提高材料成型及控制工程本科生能力培养的实践与效果

2021-10-07李云涛吕桂财王志华包俊成

模具工业 2021年9期

李云涛，吕桂财，王志华，包俊成

（天津理工大学材料科学与工程学院，天津 300384）

0 引言

爱因斯坦提出:通过专业知识教育人是不够的，仅有的专业知识教育只能培养一个有用的机器，但是不能培养一个和谐发展的人。有效的教育教学目的不仅需要教师具有深度的专业知识和广博的科学视野，更需要教师探讨提高大学生培养质量的途径和方法，持续进行全面深化的教学改革，以培养适应我国社会、经济发展需要的人才，例如，在专业教学实践中，教师用心设计教学内容，体现学生在教学中的主体性，引导学生创新思考，丰富对话过程，学会解决问题的方法，使其不仅形成独立的人格，还具有良好的团队合作精神。最终为国家、为社会培养合格的人才。以下针对材料成型及控制工程专业的本科生，多方位实践能力培养，开展实施成果反馈，实现培养目标的达成。

1 关心学生生活与指导学生职业规划

1.1 关心学生生活

德为师之本，教师应懂得师德的核心就是对学生的爱，没有爱就没有教育。和谐师生关系的建立需要教师主动、用心、尽心做好充足的课外功课。首先要关心、爱护学生，使学生感受到被关爱、被关注；与同学们真诚相处，用爱与学生沟通，既是同学们值得尊敬和信任的师长，又是知识、能力共同发展的亲密朋友。学生遇到困难愿意主动与教师沟通，教师能及时进行合理地分析，正确地引导，真诚地帮助和鼓励学生更前进一步，教育不是说教，而是“春风化雨，润物无声”。

1.2 指导学生的职业规划及就业

1.2.1 指导学生的职业规划

专业课教师除了认真教学，还要主动与辅导员协作、沟通，更准确地掌握大学生状态，获取更多更准确的求职心理、择业预期、创业构思、升学计划等，使职业规划和学习指导形成2条交汇的融合线，实现全方位立体式培养。同时专业教师利用各级科技基金项目、大学生创新创业训练计划及各类学科竞赛，指导学生进行科学研究，提升创新能力。学院为新生设立班主任，并在高年级设立班导师，加强指导学生的学习。班主任和班导师由博士及副教授以上专业教师担任，通过定期讲座、答疑解惑等方式为学生讲解学习方法，并对学生进行多角度开展“我与校园”、“我与专业”、“我与社会”为主题的系列职业生涯教育，如表1所示。

表1 专业教师参与职业规划方式

专业教师一般都了解本专业培养方案，通常会忽略学生对培养方案的了解，有必要向学生充分解读本专业培养方案，让其了解培养目标及毕业要求、核心课程及实践环节、课程设置与学分分布、课程逻辑关系图、毕业生未来发展（见表2）等，这样使每位学生了解专业培养的概要，能统筹分配和安排时间，在充分认知所学专业的基础上树立自己的目标，为做好职业规划奠定基础。在此过程中，教师不仅能深入了解学生，而且能得到学生发自内心的信任、尊重，也能促使教与学的良性循环。

表2 本专业培养方案—毕业生未来发展

1.2.2 帮助学生建立正确的择业观

专业教师主动与用人单位、校友合作科研企业联系，通过定期走访、推荐优秀毕业生走访企业实践、邀请企业人员讲座等，激发学生专业兴趣，引导学生逐步完善职业规划，提高就业技能。如推荐材料成型及控制工程学生利用寒暑假去专业领域相关的企业实习，邀请校友来校分享企业用人理念及文化，利用社会资源与专业相关的学会、协会平台，为本专业学生与用人单位构建互通渠道。

以材料成型及控制工程专业为例，每年借助天津市相关行业学会与协会平台及早发布学生就业信息，同时双向发布企业用人岗位招聘信息，以此方式使学生顺利就业于天津汽车模具股份有限公司、天津大桥焊材集团有限公司、天津宝成机械集团有限公司、天津市普瑞仪器有限公司等企业。关心考研学生，为考研学生在报考学校及专业、复习准备、课程辅导、复试准备、调剂等方面进行指导和解惑。通过共同努力，多名学生被清华大学、天津大学、西北工业大学、北京理工大学、天津理工大学等高校录取。

为了提高专业课堂的教学效果，专业教师每次开课前，通过负责学生就业的辅导员获得近三届学生就业及考研去向，结合专业与其分享，形成近三届就业信息，如表3所示，进一步帮助学生树立信心和做好职业规划，使其有计划、有效率地利用大学时光。鼓励学生与学长主动联系，了解意向公司对用人的要求或拟报考研究生的大学对本科专业知识的要求。通过几届实践反馈得知，学生非常愿意倾听学长、学姐的就业分析及考研如何备考、如何选择报考学校及专业建议。通过用心帮助学生建立正确的择业观，提供就业渠道，有助于形成良好的学风。

表3 近三届就业信息

2 有效的课堂教学

2.1 课堂设计理念

在实际专业课的教学中，教师备课需要一丝不苟，精心设计课堂方案，全力以赴地上好课，教好学生，以期获得有效教学效果。课堂教学不需要刻意经营师生关系，而是润物无声地将能力培养的目标融入课堂。师生互动的过程中，通过专业知识问题解决或每章节主题探究，不断讲解、评价、再定义、再实施，推动师生互动深层次进展，形成一个共享、共进的学习共同体，学生在这一动态过程中进行思考、归纳、创新，达到分享探究知识的快乐，实现自我价值及专业成长，最终实现多方面发展。

