項目驅動的金屬材料工程專業綜合實踐教學研究與探索

摘要：本文以“項目驅動”為切口，強化學生的實踐和創新能力培養。實踐項目設計以解決工程問題為主線，知識點與專業核心課程形成串聯協同模式，貫穿本科培養全過程。項目實施根據不同階段學習進度設置任務，給出合理的預期要求，體現做中學的教學模式；并針對實踐項目特點，采用多元化評價方式，從多方位、分階段評價學習成果。

關鍵詞：項目驅動；成果導向；綜合實踐

Abstract：Thispapertakes"projectdriven"astheincisiontostrengthenthecultivationofstudents'practiceandinnovationabilities.Thepracticalprojecttakessolvingengineeringproblemsasthemainline，andtheknowledgepointformsaseriesandcollaborativemodewiththeprofessionalcorecurriculum，whichrunsthroughthewholeprocessofundergraduatetraining.Settasksbasedonlearningprogressatdifferentstages，providereasonableexpectations，andreflecttheteachingmodeloflearningbydoing.Accordingtothecharacteristicsofthepracticalproject，adiversifiedevaluationmethodisadoptedtoevaluatelearningoutcomesfrommultipleperspectivesandstages.

Keywords：Project-driven;Outcomes-based;Comprehensivepractice

隨著現代科學和工業技術的快速發展，國家對工程專業人才需求越來越趨向于綜合型、創新型和實踐型。為著力提升學生實踐能力和創新能力，我校金屬材料工程專業開設以“學生為中心、成果為導向、項目為驅動”，涵蓋“理論、設計、制造、測試”的專業綜合實踐課程，讓學生在“學”中體現項目導向，“做”中體現工學結合。

“項目驅動”貫穿學生學習全過程與工程實際緊密結合的思想主線，是工程教育認證基于“成果導向”教育模式的本質要求。以項目為主體，可加深學生對所學專業的認識，強化學生分析復雜問題、解決復雜問題能力，對提高高素質材料學專業人才培養質量具有重要的實踐意義[1-3]。本文結合當前專業實踐存在的問題，以項目驅動為切口，不斷設計優化專業綜合實踐課程教學內容，探索實踐教學過程、改善實踐教學評價方式，以提高人才培養質量。

1項目驅動的金屬材料工程專業綜合實踐教學設計思路

近年來，金屬材料工程專業通過修訂專業培養目標、課程體系、實踐教學內容、實踐教學模式以及實踐教學評價體系等來全程提高學生的實踐和創新能力，取得了一些具有推廣價值的成果[4]，但仍存在一些問題，如：實踐內容與工程實際聯系不緊密、課程間教學內容孤立、實踐教學缺乏系統性、學生缺乏對專業知識結構整體認知等問題。為著手解決以上問題，進行了項目驅動的專業綜合實踐課程教學設計。教學內容設計基于工程型人才培養，以解決工程問題為主線，關聯學科沉淀、體現新技術、新知識等；項目學習體現“成分—結構—制備—性能”四位一體的知識框架，“知識學習—工程綜合設計能力培養—工程實踐創新能力培養”三層次遞進式教學理念；項目內容貫穿本科培養全過程。總體設計思路如圖1所示。

2工程問題為主線，知識點深度融合的實踐項目設計

實踐項目內容設計是關鍵。一方面，項目設計要以解決工程問題為主線，內容既能夯實專業課的基礎知識，又能突出專業學科特色，做到學科交叉融合。如“典型零件熱處理工藝設計及組織性能調控”實踐項目，該項目與實際生產緊密結合，以改善零件的性能，提高其使用壽命為目標；項目實施涵蓋了材料設計、熱處理工藝方案設計、缺陷預測、熱處理操作、失效分析、微觀組織觀察與分析、性能評價等實踐內容。項目需要學生依據目標零件的服役條件、失效形式和性能要求，提出零件材料設計方案并開展論證；在此基礎上，根據材料的成分－組織－性能之間的關系，設計熱處理工藝方案，進行缺陷預測；方案經論證通過后進行熱處理工藝操作，并對不同熱處理工藝下的微觀組織、性能等多方面進行綜合評價；對熱處理后開裂等失效問題需從材料、熱處理工藝、設備等方面進行失效分析，提出有效的解決方案，最終實現具有優異性能的目標產品。經過本項目實踐，學生不僅可以在完成項目的過程中，更好的實現相關知識的內化與應用，提高其知識的遷移能力、自學能力和動手能力；同時還將具有在生產過程中應具備的“提質降本”、“健康安全”和“環境保護”意識。

