金屬材料工程專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)課程體系

1、金屬材料工程專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)課程體系的改革與實(shí)踐總結(jié)報(bào)告張松 楊林 陳立佳 邱克強(qiáng) 張春華沈陽工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院2008年12月21世紀(jì)的今天，高新技術(shù)日新月異，人才競爭日益加劇。知識(shí)教育、素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育已成為當(dāng)前教育改革的熱點(diǎn)，人才教育與教育創(chuàng)新已成為我們民族之魂，發(fā)展之根。人才培養(yǎng)、科學(xué)研究和社會(huì)服務(wù)是高校的三大主要任務(wù)和功能，而人才培養(yǎng)是高校的根本任務(wù)。如何建立面向社會(huì)、面向市場，特別是面向未來發(fā)展的教育與教學(xué)體系，培養(yǎng)具有高競爭能力和創(chuàng)新精神的高素質(zhì)專業(yè)人才，這是當(dāng)代高等教育工作者肩負(fù)的歷史重任。與其它學(xué)科一樣，材料科學(xué)與工程學(xué)科也面臨著前所未有的責(zé)任與挑戰(zhàn)。在現(xiàn)代社會(huì)眾多的高

2、新技術(shù)領(lǐng)域中，新材料起著發(fā)展基礎(chǔ)和先導(dǎo)作用，它不僅滲透到所有傳統(tǒng)的工業(yè)部門，支撐著它們的發(fā)展和變革，而且新材料技術(shù)的突破，往往會(huì)促進(jìn)生產(chǎn)方式比較徹底的變革。因此，材料科學(xué)的發(fā)展及其人才競爭已成為世界主要國家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域。實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高等學(xué)校教學(xué)工作中具有舉足輕重的地位，是衡量學(xué)校教學(xué)、科研質(zhì)量的一個(gè)重要因素。目前，材料科學(xué)與工程專業(yè)課程設(shè)置與教學(xué)模式的改革，是適應(yīng)大材料學(xué)科與專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)“培養(yǎng)寬基礎(chǔ)、高素質(zhì)、具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高水平材料科學(xué)與工程類人才”的必由之路。構(gòu)建新的金屬材料工程專業(yè)本科課程綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和模式，為了充分發(fā)揮中心實(shí)驗(yàn)室的作用，加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力

3、的培養(yǎng)，自2007年始我們?cè)诖笏牡谄邔W(xué)期末為學(xué)生開設(shè)了為期四周的課程綜合實(shí)驗(yàn)試點(diǎn)。通過實(shí)踐表明，課程綜合實(shí)驗(yàn)課的開設(shè)，收到了很好的效果，值得我們認(rèn)真地探討、總結(jié)和推廣。綜合實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的基本思路是：該課程既服務(wù)于本專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程，同時(shí)又獨(dú)立于課程，構(gòu)建獨(dú)立的課程綜合實(shí)驗(yàn)體系。其體系大致由“基本技能實(shí)驗(yàn)”、“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”、“綜合實(shí)驗(yàn)”等幾部分綜合構(gòu)成。實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ綄⒅鸩睫k成開放式實(shí)驗(yàn)室，保證每個(gè)學(xué)生能夠自己動(dòng)手在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，查閱資料、設(shè)計(jì)和完成教學(xué)實(shí)驗(yàn)，同時(shí)對(duì)一些有能力的學(xué)生給予創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的幫助。目前金屬材料工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的主要問題：對(duì)近幾屆畢業(yè)生的初步調(diào)查表明，我校實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量在

4、總體上還是比較好的，但是學(xué)生中普遍存在實(shí)際知識(shí)不足，重理論輕實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)技能較低等問題，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的積極性難以調(diào)動(dòng)。畢業(yè)后，學(xué)生在工作崗位上對(duì)實(shí)際工作適應(yīng)性較差，遇到問題不能及時(shí)解決。同時(shí)，長期以來，專業(yè)基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)，多是驗(yàn)證型、演示型實(shí)驗(yàn)，按課程設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，內(nèi)容單調(diào)重復(fù)，學(xué)生按照規(guī)定的內(nèi)容、方法和步驟去完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，驗(yàn)證課堂上的理論或定理等。這種實(shí)驗(yàn)方法，教學(xué)效果不理想，學(xué)生基本上處于被動(dòng)接受的地位，積極性不高，同學(xué)之間交流很少，得不到相互啟發(fā)。這種做法，不僅與現(xiàn)代化先進(jìn)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)要求不相適應(yīng)，而且不利于更好的開發(fā)學(xué)生的智力和創(chuàng)造性?；诖耍饘俨牧瞎こ虒I(yè)全體教師高度重視新型材料人才

