對陌生，典型表現為理論與實際相脫離，主要包括如下：

（1）現有課程內容體系在新型材料知識點的選擇和安排上沒有脫離傳統的教學理念。（2）“卓越計劃”班級的實驗環節安排滯后，不能與課堂教學同步，影響學生對知識點的理解與印象。（3）學生對課程的學習還停留在記憶背誦的階段，對所學知識內容認識不夠，應用能力偏低。

2 改革理念、思路及目標

課程改革理念、建設思路與目標如下：（1）針對卓越計劃學生的實踐性強特點，課堂中強調以企業典型應用為載體，實現以實例項目為導向的教學模式。以“帝豪EC7模具工藝的改進”為載體，將學習過程轉化為“企業現場情景的再現”，實現 “將理論知識轉化為專業技能” 的學習目標。（2）將工程中的典型案例引入教學內容，并借助教師的引導、學生的動手實踐和課堂討論，使學生掌握工程材料與熱處理的思路和基本方法；提高學生分析問題和綜合設計的能力。（3）提出復合材料的有限元研究觀念，引入教師在研項目，帶領學生進入科研實踐，掌握分解任務、各個擊破的解決問題方法。為學生今后可能的科研需求打下堅實的基礎。（4）培養團隊協作精神，形成良好的職業能力和職業素養。分組進行教學，按組分配任務，進行討論、查閱資料、分工合作，培養團隊協作精神。（5）強化能力、過程考核，提高學生的學習興趣。采取實踐考核與理論考核相互結合，形式上做到有機統一、相互滲透。

3 課程改革內容

首先，對于基本知識方面，要求學生掌握晶體結構與結晶、金屬的塑性變形、相圖、鐵碳合金、鋼的熱處理、合金鋼、鑄鐵、有色金屬、非金屬材料及工程材料等基本知識點，結合學校現有實驗設施完成基本的實驗環節，考核方式以章節考試為主。

其次，增加案例實踐環節。主要結合我校“卓越計劃”的合作單位——寧波吉利汽車公司的工廠實例，如“6 在焊點質量改進中的應用”、“帝豪EC7模具工藝的改進”、“鼓式制動器及其蹄片切削機設計”等實際工藝環節，展開案例型教學，考核方式以個人實踐考核的形式為主。endprint

最后，結合教師的科研項目，提升自主學習能力、增加團隊合作能力。以大家感興趣的神舟十號、嫦娥三號、“玉兔號”月球車等項目對材料與工藝的展開，充分激發學生對工程材料的興趣，鼓勵學生自主調研、通力合作解決問題。在實際項目學習中普及“有限元分析”方法在復合材料設計理念中的科研思想，開闊學生的科研視角。考核方式以團隊式的論文報告為主。

基于以上課改內容，結合教改理念、思路、目標，可以解決課堂教學中以下問題：（1）普遍認為本課程“學而無用”——加強學生對課程的宏觀認識。老師在講解過程中，一定要把握好宏觀與微觀，既能把復雜問題簡單化，也能把簡單的現象上升到科學的深度。（2）枯燥的學習方式——把課程內容生活化、簡單化變。將專業的知識點與日常生活做人做事的道理相掛鉤。比如，在講述晶體缺陷時候，就讓學生知道：第一，完美的晶體是不存在的，晶體一定存在缺陷；第二，晶體缺陷不一定是缺點，在工程上有其用武之地。這和現實中的做人十分相似，人無完人，每個人都有缺點；但是人的缺點不是永遠都是缺點，在某些場合缺點是可以變成優點的。（3）重點知識的掌握——以點帶面，用簡單的思路來講述復雜的道理。根據知識點的連貫性，把基礎知識講清楚，然后逐步延伸。比如，鐵碳相圖是本課程的一個重點和難點，包括共晶相圖和共析相圖等，而共晶相圖和共析相圖的基礎都是勻晶相圖。（4）相關知識容易遺忘——通過滲透材料科技史的方法強化印像。以科技史的形式給學生講解，穿插一些材料軼事以及一些小典故，強化學生記憶、增加學習樂趣。比如，在講解同素異構體的時候，增加1867年冬天俄國軍衣紐扣失蹤謎案，然后再講科學家從該案件中發現了錫的同素異構現象，此后人們又陸續發現了其他金屬材料也有類似的情況。通過這樣的講解后學生對同素異構體的認識更深刻，更貼近生活。

4 總結

通過我們為期近一年的課堂實踐，發現在工程材料及熱處理課程教學過程中實施“卓越工程師培養計劃”的相關改革，對提示我校機械工程人才培養質量，促進我校工程教育，實現培養學校與企業“零對接”需求的卓越機械工程師預備人才具有重要的現實意義。

基金項目：本文為杭州電子科技大學2013年度高等教育研究課題（No. ZC1301）、杭州電子科技大學機械工程學院2013年本科教學質量工程項目（No. 2013-5）、杭州電子科技大學機械工程學院師范中心2012年度教改項目的專項論文

參考文獻

[1] 高為國，董麗君，吳安如.基于卓越工程師培養的“機械工程材料”課程建設[J].湖南工程學院學報學報，2010.20（3）：74-77.

[2] 陳國金.工科類大學生創新教學實踐[J].實驗室研究與探索，2010（3）.

[3] 紀華剛.卓越計劃校企聯合機制的研究與實踐[J].長春工業大學學報（高教研究版），2011（9）.endprint