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淺析卓越工程師培養(yǎng)計劃下的工程材料課程建設(shè)論文
一、概述
“卓越工程師培養(yǎng)計劃”(下文簡稱為“卓越計劃”)是教育部2009年推出的一項重大教育改革試點項目，其根本目的是創(chuàng)建具有中國特色的工程教育模式，促進中國工程教育的改革，加強工程實踐教育，進一步提高工程教育的質(zhì)量。通過“3+1”的教學(xué)安排(“3”為學(xué)生在學(xué)校學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論知識3年，“1”為學(xué)生必須參加1年的企業(yè)實踐活動)，吸引工業(yè)界的廣泛參與，進一步密切工程教育與工業(yè)界和社會的聯(lián)系，提高工程教育人才培養(yǎng)對工業(yè)產(chǎn)業(yè)的適應(yīng)性。通過高校和企業(yè)的密切合作，將學(xué)生放在實際工程背景下進行工程技術(shù)的訓(xùn)練，并通過專業(yè)核心課程建設(shè)，改進課堂實踐教學(xué)的形式和內(nèi)容，完善實踐教學(xué)平臺，使學(xué)生得到切實的創(chuàng)新與工程實踐訓(xùn)練。
上海工程技術(shù)大學(xué)車輛工程專業(yè)及交通運輸專業(yè)是教育部指定的第一批卓越計劃的試點專業(yè)。工程材料是研究工程材料的成分、組織結(jié)構(gòu)、加工過程與其性能之間關(guān)系的課程，是交通運輸工程專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課之一。通過該課程的教學(xué)，學(xué)生能夠掌握工程材料的成分、結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系及其變化規(guī)律，理解材料組織結(jié)構(gòu)的金相分析方法，初步具備根據(jù)工程材料的服役條件和性能要求正確選用具體的工程材料、設(shè)計適當(dāng)?shù)墓に嚶肪�、分析材料失效形式的能力。
如上所述，卓越計劃十分注重學(xué)生對專業(yè)工程背景的認(rèn)知，十分注重學(xué)生工程實踐能力的培養(yǎng)。鑒于此，并按照上海工程技術(shù)大學(xué)車輛工程專業(yè)及交通運輸專業(yè)(卓越計劃試點班)(下文簡稱為“本專業(yè)”)培養(yǎng)計劃的總體要求，我們對現(xiàn)有課程內(nèi)容、教學(xué)方法和手段、實驗內(nèi)容和實驗平臺建設(shè)都進行了相應(yīng)的改進和完善，以適應(yīng)本專業(yè)對卓越工程師人才培養(yǎng)的需求。
二、課程建設(shè)與教學(xué)改革
工程材料是本專業(yè)的一門理論性和實踐性都很強的專業(yè)必修課程，它的主要任務(wù)是從理論上闡述工程材料的成分、組織結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上，闡明工程材料的類型、用途及其加工和熱處理原理和工藝，是本專業(yè)唯一與機械工程材料密切相關(guān)的課程。它為學(xué)生學(xué)習(xí)機械設(shè)計等后繼課程，以及在課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計中根據(jù)相關(guān)機械零件的性能要求和用途選擇合適的工程材料奠定必要的理論基礎(chǔ)。
但是，上海工程技術(shù)大學(xué)傳統(tǒng)的工程材料課程是面向全校材料、機械、汽車、軌道、航空、化工等多個專業(yè)班級開設(shè)的課程。課程受眾面廣，涉及專業(yè)多，采用同一本教材和同一種教學(xué)方案有顯而易見的弊端�？紤]到卓越計劃培養(yǎng)方案“3+1”(即3年的理論學(xué)習(xí)+1年的工程實踐學(xué)習(xí))的特殊情況，以及本專業(yè)的特點，我們首先對該課程教學(xué)內(nèi)容進行了相應(yīng)的改革。課程內(nèi)容改革措施如下。
(一)制定新的教學(xué)大綱
制定大綱前，我們與交通運輸專業(yè)的相關(guān)教師進行了多次討論協(xié)商，并根據(jù)他們的意見，修訂了專門的適用于卓越專業(yè)的工程材料課程教學(xué)大綱。針對本專業(yè)多數(shù)學(xué)生的就業(yè)行業(yè)特點，新大綱適當(dāng)降低了基礎(chǔ)理論知識的學(xué)時，追求“理論夠用”，把更多的學(xué)時數(shù)放在闡述各種工程材料，包括金屬、聚合物、陶瓷、復(fù)合材料等的性能及其在汽車和軌道車輛中的應(yīng)用，以典型的幾種汽車零部件為例，引入了材料失效及正確選材的內(nèi)容。大綱中明確了本專業(yè)學(xué)生在工程材料課程各部分內(nèi)容的側(cè)重點，調(diào)整實驗課時和內(nèi)容，重新編排了部分內(nèi)容，以典型零件的加工、處理和應(yīng)用的案例為主線，與系統(tǒng)介紹基礎(chǔ)理論知識的內(nèi)容互為補充。實踐證明，新修訂的教學(xué)大綱不但能與學(xué)生的后續(xù)課程，尤其是最后1年的企業(yè)頂崗學(xué)習(xí)有效銜接，而且適當(dāng)?shù)亟档土藢W(xué)習(xí)難度，提高了學(xué)生掌握工程材料基本理論和基本知識的能力。
