基于應用型人才培養的“金屬學與熱處理”教學改革與實踐

陳守東，張金標

（銅陵學院 機械工程學院，安徽 銅陵 244061）

“金屬學與熱處理”是普通高等院校材料類專業中不可或缺的一門專業基礎性課程。金屬材料在日常生活中應用領域十分廣泛：如汽車制造、軍工產品、航天工業等。該課程主要目的是培養學生掌握金屬相變的基本理論，提高學生對金屬實驗的動手能力，以及發展學生對實際工程知識的理解與應用能力?！敖饘賹W與熱處理”不單單是一門只靠理論學習的專業基礎課，它需要去探索并發現其中的奧妙，理解并應用于解決實際工程問題[1-3]。

“金屬學與熱處理”課程中有很多理論知識過于抽象，難以理解，這就導致了不少學生對本課程無興趣甚至出現厭學的情況，但是傳統的教學內容、教學方法及考核評價方式已不再滿足應用型人才的培養要求。地方應用型院校人才培養的標準就是讓學生學會自主解決實際工程問題，將所學到的理論和方法應用到實際問題，專業基礎課程主要為后續專業課程的學習打下堅實基礎，一般對初學者較難掌握，學生普遍感覺實用性不強，學習積極性很弱。已有相關研究工作主要針對課程本身開展廣泛性教學改革，但存在學校和學科特色不突出問題[4-5]，因此為適應社會對應用型、創新型、技術型人才的需求，深入分析“金屬學與熱處理”課程的特點，指出該課程目前在教學和考核上存在的主要問題，提出了完整的課程教學和考核思路，即采用激勵式教學方式，按模塊實時跟蹤階段教學效果的課程考核方式。吸收“金屬學與熱處理”多年的教學經驗與教學成果，重點突出應用型、創新型、高水平等人才培養特色，為打造全方位、多層次的教學內容、合適的教學方法、公平公正的考核機制，消除地方應用型高校在人才培養過程中所存在的突出問題，對教學進行改革探索，以期完善應用型人才培養的教學模式[6-9]。

1 教學內容與教學現狀

1.1 教學內容局限且傳統

當前許多教師的課堂教學內容僅僅局限于教材知識本身，學科前沿動態延伸很少，隨著應用型高校人才培養要求的提出和深化改革，許多基礎教材知識已經遠遠不能滿足當今社會對應用型、創新型、技術型復合人才這一目標的需求。時代在不斷進步，學科在不斷發展，人才培養的目標也在不斷提高，陳舊的知識完全不能適應當今社會的發展。對于地方應用型普通院校而言，其目標是培養適應社會發展所需并具有地方特色的綜合應用型人才，專業基礎課程的教學內容不夠新穎應用性不強，就會導致學生學習思維固化，很難培養出學生的應用能力和創新型思維，更不能為后期專業課程的學習打下堅實基礎。

1.2 學生缺乏學習的積極性

課前絕大多數學生缺少預習環節，這就導致課上不能把握住教師講的重難點，對教師所講的教學內容也是“云里霧里”。課堂上教師在講臺上講得“滔滔不絕”，學生在下面玩得“醉生夢死”。課堂不是老師的“一言堂”，學生要在課堂上發揮學習的積極性，多與教師及時互動，營造和諧的課堂氣氛。課后及時鞏固和復習所學的知識點，只有經歷過一遍遍的鞏固復習才能形成永久性記憶。由于“金屬學與熱處理”這門課程所涉及的內容多為抽象概念且復雜，許多學生感覺到學習吃力，教師如若還按以前板書式教學，師生間溝通互動很少，重理論輕實踐，學生很容易放棄所學習的內容，到最后許多學生就干脆放棄課程的學習。

1.3 實踐和實訓重視程度不足

“金屬學與熱處理”是一門集實驗、實踐與理論知識為一體的基礎課程，很多理論知識必須依靠實驗和實踐才能得以驗證，實驗教學、實踐教學與理論課程教學是相輔相成的，缺一者就無法完成課程的教學目標。目前實驗實踐項目的設計更多的是將知識點分解成單一實驗，其連續性、邏輯性不足，綜合性、實踐性項目較少或缺失，這就造成了教學與工程實踐的脫節。理論教學課程較多而實驗與實踐教學課程偏少，這樣容易造成學生很難理解理論教學內容，導致教學質量不佳、應用能力較差。

1.4 考核方式固化單一

普遍采用期末考試（占總成績的70%）和平時表現（占總成績的30%）來評價學生對該門課程的掌握程度。平時表現主要包括學生的出勤情況、課堂表現、課下作業與實驗報告成績，而期末考試僅一次成績就占總成績的70%，不夠客觀，同時也不能及時發現學生學習過程中遇到的問題?？荚嚧螖堤俸鸵粡堅嚲聿豢赡芎w所有知識點，更重要的是實踐能力和課程參與程度無法體現，容易導致學生缺乏學習動力和考核不能起到指揮棒的作用。當前的考核方式有很多弊端，比如作業存在抄襲現象，考試存在舞弊現象等等。

