應用型本科焊接技術與工程專業(yè)基礎課教學模式的研究與實踐

王永東 孟君晟 欒亦琳 朱艷 鄭光海

摘要：以材料學院焊接技術與工程專業(yè)的考研課《材料科學基礎》和《焊接冶金學》為研究對象，從教師授課準備和教學實施兩方面探究應用型本科考研專業(yè)課的教學方法。構建分層次教學模式，教學分為兩個級別，主要以“ 應用型 ”培養(yǎng)為主要目標，輔以考研為次要目標，把學生培養(yǎng)成工程能力突出、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力強、具有良好的職業(yè)道德和團隊精神的應用技術型人才。同時，為培養(yǎng)高層次的專業(yè)人才打下堅實的基礎。

關鍵詞：應用型本科;材料科學基礎;焊接冶金學;分級教學

中圖分類號：G642 ? ? ?文獻標志碼：C ? ? ? ? 文章編號：1001-2003（2021）06-0098-03

DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2021.06.18

0 ? ?前言

黑龍江科技大學2010 年成為黑龍江省特色應用型本科重點建設高校（試點），2019年獲批黑龍江省特色應用型本科示范高校。學校的人才培養(yǎng)目標分為應用技術型和應用研究型。材料學院焊接技術與工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標均為應用技術型，主要是培養(yǎng)工程能力突出、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力強、具有良好的職業(yè)道德和團隊精神的應用技術型人才。材料科學基礎、金屬材料熱處理及焊接冶金學是各門專業(yè)課的主要基礎課，大學期間學好基礎課程對今后專業(yè)課的學習以及工作至關重要。近幾年學院考研率一直維持在20%左右，為了保證考研同學專業(yè)基礎課理論學習更為扎實，區(qū)別于就業(yè)同學偏應用，要求教師授課時候對教學內容進行劃分和補充，對考研同學專業(yè)課的教學模式和方法進行積極探索。

1 研究的主要思路

以應用型人才培養(yǎng)為導向，以OBE教學理念為引導，以能力培養(yǎng)為主線，以強化工程實踐能力、工程設計能力與工程創(chuàng)新能力為核心，重構課程體系和教學內容。在專業(yè)課的教學過程中，以“ 夠用為度、注重應用 ”為指導思想，著重闡明課程的基本理論和基本概念，注重培養(yǎng)理論聯(lián)系實際及工程應用能力。鼓勵學生考研，在授課過程中附加考研題專題講解，講解過程中對于知識點要進行說明，明確指出直接就業(yè)和考研同學對附加知識掌握程度有所不同[1-3]。

2 研究的主要內容

2.1 教學團隊建設，提升教學質量

培養(yǎng)優(yōu)秀學生必須建立一支責任心、業(yè)務能力強、綜合素質高的教學團隊，這就要求教師須關注材料科學發(fā)展的最新動態(tài)，全面了解本學科的前沿及發(fā)展。同時明確工程教育的人才培養(yǎng)目標，加強自身業(yè)務能力，并有為考研學生義務輔導的熱情。

任課教師根據(jù)近幾年焊接專業(yè)學生考研情況，了解相關學校的考研大綱，其中包括初試參考教材、考綱要點以及復試科目及考試要點等相關考研詳細信息。課程組教師授課時應注意與基礎課和其他專業(yè)課程的銜接與配合，做好內容的合理分配。上課重點向學生傳授如何學習理工科專業(yè)課程，培養(yǎng)學生的工程思維方法，重在將理論與實踐相結合以解決工程實際問題。

材料科學基礎和金屬材料熱處理專業(yè)基礎課程是研究生考試初試科目，焊接冶金學為復試科目。三門課內容多，概念多，理論性強，學生普遍反映難度較大。因此在課堂教學中，教學團隊不斷探索改進教學方法，三分之二的時間用于理論講解，三分之一的時間采用課堂討論式翻轉課堂的教學方法引導學生歸納總結。此外，在授課章節(jié)結束后，總結重點難點，檢查學生筆記整理情況，建議學生畫出思維導圖。采用該授課方法后，學生對理論知識的理解更加系統(tǒng)化和條理化。經(jīng)多年的教學改革積累，課題組逐步形成了一支包括專業(yè)建設負責人在內，以高級職稱、博士學位為主體的教學團隊，學校督學和學生評教較好，教學效果優(yōu)良率100%。