(二)重新編寫工程材料教材
根據(jù)教學(xué)大綱的要求，我們特地邀請相關(guān)專業(yè)的老師一起重新編寫了適用于本專業(yè)使用的工程材料的內(nèi)部講義，對工程材料的教學(xué)內(nèi)容進行了較大的改革。新編講義的主要特點是將闡述工程材料學(xué)的基本理論，包括材料結(jié)構(gòu)、組織和性能與加工工藝之間的關(guān)系，與以典型零件的選材、加工和使用為主線的典型案例分章敘述。通過介紹在汽車及軌道交通車輛中各個主要構(gòu)件中使用的金屬材料、高分子材料、無機非金屬材料，讓學(xué)生從中學(xué)習(xí)工程材料的基礎(chǔ)理論和基本知識;講義中還增加了汽車輕量化的發(fā)展趨勢及其對選材、復(fù)合材料在車輛中的典型應(yīng)用等新內(nèi)容。講義建立了材料基本理論、基本知識與工程應(yīng)用的新體系，并收集了許多新穎的案例，具有很強的科學(xué)性和實用性。
(三)多媒體課件制作
多媒體課件的設(shè)計關(guān)系到教學(xué)的實際效果。針對課程的新特點及教學(xué)目標(biāo)，以及新編講義的內(nèi)容和特點，制作了適合本專業(yè)特色的一套多媒體教學(xué)課件。部分多媒體課件對案例內(nèi)容進行深入討論，延伸了課堂教學(xué)內(nèi)容，方便了學(xué)生自主學(xué)習(xí)。與此同時，我們將多媒體課件與師生的課堂互動有機結(jié)合，根據(jù)學(xué)生聽課的具體情況，適當(dāng)調(diào)整授課的方式和速度，提高教學(xué)質(zhì)量與效率。
(四)改革教學(xué)方法，提高教學(xué)效益
對課程內(nèi)容進行了梳理和整合，力爭在課堂上將本課程的基本理論講解透徹，而把部分較為艱深的理論內(nèi)容作為學(xué)生的課外擴充閱讀內(nèi)容，讓學(xué)有余力的學(xué)生在老師的指導(dǎo)下學(xué)習(xí)。這樣既降低了課程時數(shù)，也培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。課堂教學(xué)前將講義中的案例或者新補充的案例作為課外作業(yè)布置給學(xué)生進行準(zhǔn)備和思考，安排一定的課堂時間對案例進行討論和分析。這樣的教學(xué)方式，雖然對學(xué)生和老師都提出了更高的要求，增加了課余的工作量，但教學(xué)效果明顯，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性顯著提高，對理論知識的掌握也較為扎實。
(五)加強與完善實驗教學(xué)
完善實驗教學(xué)是實施卓越計劃的一個重要環(huán)節(jié)。由于學(xué)時限制，我校工程材料的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)只有4學(xué)時。傳統(tǒng)的實驗安排為：“鐵碳合金組織觀察”和“合金鋼、有色金屬和鑄鐵組織觀察”。很顯然，這兩個實驗都是驗證性的實驗，存在著實驗方法死板、手段陳舊及考核不嚴(yán)等缺點。為了在有限的時間內(nèi)讓學(xué)生有更多的動手機會，我們對課程實驗進行了改造，加入了綜合性和設(shè)計性的元素。首先是制定新的實驗指導(dǎo)書，在實驗指導(dǎo)書中只是規(guī)定了實驗的目的、實驗的總體要求及注意事項，實驗的具體內(nèi)容需要在總體要求的框架內(nèi)進行具體化和細(xì)化。學(xué)生進行實驗前，先組成實驗小組(一般為2~4人一組)，在查閱資料的基礎(chǔ)上，制定具體的執(zhí)行方案和步驟，經(jīng)老師批準(zhǔn)后，可在一定期間內(nèi)選擇適當(dāng)?shù)臅r間進入實驗室，獨立完成實驗任務(wù)。新的課堂實驗已經(jīng)執(zhí)行了2屆，實踐結(jié)果表明，與以往的教學(xué)實驗相比，學(xué)生參與實驗的熱情和責(zé)任心明顯提高，實驗技能和實踐能力也有顯著的提高。
三、結(jié)語
工程材料是機械類專業(yè)的一門學(xué)科基礎(chǔ)課程。根據(jù)上海工程技術(shù)大學(xué)卓越計劃試點專業(yè)——車輛工程專業(yè)及交通運輸專業(yè)培養(yǎng)計劃的指導(dǎo)思想和培養(yǎng)目標(biāo)，我們對原來面向多個專業(yè)的工程材料課程進行了有針對性的建設(shè)，對其教學(xué)大綱和實驗教學(xué)大綱作了徹底的修改，更新了教學(xué)內(nèi)容，更加注重實踐性和知識的應(yīng)用性;積極創(chuàng)新教學(xué)方法，更新實驗內(nèi)容，突出專業(yè)特色，增加實驗綜合性的特點，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際、分析問題和解決問題的能力，為今后從事專業(yè)工作打好基礎(chǔ)。
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