2 教學改革與實踐

2.1 豐富教學內容、做到與時俱進

傳統教學中授課內容都僅僅局限于參考教材，隨著科技的不斷發展，許多教師都開始使用多媒體教學，使教學內容豐富了不少。面向21 世紀的信息時代，工業技術的快速發展、人才培養目標所涉及的領域越來越寬闊，導致地方應用型高校對人才培養的要求越來越嚴格。陳舊落后的教材知識與緩慢更新的教學內容早已不能滿足“金屬學與熱處理”的教學要求。雖然教學的主要知識與內容是基本不變的，但考試的題型卻是不斷變化的。因此，應根據地方院校對應用型人才培養要求，需要改革完善課程的教學內容，在課程內容設計上加入材料領域最新的研究成果，利用多媒體技術展示材料領域最新的發展動態和學科前沿，及時將教師的最新科研成果介紹給學生，調動學生的學習積極性，培養滿足社會需要的應用型、創新型、技術型人才。適當刪減和調整一些陳舊的教學內容，并增加新穎、廣泛應用的科研項目成果來補充教學內容。做到以教材知識為主、課外知識為輔，形成相輔相成局面，教學內容做到與時俱進才能不斷拓寬學生視野。社會在不斷進步和教學模式在發生變革，課程教學內容也應當不斷進步與更新。教學內容的更新如圖1所示，主要包括增加材料領域最新科學研究成果、教師科研和教研成果、應用型學科競賽成果及實踐內容，刪減過時老舊內容，做到與時俱進。

2.2 充分調動學生的學習積極性和主動性

由于該課程中很多新概念和內容對初次接觸的低年級學生來說較難理解和深入掌握，因此教師應多從學生容易理解的知識點出發，利用學生身邊的實際應用材料科學的實例講解課程內容，逐漸引入主題和概念，使學生對該課程產生興趣。在課前，利用線上教學APP給學生提前發放課程內容和一些工程實踐實例視頻，讓學生提前預習，先進行自我查缺補漏。在課中，教師準備好一些問題并在課堂上對學生進行提問，鼓勵學生參與教學的互動環節，對于那些快速、準確回答問題的學生適當地增加他們的課堂表現分數，而對于學生掌握的薄弱之處進行深刻的講解，保證每一位同學對所學內容能完全理解，針對一些材料領域工程實際課題，讓學生組隊完成，根據完成程度和參與度評價，采用適當的加分政策能極大地調動學生的積極主動性并能及時發現學生對某些教學內容的不理解之處。在課后，布置任務并監督學生按質按量完成項目。教師淵博的知識、課堂充滿激情、對學生和藹可親，這些都是調動學生積極性的基本條件，調動學生對“金屬學與熱處理”基礎課程學習積極性和主動性的具體措施如圖2 所示，主要包括課前、課中和課后三個環節。

圖2 基于主動性的“金屬學與熱處理”課程教學模式

在日常學習中要多鼓勵學生，對學生的進步要給予肯定和鼓勵，當學生被鼓勵后，就能體會到參與課堂的那份自豪感，對自己充滿自信心從而更加努力地學習。即使有些學生的理解能力較差，學習新知識的進展很慢，教師要對其具有充足的耐心，采取線上和線下方式幫助學生梳理知識點以確保學生充分理解教學內容。在整個教學實施過程中，根據階段教學效果反饋，及時找學生談心談話，找出學生學習該課程的問題，并引導學生去解決問題，適當探討和一起進行材料領域的科學研究項目。學生也應做到課前自主預習，課上積極與教師互動，課后及時鞏固復習所學的內容，主動配合教師完成教學目標。

2.3 加強實踐與實訓教學

先進金屬材料作為地方應用型院校材料成型及控制工程專業急需發展的專業方向，是實現應用型人才培養目標的關鍵，其中的實踐與實訓教學是整個課程教學的一個重要環節。目前金屬材料方向實驗教學方面還存在著一些問題，結合材料成型及控制工程專業特色及應用型人才培養，提出合理分配實驗學時、豐富實驗教學內容、增加實驗儀器設備投入、保障教學效果、優化實驗成績考核機制、提高實驗指導教師教學質量等教學改革內容，以培養學生的實踐應用創新能力。理工科的學習必然離不開實踐與實訓，“金屬學與熱處理”課程更是如此。學生都會對新穎的實驗內容充滿好奇心，在實驗過程中學生通過自己動手操作、觀察、分析、研究，將會對課堂所學內容有一個更深刻的印象。當接觸到課堂所學的知識時，他們會將實驗與理論聯系起來，有助于學生對理論知識的理解與運用。