2.2 教學內容和方法

在課程體系上，貫徹“ 基礎適度、口徑寬廣、應用為先 ”的課程體系改革原則，以金屬材料為重點，補充高分子材料、復合材料的相關知識點，在材料科學理論抽象知識的介紹上，如晶體中的位錯，堆垛形式和三元相圖立體模型，盡量采用動畫形式體現(xiàn)。教學內容的取舍以“ 精、寬、新、用 ”為原則，從材料科學與工程的基本原理出發(fā)，從宏觀和微觀結構等角度，講解固體材料結構、缺陷及其變化規(guī)律，以及固態(tài)材料的凝固、擴散和相變等。在材料應用方面，結合材料科學的理論內容，介紹相關的新材料、新工藝和新技術，如增材制造、非晶材料的最新進展，使學生系統(tǒng)地理解和掌握材料組成與物質結構的內在聯(lián)系、材料結構與性能間關系，為今后相關專業(yè)課程的學習打下扎實的理論知識基礎。同時，結合焊接專業(yè)的特點，將焊接冶金過程及冶金過程中的不平衡結晶及結晶過程中可能出現(xiàn)的問題合理融入到教學內容中，為后續(xù)焊接專業(yè)基礎課程的學習奠定基礎[4]。

熱處理原理部分主要講述的是鋼在加熱和冷卻過程中的組織轉變規(guī)律，內容繁瑣且比較抽象。在講解過程中結合材料科學基礎理論知識進行思維導圖式講解，結合當今熱點材料進行補充內容：如形狀記憶合金材料在航空航天和醫(yī)療領域的應用，開闊學生們的視野。貝氏體轉變是中溫轉變組織，通過課題組研究貝氏體耐磨鋼的科研成果介紹此部分內容，提高學生的工程應用能力。

鋼的熱處理工藝部分在講解基本熱處理工藝的基礎上，將先進熱處理工藝引進課堂，如可控氣氛熱處理，真空熱處理、感應熱處理和離子氮化熱處理技術，淬火介質和冷卻技術。另外，在教學過程中，盡可能從微信公眾號、期刊網(wǎng)等媒介獲得相關熱處理發(fā)展的最新動態(tài)，進行總結、綜合后融入到相應的章節(jié)中，既保證了教學內容的更新，更能體現(xiàn)與時俱進，也拓寬了學生的視野，為培養(yǎng)學生開拓思維和創(chuàng)新意識奠定了良好的基礎[5]。

焊接冶金學課程重點圍繞焊條熔化-熔滴過渡、熔池形成-化學冶金反應、氣相-金屬作用、熔渣-金屬作用-熔渣對金屬的氧化、合金過渡4個核心問題梳理出相應的知識要點，再結合全國焊接類考研復試大綱補充相應知識點。在焊接材料的基礎講解和應用、焊接接頭的組織和性能以及焊接缺陷及其控制方面結合具體的工程實際案例進行拓展[6]。

2.3 教學模式的定位

根據(jù)應用技術型培養(yǎng)目標采取不同的培養(yǎng)模式，將教學分為兩個層次，主層次以“ 應用技術型 ”培養(yǎng)為目標，著重講解材料科學的基本理論，注重理論聯(lián)系實際，列舉工程案例，改善和提高材料性能的應用能力。輔助層次的教學以考研為目標，按照研究生的考綱要求補充教學內容，或對學校大綱內的內容進行擴展講解，附加考研真題講解，滿足考研學生需求，為這部分學生的進一步深造奠定理論基礎[5]。

2.4 教材選用及課件的制作

材料科學基礎和金屬材料熱處理教材選用普通高等學校“ 十一五 ”國家規(guī)劃教材《金屬學與熱處理（第3版）》 （崔忠圻、覃耀春編著）。焊接冶金學教材選用高等教務“ 十三五 ”重點規(guī)劃教材《焊接冶金學-材料焊接性（第2版）》 （李亞江編著）、《焊接冶金學-基本原理》 （杜則裕編著）。

本校學生考研學校主要為哈爾濱工業(yè)大學、哈爾濱工程大學、北京科技大學、南京航空航天大學、四川大學等。哈爾濱工業(yè)大學和四川大學研究生入學考試專業(yè)課即為崔忠圻老師編著的《金屬學與熱處理》 ，其他學校考研選用教材不盡相同，但是基本理論和內容基本相同。

