金属材料工程专业本科教学改革的探索

丁汉林，程广萍，李殿凯，张义伟，斯松华

（安徽工业大学 材料科学与工程学院，安徽 马鞍山，243002）

随着我国高等教育改革的不断深化，本科教学质量已成为高等教育发展的核心任务，并成为实现建设人力资源强国和创新型国家战略目标的关键。2010年，教育部正式启动了“卓越工程师教育培养计划”，提出在加强教学质量建设的同时，更需注重本科生实验、实训及实践环节的建设。在此大背景下，结合我校材料科学与工程学院的学科发展规划，金属材料工程专业在立足钢铁材料的前提下，以提升本科教学质量为出发点，深化教学综合改革，加强本专业的特色建设，开展有效的教学与实践模式探索。

一、构建特色课程体系

（一）课程内容建设

钢铁材料是我校金属材料专业的传统特色，在本专业大多课程中均有所体现。随着科技日益发展，材料学科的涉及面越来越广，新兴材料、能源材料、功能材料等新领域不断拓展。与此同时，材料科学中产生了很多值得关注的新现象、新理论。此外，由于上世纪检测技术的严重不足和限制，现行教材中有些理论缺乏相关的实验进行佐证。随着新的显微观察技术（高分辨电子显微镜、背散射电子衍射技术等）的不断涌现和提升，早期的研究结果逐步得到了充实和完善。

然而，这些与材料学科发展十分密切的最新研究成果并没有在现行教材中得以体现，或者说，现行教材并没能够根据学科发展的实际情况进行必要的更新。因此，任课教师有必要根据学校学科建设与专业方向的实际情况，逐步加强课程内容建设。例如从传统的钢铁材料扩展到有色金属及轻金属材料、从传统的结构材料拓展到功能材料等，既充实教学内容、丰富课堂教学，也大大提高学生学习专业课的热情；以现行教材为基础，有针对性地搜集相关研究资料及最新研究成果，或以专题形式呈现，形成对教材的有益补充及理论知识的合理运用，或以论坛形式出现，鼓励学生积极参与教学等。

（二）课堂教学强化

课堂教学十分重要，需以教材为蓝本，向学生系统地传授专业课的基本理论知识，但专业课知识点往往比较多，且有些专业理论十分抽象，学生难以理解。满堂灌输或是偏重讲授的方法很难调动学生学习的积极性和主动性，甚至造成学生强烈的厌学情绪。对此，任课教师可以首先向学生简单介绍教学内容及重点、难点，然后再采取循序渐进的方式引导学生学习。例如，在材料科学基础II教学过程中，将各章节内容进行总结和提炼（如图1），突出重点和难点，并同时分析和介绍各章节之间的前后关联，使他们对课程内容有初步的整体认识。

图1 材料科学基础II教学内容及重难点

同时，课堂教学中可以与日常生活中的实例相结合。如，在介绍材料内耗时，可结合教室内桌椅支架分析铸铁材料的内耗及其应用；在介绍包申格效应时，可结合现实生活中反复弯折铁丝易断现象进行分析等。类似方式的教学有助于加强学生对专业课程的深入理解，同时也增强了学生灵活运用理论知识分析实验现象的兴趣和能力。

（三）课程体系构建

专业课往往由专业基础课、专业必修课和专业选修课三部分组成，通过循序渐进的设计方式，让学生在掌握一定的理论知识的基础上逐步拓宽知识面。通常，专业课程的教学任务是根据实际情况分配至不同的授课教师分开进行的。因此，必须加强各相关专业课授课教师之间的联系和交流，注意专业课教学中的“前引后导”及“左邻右舍”，努力做到各专业课教学独立而不孤立，构建专业课程知识网，如将材料科学基础II与其部分先修或是后修课程之间，通过不同的知识点进行关联（如图2），在强调材料科学基础重要性的同时，也将材料学科的专业课程以一个体系的方式展现给学生。

