王永東 孟君晟 欒亦琳 朱艷 鄭光海

摘要：以材料學(xué)院焊接技術(shù)與工程專業(yè)的考研課《材料科學(xué)基礎(chǔ)》和《焊接冶金學(xué)》為研究對象，從教師授課準備和教學(xué)實施兩方面探究應(yīng)用型本科考研專業(yè)課的教學(xué)方法。構(gòu)建分層次教學(xué)模式，教學(xué)分為兩個級別，主要以“ 應(yīng)用型 ”培養(yǎng)為主要目標，輔以考研為次要目標，把學(xué)生培養(yǎng)成工程能力突出、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力強、具有良好的職業(yè)道德和團隊精神的應(yīng)用技術(shù)型人才。同時，為培養(yǎng)高層次的專業(yè)人才打下堅實的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型本科;材料科學(xué)基礎(chǔ);焊接冶金學(xué);分級教學(xué)

中圖分類號：G642 ? ? ?文獻標志碼：C ? ? ? ? 文章編號：1001-2003（2021）06-0098-03

DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2021.06.18

0 ? ?前言

黑龍江科技大學(xué)2010 年成為黑龍江省特色應(yīng)用型本科重點建設(shè)高校（試點），2019年獲批黑龍江省特色應(yīng)用型本科示范高校。學(xué)校的人才培養(yǎng)目標分為應(yīng)用技術(shù)型和應(yīng)用研究型。材料學(xué)院焊接技術(shù)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標均為應(yīng)用技術(shù)型，主要是培養(yǎng)工程能力突出、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力強、具有良好的職業(yè)道德和團隊精神的應(yīng)用技術(shù)型人才。材料科學(xué)基礎(chǔ)、金屬材料熱處理及焊接冶金學(xué)是各門專業(yè)課的主要基礎(chǔ)課，大學(xué)期間學(xué)好基礎(chǔ)課程對今后專業(yè)課的學(xué)習(xí)以及工作至關(guān)重要。近幾年學(xué)院考研率一直維持在20%左右，為了保證考研同學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課理論學(xué)習(xí)更為扎實，區(qū)別于就業(yè)同學(xué)偏應(yīng)用，要求教師授課時候?qū)虒W(xué)內(nèi)容進行劃分和補充，對考研同學(xué)專業(yè)課的教學(xué)模式和方法進行積極探索。

1 研究的主要思路

以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為導(dǎo)向，以O(shè)BE教學(xué)理念為引導(dǎo)，以能力培養(yǎng)為主線，以強化工程實踐能力、工程設(shè)計能力與工程創(chuàng)新能力為核心，重構(gòu)課程體系和教學(xué)內(nèi)容。在專業(yè)課的教學(xué)過程中，以“ 夠用為度、注重應(yīng)用 ”為指導(dǎo)思想，著重闡明課程的基本理論和基本概念，注重培養(yǎng)理論聯(lián)系實際及工程應(yīng)用能力。鼓勵學(xué)生考研，在授課過程中附加考研題專題講解，講解過程中對于知識點要進行說明，明確指出直接就業(yè)和考研同學(xué)對附加知識掌握程度有所不同[1-3]。

2 研究的主要內(nèi)容

2.1 教學(xué)團隊建設(shè)，提升教學(xué)質(zhì)量

培養(yǎng)優(yōu)秀學(xué)生必須建立一支責(zé)任心、業(yè)務(wù)能力強、綜合素質(zhì)高的教學(xué)團隊，這就要求教師須關(guān)注材料科學(xué)發(fā)展的最新動態(tài)，全面了解本學(xué)科的前沿及發(fā)展。同時明確工程教育的人才培養(yǎng)目標，加強自身業(yè)務(wù)能力，并有為考研學(xué)生義務(wù)輔導(dǎo)的熱情。

任課教師根據(jù)近幾年焊接專業(yè)學(xué)生考研情況，了解相關(guān)學(xué)校的考研大綱，其中包括初試參考教材、考綱要點以及復(fù)試科目及考試要點等相關(guān)考研詳細信息。課程組教師授課時應(yīng)注意與基礎(chǔ)課和其他專業(yè)課程的銜接與配合，做好內(nèi)容的合理分配。上課重點向?qū)W生傳授如何學(xué)習(xí)理工科專業(yè)課程，培養(yǎng)學(xué)生的工程思維方法，重在將理論與實踐相結(jié)合以解決工程實際問題。