5、的教育和培養(yǎng)工作，在近幾年探索人才培養(yǎng)模式研究和實(shí)踐的基礎(chǔ)上，針對(duì)專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)課程體系的改革與實(shí)踐形成了一系列教育教學(xué)新理念，教學(xué)研究與改革特色鮮明，并取得了一定的成績。重視課程綜合性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是國外高校課程改革的趨勢(shì)，在充分借鑒國內(nèi)外的先進(jìn)理論和經(jīng)驗(yàn)，著眼于國情、校情，本課程改革項(xiàng)目是在考察課程綜合化改革在廣度、深度方面的相互關(guān)系，合理處理局部與整體、微觀與宏觀、基礎(chǔ)加厚與專業(yè)拓寬的基礎(chǔ)上提出的。課程綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系是一門綜合運(yùn)用理論課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程，獨(dú)立于理論課程的平臺(tái)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，由學(xué)生自主設(shè)計(jì)的創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。目前，服務(wù)于理論課程的課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)已經(jīng)覆蓋了80%的理論課程。獨(dú)立于理論

6、課程的平臺(tái)實(shí)驗(yàn)教學(xué)包括：材料基本技能實(shí)驗(yàn)，材料科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，專業(yè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)。由學(xué)生自主設(shè)計(jì)的創(chuàng)新型課程綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)是在材料學(xué)院中心開放實(shí)驗(yàn)室，在指導(dǎo)教師的具體指導(dǎo)下，查閱資料、保證每個(gè)學(xué)生能夠自己動(dòng)手，設(shè)計(jì)和完成教學(xué)實(shí)驗(yàn)。課程綜合實(shí)驗(yàn)涉及的主要專業(yè)理論課程如下：課程綜合實(shí)驗(yàn)材料科學(xué)基礎(chǔ)工程材料學(xué)固態(tài)相變及應(yīng)用材料物理性能現(xiàn)代表面技術(shù)材料現(xiàn)代檢測技術(shù)材料力學(xué)性能課程綜合實(shí)驗(yàn)與理論課程關(guān)系示意圖傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目嚴(yán)重依附理論教學(xué)課程，使得各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相互獨(dú)立，從屬性很強(qiáng)，比較分散，規(guī)模也不大，并且有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在內(nèi)容設(shè)置上重復(fù)現(xiàn)象嚴(yán)重，因而，非常不利于相近課程或?qū)I(yè)知識(shí)的交叉和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的

7、有機(jī)融合，極大地影響了金屬材料工程專業(yè)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)和限制了實(shí)驗(yàn)教學(xué)作用的發(fā)揮，已難以適應(yīng)現(xiàn)代高等教育發(fā)展的客觀要求。為了解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題，我們憑借平臺(tái)實(shí)驗(yàn)室先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)條件設(shè)計(jì)了課程綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)是在大量文獻(xiàn)調(diào)研基礎(chǔ)上制定出合理可行的方案。通過設(shè)計(jì)及實(shí)施，首先可以使學(xué)生洞悉科研的一般程序，對(duì)實(shí)驗(yàn)或科研的一般程序有個(gè)整體認(rèn)識(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)“知其然，亦知其所以然”；其次可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生鉆研科學(xué)的興趣，由“要我做”，轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙觥保纳平虒W(xué)效果；第三，可充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，更有利于培養(yǎng)他們獨(dú)立思考、善于創(chuàng)造、綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。由于實(shí)驗(yàn)題目

8、生動(dòng)具體，使學(xué)生感覺實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目新穎，解決問題的欲望非常強(qiáng)烈，可提高學(xué)生走向工作崗位解決實(shí)際工程問題的能力。我們認(rèn)為培養(yǎng)金屬材料工程創(chuàng)新人才的關(guān)鍵是教育思想必須創(chuàng)新，轉(zhuǎn)變繼承性教育思想和知識(shí)性教育觀，改革單向系統(tǒng)傳授知識(shí)的教學(xué)體系，樹立創(chuàng)新教育思想和創(chuàng)新性教育觀，建立系統(tǒng)傳授與探索研究相結(jié)合的新教學(xué)體系。為此，我們積極探索創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)規(guī)律和模式，制定了以綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革作為切入點(diǎn)，以科研全面滲入本科教學(xué)作為改革的突破口，以教學(xué)管理體制改革作為推動(dòng)力，全面帶動(dòng)本科教學(xué)整體改革，從而強(qiáng)化學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)理念。立足大學(xué)本科教育要為創(chuàng)新型人才打好三個(gè)基礎(chǔ)，即扎實(shí)的基礎(chǔ)理論、

