“应用”为导向的《金属材料学》课程教学改革探索

王松林

（铜陵学院 机械工程学院，安徽 铜陵 244061）

我国当前正处于工业化的重要阶段，社会的发展离不开“研究型”人才，但更需要大量直接面对社会经济生活的“应用型”人才.传统高等教育偏重专业基础理论，而对学生的实践能力培养不足，毕业生“眼高手低”现象普遍存在，特别是一些实践性很强的工科类专业，就业单位还要花大量精力对其进行再培训才能适应岗位需求，企业和毕业生均有怨言.这个现象现在已引起我国高等教育界的高度重视.国务院总理李克强在2014年2月26日主持召开的国务院常务会议上，做出了加快发展现代职业教育的战略部署，坚持以“提高质量、促进就业、服务发展”为导向，加快发展现代职业教育，要“引导一批普通本科高校向应用技术型高校转型”.

铜陵学院是安徽省重点建设的五所“应用型”新建本科高校之一，早在2008年就发起创立了“安徽省应用型本科高校联盟”.学校以此为契机，要求各专业均以培养“应用型”人才为目标积极进行改革和探索.《金属材料学》是金属材料工程专业最重要的专业核心课程之一，既包含丰富的专业理论知识，又包含很多生产或科研中使用的技术，是学生走上工作岗位后运用最多、最直接的课程，教学难度大[1-4].金属材料教研室以“应用”为导向，在课程教学内容、教学方法和实践环节上大胆创新，努力锻炼培养学生的综合工程素质，取得良好成效.

1 突出学科特色，优化教学内容

金属材料工程是铜陵学院于2007年新开设的本科专业，开设之初培养方案和课程设置参考了本省一些老牌工科学校的做法，并未形成自己的特色.通过对毕业生就业情况的连续跟踪调查表明，学生主要就业方向是在本省和江浙一带的钢铁企业、有色金属企业及机械加工制造企业从事产品设计、工艺制定、质量控制等技术工作.铜陵学院另外一个与金属材料相近的专业—材料加工及控制工程（材控）是本校的传统优势专业，经过三十多年的积累，在金属塑性加工领域具有了一定的特色及优势.金属材料工程的专业方向定位是以市场需要为导向，结合材控专业在塑性加工方面的学科优势及铜陵地区有色金属冶炼加工的地方特色，通过对专业主干课程的教学内容和实践环节等进行改造整合，突出“应用”，逐渐形成了自己的特色.

《金属材料学》课程教学内容制定要依据专业定位，突出自身特色.概况起来，就是“一个基础，一条主线，五个突出”，即以合金化原理为基础，材料设计为主线，重点突出金属材料的强韧化机理，塑性的本质和影响因素，有色金属（特别是铝、铜合金）的性能及强化机理，各种加工工艺（铸、锻、焊）对金属组织性能的影响，以及新型金属材料[1,2].具体措施是以金属材料合金化基本理论为核心，阐明各种材料成分与处理工艺的特点，强调材料组织、性能及应用之间关系,使学生掌握各类材料成分设计和加工工艺制订依据，培养分析问题和解决工程问题的能力.材料科学技术的发展日新月异，具有广泛应用前景的新材料、新技术和新工艺等必须在课程教学中有所体现，如耐候钢、超高强度钢、新型金属基复合材料、控扎控冷技术、形变热处理等.有些教学内容需要及时更新，如新国标及钢种牌号等；有些内容则需要结合专业特色进行强化，如塑性变形与组织性能的关系，铜合金、新型铜基材料等.

材料设计（选材）是金属材料核心内容，学生的掌握程度直接影响对专业知识的理解和应用[3,4].教学思路是以合金化理论为基础，紧紧抓住“材料（部件）服役条件-性能-组织设计-合金化-加工工艺-性能验证”这条主线，详见图1所示.以各种不同性能材料设计为实例，将材料合金化设计、加工工艺设计、组织、性能及实际工程应用有机融合，体现课程综合性、应用性特点.

2 教学方法创新

《金属材料学》内容广泛涉及《材料科学基础》、《热处理原理及工艺》、《材料力学性能》等已学过的相关专业课程知识，又涵盖一些《焊接原理及工艺》、《金属凝固原理》、《金属塑性变形理论》等后续专业课程的知识，需要融会贯通，教学难度大，学生往往难以理解透彻.为了改善教学效果，在优化教学内容的基础上结合课程特点，紧紧把握工程“应用”这个导向，大力推行案例教学法、项目教学法，采用动画、图解等直观方法和互动式教学，有利于学生对抽象概念的理解和知识点的融会贯通.

2.1 重视上好绪论课

由于金属材料学课程概念多，实践性强，又与其他课程联系紧密，学生往往把握不住重点和分析问题的方法，因此必须重视绪论课的教学.首先让学生了解该课程的特点和重要性，了解课程的逻辑主线和学习方法，增强学习兴趣，为后续的学习打下一个良好的基础.