材料科學(xué)基礎(chǔ)和金屬材料熱處理專業(yè)基礎(chǔ)課程是研究生考試初試科目，焊接冶金學(xué)為復(fù)試科目。三門課內(nèi)容多，概念多，理論性強，學(xué)生普遍反映難度較大。因此在課堂教學(xué)中，教學(xué)團隊不斷探索改進教學(xué)方法，三分之二的時間用于理論講解，三分之一的時間采用課堂討論式翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方法引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)。此外，在授課章節(jié)結(jié)束后，總結(jié)重點難點，檢查學(xué)生筆記整理情況，建議學(xué)生畫出思維導(dǎo)圖。采用該授課方法后，學(xué)生對理論知識的理解更加系統(tǒng)化和條理化。經(jīng)多年的教學(xué)改革積累，課題組逐步形成了一支包括專業(yè)建設(shè)負責(zé)人在內(nèi)，以高級職稱、博士學(xué)位為主體的教學(xué)團隊，學(xué)校督學(xué)和學(xué)生評教較好，教學(xué)效果優(yōu)良率100%。

2.2 教學(xué)內(nèi)容和方法

在課程體系上，貫徹“ 基礎(chǔ)適度、口徑寬廣、應(yīng)用為先 ”的課程體系改革原則，以金屬材料為重點，補充高分子材料、復(fù)合材料的相關(guān)知識點，在材料科學(xué)理論抽象知識的介紹上，如晶體中的位錯，堆垛形式和三元相圖立體模型，盡量采用動畫形式體現(xiàn)。教學(xué)內(nèi)容的取舍以“ 精、寬、新、用 ”為原則，從材料科學(xué)與工程的基本原理出發(fā)，從宏觀和微觀結(jié)構(gòu)等角度，講解固體材料結(jié)構(gòu)、缺陷及其變化規(guī)律，以及固態(tài)材料的凝固、擴散和相變等。在材料應(yīng)用方面，結(jié)合材料科學(xué)的理論內(nèi)容，介紹相關(guān)的新材料、新工藝和新技術(shù)，如增材制造、非晶材料的最新進展，使學(xué)生系統(tǒng)地理解和掌握材料組成與物質(zhì)結(jié)構(gòu)的內(nèi)在聯(lián)系、材料結(jié)構(gòu)與性能間關(guān)系，為今后相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下扎實的理論知識基礎(chǔ)。同時，結(jié)合焊接專業(yè)的特點，將焊接冶金過程及冶金過程中的不平衡結(jié)晶及結(jié)晶過程中可能出現(xiàn)的問題合理融入到教學(xué)內(nèi)容中，為后續(xù)焊接專業(yè)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)[4]。

熱處理原理部分主要講述的是鋼在加熱和冷卻過程中的組織轉(zhuǎn)變規(guī)律，內(nèi)容繁瑣且比較抽象。在講解過程中結(jié)合材料科學(xué)基礎(chǔ)理論知識進行思維導(dǎo)圖式講解，結(jié)合當今熱點材料進行補充內(nèi)容：如形狀記憶合金材料在航空航天和醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用，開闊學(xué)生們的視野。貝氏體轉(zhuǎn)變是中溫轉(zhuǎn)變組織，通過課題組研究貝氏體耐磨鋼的科研成果介紹此部分內(nèi)容，提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力。

鋼的熱處理工藝部分在講解基本熱處理工藝的基礎(chǔ)上，將先進熱處理工藝引進課堂，如可控氣氛熱處理，真空熱處理、感應(yīng)熱處理和離子氮化熱處理技術(shù)，淬火介質(zhì)和冷卻技術(shù)。另外，在教學(xué)過程中，盡可能從微信公眾號、期刊網(wǎng)等媒介獲得相關(guān)熱處理發(fā)展的最新動態(tài)，進行總結(jié)、綜合后融入到相應(yīng)的章節(jié)中，既保證了教學(xué)內(nèi)容的更新，更能體現(xiàn)與時俱進，也拓寬了學(xué)生的視野，為培養(yǎng)學(xué)生開拓思維和創(chuàng)新意識奠定了良好的基礎(chǔ)[5]。

焊接冶金學(xué)課程重點圍繞焊條熔化-熔滴過渡、熔池形成-化學(xué)冶金反應(yīng)、氣相-金屬作用、熔渣-金屬作用-熔渣對金屬的氧化、合金過渡4個核心問題梳理出相應(yīng)的知識要點，再結(jié)合全國焊接類考研復(fù)試大綱補充相應(yīng)知識點。在焊接材料的基礎(chǔ)講解和應(yīng)用、焊接接頭的組織和性能以及焊接缺陷及其控制方面結(jié)合具體的工程實際案例進行拓展[6]。