9、廣博的基礎(chǔ)知識(shí)、熟練的基本技能；同時(shí)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力也應(yīng)得到訓(xùn)練與培養(yǎng)。在實(shí)踐過程中我們實(shí)現(xiàn)了教師教學(xué)思想觀念的三個(gè)轉(zhuǎn)變：（1）由教學(xué)向教育轉(zhuǎn)變；（2）由傳授知識(shí)向傳授知識(shí)和傳授學(xué)習(xí)知識(shí)方法并重轉(zhuǎn)變；（3）由單純的課堂教學(xué)向全方位服務(wù)學(xué)生轉(zhuǎn)變。堅(jiān)持高水平的學(xué)術(shù)研究是培養(yǎng)高級(jí)材料創(chuàng)新人才的必然途徑的教育理念，使學(xué)生培養(yǎng)成為知識(shí)創(chuàng)新的源泉，在綜合實(shí)驗(yàn)課程體系的改革過程中，我們把科學(xué)研究人才培養(yǎng)社會(huì)需要看作是知識(shí)創(chuàng)新傳播應(yīng)用的一個(gè)完整的知識(shí)供應(yīng)鏈。在操作的全過程中，我們以“高質(zhì)量、高水平”為目標(biāo)，通過嚴(yán)格管理、嚴(yán)格訓(xùn)練和嚴(yán)格要求，實(shí)行了導(dǎo)師與研究方向?qū)W科小組相結(jié)合的選題制度，讓學(xué)生

10、吸取不同導(dǎo)師的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，開啟學(xué)生的思路。在學(xué)生培養(yǎng)過程中，重視科學(xué)研究的全過程及方法論教育，對(duì)學(xué)生要“授人以漁”，而非“授人以魚”，以指導(dǎo)教師自己切身的科研體會(huì)向?qū)W生傳授研究工作的方法，強(qiáng)化其創(chuàng)新思維的形成與培養(yǎng)，掌握科學(xué)的從事研究工作的方法，讓學(xué)生個(gè)性化發(fā)展。為了培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，教學(xué)必須與科研很好地結(jié)合，而教學(xué)與科研結(jié)合的關(guān)鍵是教師。將高水平的科學(xué)研究成果轉(zhuǎn)化為本科教學(xué)資源，是教學(xué)團(tuán)隊(duì)致力于教學(xué)改革的一個(gè)重要特色。我校材料學(xué)科具有很強(qiáng)的科研能力，我們專業(yè)承擔(dān)了大量的國家級(jí)和省部級(jí)科研項(xiàng)目和與企業(yè)合作的開發(fā)項(xiàng)目。通過科研與教學(xué)的良好互動(dòng)與協(xié)調(diào)發(fā)展，科研全面滲入本科教學(xué)，將科研優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)換成為教學(xué)

11、優(yōu)勢(shì)。為此在綜合實(shí)驗(yàn)改革與實(shí)踐過程中我們結(jié)合金屬材料工程專業(yè)教師的科研方向，課程綜合實(shí)驗(yàn)在實(shí)施過程中主要涉及以下研究方向。課程綜合實(shí)驗(yàn)涉及的主要研究方向示意圖課程綜合實(shí)驗(yàn)材料表面工程高性能鎂合金及其應(yīng)用結(jié)構(gòu)材料的疲勞與斷裂行為亞穩(wěn)材料及其表征材料的組織控制及性能本項(xiàng)目在實(shí)施過程中體現(xiàn)了這樣的特色：強(qiáng)實(shí)踐，重創(chuàng)新?！皬?qiáng)實(shí)踐”是強(qiáng)化綜合性、設(shè)計(jì)性及創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐能力的培養(yǎng)?！爸貏?chuàng)新”是學(xué)生提前參與科研，科研引入教學(xué)，以科研促進(jìn)教學(xué)，提高學(xué)生創(chuàng)新的意識(shí)與創(chuàng)新能力，從而體現(xiàn)學(xué)生知識(shí)體系的復(fù)合性、多樣化、前沿性?？朔藗鹘y(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目嚴(yán)重依附理論教學(xué)課程、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相互獨(dú)立、從屬