2.2 案例式教学

在金属材料学课堂教学中，除了传授基础理论外，更要强调材料设计、加工、组织、性能及应用之间的关系，培养学生获取知识、应用知识的能力.案例教学法具有明确的工程实践性和趣味性，将枯燥抽象的理论具体化、形象化，便于学生理解和把握.案例可以选自金属材料的最新研究进展、生产实习企业的工程实践、教师科研项目等，要具有明确的“应用”性.案例式教学的具体流程见图2所示.该教学法注重课堂讨论与教师指导相结合，理论分析与实践验证相结合，形成认知的闭环，将孤立的知识点串接成网状，有利于学生对知识的综合理解和把握.同时，案例式教学法对教师的综合素质也提出了更高的要求，教师只有通过不断的自我“充电”，始终站在学科的前沿，才能上好这门课程.

2.3 动画、图解法教学

课程中有很多概念原理复杂抽象，如合金元素对相图和C曲线的影响、材料的强韧化机理、淬火回火过程中的组织性能转变等，学生往往难以理解.教师首先要对这些内容进行浓缩提炼，找到问题关键所在和逻辑线索，再利用直观的多媒体动画、图解演示等现代教学手段，将复杂的原理直观地表达出来，便于学生理解把握.

3 实践性教学环节的设置和改革

实践教学是对课堂理论知识的锻炼和检验，对培养学生工程素质具有非常重要的意义[5].实践教学环节的设置要根据学生对事物的认知过程来科学设置.为了充分调动学生的主动性和创造性，获得最佳的教学效果，实践性教学环节的设置要与理论教学协调一致、相互促进.

3.1 课程实验

课程实验是对理论教学的总结提高，是实践性教学的基础环节.课程实验要根据教学内容和进度适时安排，适当减少演示性、验证性实验，增加部分综合性、设计性实验.综合性实验目的是培养学生的综合分析能力、实验动手能力、数据处理能力及文献资料的搜集阅读能力；设计性实验能够充分发挥学生的主观能动性，锻炼逻辑思维，有利于培养学生独立解决工程问题的能力、探索创新能力及组织管理能力[6].

3.2 开放实验室

由于课时限制，金属材料学只能安排8-10课时的课程实验.为进一步锻炼培养学生实践能力和创新精神，满足学生的实验需求，我院在现有的实验条件基础上进行了金属材料工程综合开放实验室建设.各实验仪器设备对大三以上学生全天候开放，学生可以参考实验指导书，根据自己的兴趣来主导完成实验，也可以结合省级高校“质量工程”的大学生创新训练计划或教师的科研项目来开展相关研究，有相应指导教师负责安全和技术指导工作.目前开放实验室的建设已基本完成，学生参与的积极性很高，初步运行效果良好.

3.3 课程设计

为及时巩固教学效果，在《金属材料学》课程教学结束后即安排2周的课程设计.课程设计选题均来源于工程实践，给出具体的零部件，要求按照以下步骤来完成设计：服役条件分析—合金化思路与选材—确定具体加工工艺流程—讨论关键工艺参数—组织性能特点—质量控制要点—设计布置生产线.选材设计要求要有3个以上的备选方案，并进行讨论比较，给出最佳方案.每2-3人组成一个设计小组共同完成一个课题，要求通过查资料、讨论，撰写出不少于一万字的完整课程设计报告，教师全程给予指导.课程设计进一步培养了学生的团队精神和创新能力.

3.4 生产实践

《金属材料学》课程教学和课程设计在大三上学期完成，在大三下学期安排3周的企业生产实习.通过对相关企业的生产工艺流程、质量检验控制进行近距离的观察分析、讨论和动手操作，深入了解企业文化和技术现状，促使学生树立以就业为导向的学习目标，提前进行职业生涯谋划.

4 结束语

在“示范应用型高校建设”和“质量工程项目”的推动下，以“应用”为导向，铜陵学院在《金属材料学》课程设置和教学上进行一系列改革和探索.在提炼学科特色，优化教学内容的基础上，通过教学方法的不断创新，建立和优化设置与应用型人才培养相适应的的实践性教学环节，激发了学生对专业知识的学习兴趣，加深对所学理论知识的把握和应用，锻炼工程实践能力和创新精神，教学效果显著.为应用型高校的深化改革和转型发展进行了有益尝试，具有一定的借鉴意义.

〔1〕范拓源，褚洪，孙雍君，等.美国金属材料学科发展及启示[J].材料导报，2007，11（21）：115-117.

〔2〕关春龙，毕晓琴，毕豫.论金属材料学课程教学改革[J].河南工业大学学报(社会科学版),2008,4(1):137-138.

〔3〕马景灵,李万里,任风章.《金属材料学》教学改革探讨[J].科技信息，2010（12）:14.

〔4〕李惠，焦雷，芦笙，等.《金属材料学》创新性课程的建设与实践改革 [J].产业与科技论坛，2014（21）：78.

〔5〕胡志豪.金属材料热处理教学实践探讨[J].实验实训，2005(7):13.

〔6〕王新彦，唐文献，周宏根，等.基于“互换性与测量技术基础”课程的学生创新精神与实践能力培养研究[J].中国科教创新导刊，2012(20)：36.