根據“金屬學與熱處理”課程特點，設置基礎實驗項目。項目一：金相顯微鏡的結構與使用，能夠讓學生感受到微觀材料世界的魅力。項目二：金相試樣的制備與觀察，利用金相顯微鏡觀察金相組織。項目三：鐵碳合金平衡組織的觀察，由相圖橫坐標（組元）引出“純金屬→合金”的材料體系的變化，從相圖縱坐標（溫度）的變化，引出“高溫→室溫（凝固/結晶）→高溫（保溫）→室溫（熱處理）”的相變規律。引入平面幾何中的“點線面”的變化規律和“量變引起質變”的科學思想，找到材料科學與數學科學等的交叉點，為學習該課程全部內容提供一條簡單而有效的歸納方法。通過實驗觀察使學生對不同組織形態有了更加清晰的認識，并將課堂內容與實驗項目更好地聯系起來，實現優勢互補。項目四：鋼的熱處理及顯微組織與性能，探究“正火”“退火”“回火”“淬火”以及對碳鋼性能的影響，通過實驗觀察更有利于對教材知識的理解與認識。實驗教學對于應用型人才培養的重要性不言而喻，學校要擴大優質實驗項目的開設力度，要確保每一位學生能夠參與并完成實驗，這對學生學習理論知識起到重要作用，實驗室除節假日外要對學生開放并配有老師指導學生進行實驗，開展自主式科學研究，運用課本知識解決工程實際問題。

“金屬學與熱處理”課程不僅僅需要實踐教學，實訓也同樣重要。實訓實操是鞏固和加深理論知識的有效途徑，是培養應用型、創新型、技術型人才的重要環節，是培養學生掌握科學方法和提高動手能力的重要組成部分。學生不僅要精通理論知識，還要對實際工作崗位的基本技能有所了解，以適應以后的崗位要求。地方應用型院校與許多企業建立了學生實習實訓基地的合作關系，材料類專業每年都會有兩周時間深入到相關企業進行現場實訓，真正把所學知識應用到實際工作中，在實訓中遇到問題，再到書本中尋找解決的辦法。學校聘請企業相關工程技術人員和管理者到學校課堂給學生講解企業產品的生產工藝流程、儀器設備的操作方法，激發學生的學習興趣，讓學生學以致用。這樣既能鞏固學生在校學習的理論知識，又能培養學生的實踐應用技能?！敖饘賹W與熱處理”課程實踐實訓教學實施過程如圖3所示，主要包括課內實驗項目更新、自主實驗、學科競賽及工程實訓等。

圖3 “金屬學與熱處理”課程實踐實訓模式

2.4 優化考核制度

當前，學生的“金屬學與熱處理”課程評價仍然采用期末紙質試卷為主的單一考核方式，僅從卷面分數高低反映學生對該課程的掌握程度，這種評價方式根本不能全面地衡量學生的真實學業水平與學習質量，更無法滿足應用型人才培養目標的要求，缺乏對學生在課程參與程度、主動性、實踐實訓等方面的考察。應突出地方院校應用型人才培養目標，實現多元化、過程性、實踐性的考核模式。合適的考核機制可以起到教學指揮棒的作用，對學生是檢測自己的掌握程度，對教師是提高教學效果的有力指導依據，對學生和教師雙方是雙贏的。在對學生進行考核時應采取公平公正、客觀的原則，對學生的出勤情況、課堂表現及實驗報告成績（實踐實訓）進行詳細的記錄，體現過程性考核。增加考試的次數，根據課程理論和實踐的進度，分階段測試，及時反饋，每完成一次階段性測驗，學生都能從中發現自己的問題，意識到自己的不足，并采取措施及時解決這一階段存在的問題，教師也可根據階段測試結果反思自己的教學內容、方法和實施等，及時更正。廢除期末“一紙”考試制度，增設階段小論文、階段測試、課程理論和實踐參與度、科學探究項目等考核部分，考核方式多元化能夠極大地調動學生的主動性和教師的主導性。根據“金屬學與熱處理”課程應用性強的特點，采取過程性、多元化的考核評價機制，考核點如表1 所示，與以往所采取的平時（僅有考勤和作業）+實驗報告+期末考試模式相比，改革后的課程評價機制更加注重過程性、多元性及實踐性，能夠真實反映學生的學習狀態和效果以及參與程度，能夠起到教學指揮棒的作用。

表1 “金屬學與熱處理”課程的考核評價

3 結語

地方應用型院校應以培養應用型人才為目標，要改革完善教學大綱，重視綜合應用型人才培養?！敖饘賹W與熱處理”課程所涉及的知識要能夠充分展現自身獨特的魅力，教學改革的具體措施還需要不斷地去探索與研究。為培養優秀合格的應用型、創新型、技術型人才，地方普通高等院校要充分將“金屬學與熱處理”課程與大學生創新創業項目相結合，引導學生積極參與項目的研究與探討，不斷培養學生的創新能力與實踐能力，提高團隊協作能力。通過對課程教學改革的不斷改善和深入推進，地方院校定能培養出更多合格的應用型人才，工程教育領域必將煥然一新。