12、性強(qiáng)、規(guī)模小的弊端。通過綜合實(shí)驗(yàn)課程的鍛煉,使學(xué)生提高了人際交流、溝通、表達(dá)、競爭、合作等素質(zhì)，既服務(wù)了社會(huì)，又完善了自我，增加了學(xué)生對(duì)科學(xué)研究的向往性、對(duì)社會(huì)的適應(yīng)性，為畢業(yè)后走上工作崗位打下良好的基礎(chǔ)，為培養(yǎng)金屬材料工程創(chuàng)新型人才提供了可持續(xù)發(fā)展的核心和動(dòng)力。課程綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程具體實(shí)施路線圖如下：選 題資料查閱總結(jié)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)具體實(shí)驗(yàn)操作成績?cè)u(píng)定實(shí)驗(yàn)方案答辯實(shí)驗(yàn)方案修訂(1) 選題：以指導(dǎo)教師為主，學(xué)生參與。教師根據(jù)教學(xué)與科研經(jīng)驗(yàn)，或根據(jù)工廠生產(chǎn)實(shí)際或研究中出現(xiàn)的有關(guān)金屬材料零部件失效的問題，選擇一些切合學(xué)生實(shí)際能力和學(xué)識(shí)水平的實(shí)驗(yàn)題目，實(shí)驗(yàn)題目必須是：綜合性強(qiáng)，能用到專業(yè)基

13、礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)課的知識(shí)；靈活性大，學(xué)生可以自行設(shè)計(jì)多種方案，能夠充分利用中心開放實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備。(2) 資料查詢：實(shí)驗(yàn)過程中，教師首先講解有關(guān)的文獻(xiàn)資料及查閱方法，然后明確實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)、難點(diǎn)，為設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案奠定基礎(chǔ)。(3) 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)：此工作以學(xué)生為主，教師參與。做到一人一題設(shè)計(jì)方案，然后師生共同討論，確定可行方案。(4) 具體實(shí)驗(yàn)操作：學(xué)生根據(jù)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，教師主要是解答問題，宏觀調(diào)控，把握進(jìn)度，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，鍛煉動(dòng)手能力，同時(shí)使學(xué)生將各專業(yè)課知識(shí)融會(huì)貫通，提高綜合運(yùn)用知識(shí)及獨(dú)立工作的能力。(5) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告：綜合課程實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，要求學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，要求學(xué)生以科研論文的形式擬寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，

14、改革了以往理論課程實(shí)驗(yàn)羅列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的現(xiàn)象。敘述實(shí)驗(yàn)過程的做法，報(bào)告內(nèi)容增加了文獻(xiàn)資料查閱、方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)論等內(nèi)容。(6) 成績?cè)u(píng)定：教師根據(jù)學(xué)生資料查詢、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)際操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告寫作等幾個(gè)方面綜合評(píng)定，給學(xué)生一個(gè)成績。通過以上做法克服了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目嚴(yán)重依附理論教學(xué)課程、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相互獨(dú)立、從屬性強(qiáng)、規(guī)模小的弊端，注重本專業(yè)學(xué)生工程意識(shí)和創(chuàng)新思維，以及動(dòng)手能力和分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)，從而提高學(xué)生走向工作崗位解決實(shí)際工程問題的能力。我校金屬材料工程專業(yè)堅(jiān)持“面向國際、面向前沿、面向行業(yè)”的指導(dǎo)思想，注重面向社會(huì)、面向市場、滿足社會(huì)，強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新能力、實(shí)踐

15、能力的培養(yǎng)。在多年的教學(xué)研究、改革與實(shí)踐過程中，牢固樹立教學(xué)質(zhì)量的中心地位，理論與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，充分發(fā)揮學(xué)科建設(shè)、科學(xué)研究的優(yōu)勢(shì)，以科研促進(jìn)教學(xué)，形成良性互動(dòng)，逐漸形成了有特色的人才培養(yǎng)模式。本項(xiàng)目實(shí)施過程中在理論探索和教學(xué)改革實(shí)踐兩方面取得一定的成績。在中國現(xiàn)代教育研究雜志（2007.No9）發(fā)表了“談適應(yīng)社會(huì)需求新型金屬材料工程人才的培養(yǎng)模式”研究論文，并在我金屬材料工程人才培養(yǎng)中進(jìn)行了全面實(shí)踐。通過實(shí)施課程綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新活動(dòng)，強(qiáng)化了本專業(yè)學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)和實(shí)踐，做到了科研教學(xué)結(jié)合、注重學(xué)生能力培養(yǎng)、強(qiáng)化實(shí)踐能力、凸現(xiàn)學(xué)科交叉，培養(yǎng)了一批高素質(zhì)本科畢業(yè)生，促使學(xué)生參與教師科研完成了撰寫了大量高水平的學(xué)術(shù)論文，使金屬材料工程專業(yè)畢業(yè)生