另一方面，項目知識點要有效銜接，分層次、深度融合專業核心課程，形成串聯協同模式。如：“典型零件熱處理工藝設計及組織性能調控”項目內容綜合運用了《金屬學原理》《熱處理原理與工藝》《材料力學性能》《金屬材料學》《金屬材料工程專業實驗》等核心課程相關知識，搭建了知識點脈絡（見圖2），打通了課程間聯系，解決了課程間教學孤立、學生缺乏對專業知識結構的整體認知等問題。

3項目驅動的專業綜合實踐教學過程設計

合理有效的教學過程設計是核心。專業綜合實踐包括課堂講授和綜合實踐兩個環節。其中，課程講授主要包括實踐項目的應用背景、實現目標、相應要求、理論知識、新知識新技能以及典型案例等。綜合實踐訓練通過學生分組完成，以“調研-方案設計-實驗實施-數據處理及報告撰寫-答辯”為主線進行，整個項目實施過程符合“以學生為中心”的新工科理念。圖3是“典型零件熱處理工藝設計及組織性能調控”項目實施流程圖。根據項目特點以及學生的認知規律，設置了不同階段學生的學習任務，并給出合理的預期要求。如：學生在第1學期主要任務是知曉項目設計目標與框架；第2學期調研目標零件的服役條件、失效形式及性能要求；第3-5學期掌握項目中涉及的相關專業基礎知識，知曉工程知識內容及其在項目中的應用；第6-8學期進行材料體系設計與分析、加工路線和熱處理工藝設計、熱處理工藝實驗及組織性能測試、工藝方案調試并總結成果。

4多元化實踐教學評價方式構建

與傳統的教學思路不同，項目驅動的實踐教學貫穿整個培養方案，因此，需要打破原有的評價方法，設計一套完整、系統、有操作性的評價方法。教學團隊根據實踐項目的特點，一方面，將考核指標分解到各個模塊，根據權重值，綜合評定學生實踐項目總成績；另一方面評價從學生知識學習、團隊協作、實驗方案設計與實施、數據處理與報告撰寫、答辯等方面綜合考核，增加學生互評環節，全面客觀的從多方位、分階段評價學生的學習成果。

結語

基于“一導向、四位一體、三層次”的教學理念，以項目為驅動，開展集理論、設計、制造、測試于一體的實踐任務。實踐項目建設從工程實際出發，體現專業特色，強調工程問題復雜性；實踐項目的學習和學科基礎課、專業課程等的學習深度融合，形成串聯協同模式，讓學生在“做中學”、“學中做”，從而提升學生的創新意識和實踐動手能力，提高人才培養質量。同時引入多元多維度評價方式，提升考核評價的科學性，有力支撐人才培養目標的達成。

參考文獻：

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• 胡敏，王曉華，唐益明，等.“項目教學+深度學習”為雙主線教學模式的探索和實踐——以研究生多媒體信息技術課程為例[J].合肥工業大學學報（社會科學版），2020（4）：114-119.
• 楊曉敏，王志云，葉云，等.學科競賽融合金屬材料工程專業實踐教學的探索[J].科技風，2022（27）：82–84.

基金項目：2023山西省高等學校教學改革創新立項項目“學科引領、成果導向、項目驅動的金屬材料工程專業綜合實踐教學研究與探索”（J20230693）

作者簡介：楊曉敏（1976—），女，漢族，山西太原人，博士，副教授，碩士生導師，材料系系主任，主要從事高性能金屬計算及實驗設計。