图2 《材料科学基础II》与部分先修、后修课程之间的关联

此外，授课过程中，教师不能仅局限于本课程知识的讲解，也可以充分利用其他课程中的相关知识，尤其是共性的基础理论，来解释课程中的一些实验现象或结论。如利用林位错的理论解释材料力学性能中的包申格效应，利用间隙原子运动的模型解释弹性滞后现象等，力争使学生达到“知其然必知其所以然”的程度，进一步加深学生对专业知识的理解和运用。

二、加强实践教学环节

对于工科特色鲜明的金属材料工程专业，本科教学需以技术应用能力和综合素质培养为主，尤其是在卓越工程师教育培养计划中指出，要强化培养学生的工程能力和创新能力。我校在金属材料工程专业本科培养计划中相应调整并强化了实习、实验与实践环节，以促进专业人才培养质量的提高。

（一）重视认识实习和生产实习

认识或生产实习，主要目的在于通过参观的方式使学生熟悉和了解生产实际情况，或是通过参加实际工作的方式巩固专业知识、积累经验并掌握一定的生产技术。但由于受到课内学时少、同意接纳学生实习的企业不多、实习经费不足等诸多不利因素的影响，学生在实习过程中大多走马观花，实习的预期效果很难达到。

我校借助地方优势，与马钢集团及下属企业建立了良好合作关系，为本专业的认识和生产实习提供了保障。通过在马钢热处理厂、钢轧厂、轮毂厂、H型钢厂等单位现场参观与教学，将理论与实践相结合，大大提高了学生学习专业课的热情。此外，加强校企联合培养实践基地建设，构建高校与企业联合培养人才的新机制，金属材料工程专业结合学科发展的实际情况，与宝钢、马钢、安徽泰尔重工等企业共同建立了校企联合实践基地，既强化学生的工程能力与创新意识培养，又为学生就业建立联络平台。

（二）加强实验室建设和综合设计性实验

我校金属材料工程专业根据学校现有仪器设备的实际状况，结合学科发展的实际需求，在逐步优化热处理方向实训平台的同时，新增了焊接方向的实训平台，进一步加强了实验室建设，为本专业本科生提供了良好实验条件。

在专业实验教学中，任课教师保留了代表性明显的基础实验，摒弃了一些演示性和验证性的实验，增加了其他不同层次的设计型实验、综合型实验和开放型实验等，充分发挥学生的主动性，努力培养学生分析和解决问题的综合能力。

（三）加强毕业设计环节的管理

本科毕业设计是一种学习、实践、探索和创新相结合的综合教学方式，是对学生综合运用专业知识分析和解决实际科研问题能力的考核，[1]一般安排在第八学期。然而，第八学期正是学生面临研究生复试或毕业找工作的关键时刻，难以保证毕业论文的质量。

针对这一现象，我们逐步采取导师制的方式，即在第七学期将学生分配至专业课导师，并由导师提前安排与毕业设计相关的工作，如文献查找与阅读、实验方案设计与优化、前期实验探索等。对于难度较大或任务较重的毕业设计，采取小组合作制的方式进行，确保毕业设计工作和论文保质保量完成，使学生在此环节中专业知识水平、科研能力和创新能力得到有效培养。

三、实施因材施教

目前的大学教育已逐步从精英教育走向大众化教育。然而，本科阶段依然存在部分学有余力且对专业知识十分感兴趣的学生。我校金属材料工程专业采用了双向选择的方式，使这些学生能够尽早进入教师科研课题组，结合校SRTP项目、全国大学生创新计划、挑战杯等科技活动和竞赛，在教师指导下有针对性地接触一些专业实验，以培养其实践能力和创新能力。同时，尝试形成指导教师（或博士生）－硕士生－本科生序列的研究（兴趣）团体，充分发挥研究生在科研项目工作的积极作用，培养和锻炼学生积极探索、勇于探索的主体意识和创新意识。

此外，鼓励和倡导学生利用课余和暑假时间，积极参与多种形式的课外科技活动或社会实践，将第二课堂纳入培养方案，大力推进大学生素质教育，加强学生科学素养、团队精神、竞争意识和实干精神的培养。

[1]邱冰冰.提高本科毕业论文（设计）质量的途径探析[J].安徽工业大学学报（社会科学版），2012（4）：120－121.