教學大綱是一門課程執(zhí)行所必須的，其內容涵蓋課程性質和教學目標，其中包括課程目標與專業(yè)畢業(yè)要求指標點的對應關系、授課內容、教科書及參考資料、課程內容等。基于教學大綱，課程組制作了相應的多媒體課件，課件主要以圖形和動畫為主，比如晶體結構、位錯、三元相圖等比較抽象的內容以動畫形式展現(xiàn)，更加直觀形象。熔滴過渡形式等通過高清錄像展示給學生。兩門課程的課件曾獲得國家課件大賽優(yōu)秀獎和校級首屆課件大賽二等獎。

2.5 教學內容的整合

“ 材料科學基礎 ”課程由8章內容構成，結合內容整合五大模塊：材料的微觀結構，主要讓學生掌握金屬原子間的結合和金屬鍵的特性;掌握金屬的晶體結構，晶向和晶面指數(shù)的標定及應用;掌握合金相結構，相與組織之間的聯(lián)系與區(qū)別;掌握金屬晶體的缺陷;材料制備理論（凝固理論和擴散理論）：掌握金屬結晶的過冷現(xiàn)象及原因;掌握晶核的形成及長大過程及機制。掌握擴散的本質、機理和條件;掌握擴散的規(guī)律及應用;掌握擴散的影響因素;材料熱力學和相圖理論基礎：掌握相圖的結晶過程分析及在工程實際中的應用;變形和強化理論基礎：掌握金屬的變形特征;掌握單晶體的塑性變形特點和多晶體的塑性變形過程;掌握塑性變形對組織和性能的影響;再結晶和熱加工理論掌握冷變形金屬的回復機制;掌握再結晶過程晶粒長大過程及影響因素。對教學內容進行多次修改，注重知識的更新，和其他專業(yè)課程的銜接與配合，內容由淺入深、邏輯性強、重點突出、易于理解。

對于考研學生，在教學內容的深度和廣度上進行補充。主要實時關注各高校的考研大綱及考研真題進行知識點補充。例如，補充位錯應力場和位錯反應知識點;補充倒易點陣;補充三元相圖固態(tài)有限互溶知識點。并結合各高校考研真題進行講解，同時將全國高校考研真題搜集匯編成冊，供學生復習參考。考上研究生同學的筆記也相應的進行收集整理，為后續(xù)學生報考本校作為復習資料。課題組還成立了考研專業(yè)課輔導小組，建立QQ群、微信群線上答疑，線下每周三下午規(guī)定時間答疑。通過以上一系列措施，我院研究生考研率一直名列學校前茅。

3 結論

幾年來，課程組教師辛勤付出，不斷地進行教學改革，嚴抓教學質量，利用課外時間進行分級教學，答疑輔導，同時利用智慧樹線上平臺分享課程資源，課程組教師不斷地總結與改進教學方法。經(jīng)過教師和學生的共同努力，近幾年我院考研成績喜人，部分學生考入哈爾濱工業(yè)大學、哈爾濱工程大學、中國科學院大學、北京科技大學和東北大學等。

2012年和2014年，材料科學基礎和焊接冶金學分別建成校級精品課程。2020年材料科學基礎課程又被評為校級一流線下課程，課題組繼續(xù)堅持教學改革及實踐，為學生打好專業(yè)基礎，力爭把材料科學基礎建設成省級一流線下課程。

參考文獻：

高嬿，張運波，鄭文. 應用型本科考研專業(yè)課教學模式的研究與實踐[J].當代教育與時代教學研究，2018（10）：47-48.

王永東，欒亦琳，朱艷. 應用型焊接技術與工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革與實踐[J].廣州化工，2020（12）：170-171.

欒亦琳，李柏茹，鄭光海.焊接檢驗課程課堂與實踐教學方法改革[J].中國冶金教育，2017（5）：63-65.

趙霞，王永東，黨振乾. 應用型本科材料科學基礎課程教學改革[J].中國冶金教育，2013（4）：23-24，27.

李柏茹，王永東，梁維中.“ 金屬熱處理 ”課程內容改革與探討[J].黑龍江教育（理論與實踐），2014（1）：91-92.

王永東，趙霞，鄭光海，等.應用型本科焊接冶金學課程教學方法改革[J].中國冶金教育，2015（2）：16-18.