2.2 课堂设计及创新

随着教育改革的不断深化，教师不能局限于书本教材及参考书的理论、专业知识，必须结合材料成型及控制工程专业特色及培养目标，丰富自己学科前沿的理论、方法、应用、研究动态；同时拓宽一些工程实践应用实例，越来越多的高校已在本科生教育中推行本科生导师制。

2.2.1 培养学生对专业课的学习信心和兴趣

每一堂课用10 min给学生展示和讲解与本章节知识相关的学术、应用、研究动态。在模具相关专业课的第一章绪论中，首先补充新型模具材料，模具失效形式分析以及基于传统模具修复方法的基础上，了解其发展动态，如喷粉喷焊修复、激光修复、表面熔丝堆焊修复等；拓展现代技术在模具修复中的应用，如逆向工程在模具修复工程中的运用；数据采集技术的发展；三维扫描仪对待修复模具表面和原始模具表面进行数据采集获得精准的点云数据技术；等离子熔积与铣削光整技术集成，实现金属模具或零件直接快速精细制造；将超声波焊接工艺应用于直接模具制造机器人对模具的堆焊；引进“3D打印增材焊补”模具修复系统等研究及发展动态。采用此讲解方式，发现学生认真听讲、热情讨论，有学生反馈利用课后时间还进一步查阅、了解相关知识，可见此形式不仅可以激发学生学习模具行业、领域知识的热情，同时激发爱专业的热情，理解社会、历史发展所赋予他们的责任担当。

2.2.2 分享往届优秀的作业

在专业课堂教学中分享往届优秀的作业更能让学生感觉到榜样就在身边，坚信自己的能力，有利于师生更高层次的互动，调动学生探究工程问题的热情，激发学生解决问题的潜能，进一步实现专业成长及自身价值。通过布置本科生作业和鼓励参与研究生研究工作（如实例1、实例2），进一步激发学生对模具领域工程实际问题的兴趣，学习分析问题、解决问题的思路。

（1）实例1：研究激光表面强化技术对汽车覆盖件模具材料的性能影响。汽车覆盖件Cr12MoV钢是广泛用于模具行业的冷作模具钢，以正火态Cr12MoV钢为基体，利用HGL-HL-5000横流CO2激光器在基体表面形成硬化层，研究激光表面处理硬化层的组织、性能和工艺参数对材料性能的影响，工艺参数如表4所示，钢的组织如图1所示。

图1 不同参数条件激光表面淬火层

表4 功率影响下激光淬火试验参数

（2）实例2：通过三维测量扫描仪及相关软件获取锻模缺损部位实体化模型。采用三维测量扫描仪对原锻模型腔壁表面进行扫描，获得点云数据如图2所示。对点云数据进行处理转化为三角化模型，通过逆向模块中布尔操作的分割流程将表面模型转化为实体化模型，如图3所示。

图2 待修复锻模表面的扫描数据

图3 锻模缺损部位实体化模型

通过在课堂中补充模具材料发展史、模具失效实例分析、质量及成本控制、环境友好及国内外先进模具表面强化工艺的快速发展、前沿概述，培养当代大学生的人文社会科学素养，使其具有强烈的社会责任感，不仅能使学生在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范、履行责任，而且勇于开拓创新。

2.2.3 设计小组讲解讨论

教学课堂进一步针对传统模具表面强化及修复为主题，突出研究发展动态，各自优缺点、列举应用实例分析，根据教师要求，学生课下自学完成ppt制作并讲解讨论。实施方法：提高学生的专业素养，尊重每个学生，给所有的学生提供同样的学习机会；提高团队意识，将期末一次性考试改为过程式按组评价和考查，为了小组团队成绩，学生积极性增强，缺课现象少，上课认真听课，积极参加活动，踊跃发言讨论，实践活动投入，为小组成绩尽自己的力量；将评价权交给学生和教师，有利于自我评价和主体参与的实现；学生在准备过程中会发现问题，在上课时有针对性地领会教师所讲授的相关知识，以便更好地理解自己任务中的知识点。在此过程中，倡导探究性学习，提高科学探究能力，教师务必严谨、严格地组织教学，确保教学效果，促进育人生态环境的构建，为人才培养奠定基础。

3 专业课堂教学效果评估

通过多渠道评估教学效果，如座谈、微信、邮件、达成度计算等，主观、客观达成度评价方法分别如表5、表6所示。

表5 课程评价主观达成度评价法

表6 课程评价客观达成度评价法

有效教学是准确贯彻教学大纲和落实教学目标的理想状况，建立在课程教学内容和教学目标基础上，体现在教学各个环节及整个过程中，通过表格方式获取对模具零件表面强化课程培养目标及毕业要求的达成，通过客观达成度计算该课程培养目标平均达成度，收到了较好的效果。通过座谈及其他反馈发现学生学会与教师密切配合、相互合作；学生学会应对自我判断的特殊学习；大部分学生反应课堂教学过程中能考虑到学生的学习需要、水平差异及个体倾向性、学习能力、学习兴趣等；学生上课的积极性有了较大的提高，上课的注意力集中程度和参与程度高。