2.3 教學(xué)模式的定位

根據(jù)應(yīng)用技術(shù)型培養(yǎng)目標采取不同的培養(yǎng)模式，將教學(xué)分為兩個層次，主層次以“ 應(yīng)用技術(shù)型 ”培養(yǎng)為目標，著重講解材料科學(xué)的基本理論，注重理論聯(lián)系實際，列舉工程案例，改善和提高材料性能的應(yīng)用能力。輔助層次的教學(xué)以考研為目標，按照研究生的考綱要求補充教學(xué)內(nèi)容，或?qū)W(xué)校大綱內(nèi)的內(nèi)容進行擴展講解，附加考研真題講解，滿足考研學(xué)生需求，為這部分學(xué)生的進一步深造奠定理論基礎(chǔ)[5]。

2.4 教材選用及課件的制作

材料科學(xué)基礎(chǔ)和金屬材料熱處理教材選用普通高等學(xué)?！?十一五 ”國家規(guī)劃教材《金屬學(xué)與熱處理（第3版）》 （崔忠圻、覃耀春編著）。焊接冶金學(xué)教材選用高等教務(wù)“ 十三五 ”重點規(guī)劃教材《焊接冶金學(xué)-材料焊接性（第2版）》 （李亞江編著）、《焊接冶金學(xué)-基本原理》 （杜則裕編著）。

本校學(xué)生考研學(xué)校主要為哈爾濱工業(yè)大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)、北京科技大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、四川大學(xué)等。哈爾濱工業(yè)大學(xué)和四川大學(xué)研究生入學(xué)考試專業(yè)課即為崔忠圻老師編著的《金屬學(xué)與熱處理》 ，其他學(xué)?？佳羞x用教材不盡相同，但是基本理論和內(nèi)容基本相同。

教學(xué)大綱是一門課程執(zhí)行所必須的，其內(nèi)容涵蓋課程性質(zhì)和教學(xué)目標，其中包括課程目標與專業(yè)畢業(yè)要求指標點的對應(yīng)關(guān)系、授課內(nèi)容、教科書及參考資料、課程內(nèi)容等?；诮虒W(xué)大綱，課程組制作了相應(yīng)的多媒體課件，課件主要以圖形和動畫為主，比如晶體結(jié)構(gòu)、位錯、三元相圖等比較抽象的內(nèi)容以動畫形式展現(xiàn)，更加直觀形象。熔滴過渡形式等通過高清錄像展示給學(xué)生。兩門課程的課件曾獲得國家課件大賽優(yōu)秀獎和校級首屆課件大賽二等獎。

2.5 教學(xué)內(nèi)容的整合

“ 材料科學(xué)基礎(chǔ) ”課程由8章內(nèi)容構(gòu)成，結(jié)合內(nèi)容整合五大模塊：材料的微觀結(jié)構(gòu)，主要讓學(xué)生掌握金屬原子間的結(jié)合和金屬鍵的特性;掌握金屬的晶體結(jié)構(gòu)，晶向和晶面指數(shù)的標定及應(yīng)用;掌握合金相結(jié)構(gòu)，相與組織之間的聯(lián)系與區(qū)別;掌握金屬晶體的缺陷;材料制備理論（凝固理論和擴散理論）：掌握金屬結(jié)晶的過冷現(xiàn)象及原因;掌握晶核的形成及長大過程及機制。掌握擴散的本質(zhì)、機理和條件;掌握擴散的規(guī)律及應(yīng)用;掌握擴散的影響因素;材料熱力學(xué)和相圖理論基礎(chǔ)：掌握相圖的結(jié)晶過程分析及在工程實際中的應(yīng)用;變形和強化理論基礎(chǔ)：掌握金屬的變形特征;掌握單晶體的塑性變形特點和多晶體的塑性變形過程;掌握塑性變形對組織和性能的影響;再結(jié)晶和熱加工理論掌握冷變形金屬的回復(fù)機制;掌握再結(jié)晶過程晶粒長大過程及影響因素。對教學(xué)內(nèi)容進行多次修改，注重知識的更新，和其他專業(yè)課程的銜接與配合，內(nèi)容由淺入深、邏輯性強、重點突出、易于理解。

對于考研學(xué)生，在教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度上進行補充。主要實時關(guān)注各高校的考研大綱及考研真題進行知識點補充。例如，補充位錯應(yīng)力場和位錯反應(yīng)知識點;補充倒易點陣;補充三元相圖固態(tài)有限互溶知識點。并結(jié)合各高?？佳姓骖}進行講解，同時將全國高?？佳姓骖}搜集匯編成冊，供學(xué)生復(fù)習(xí)參考?？忌涎芯可瑢W(xué)的筆記也相應(yīng)的進行收集整理，為后續(xù)學(xué)生報考本校作為復(fù)習(xí)資料。課題組還成立了考研專業(yè)課輔導(dǎo)小組，建立QQ群、微信群線上答疑，線下每周三下午規(guī)定時間答疑。通過以上一系列措施，我院研究生考研率一直名列學(xué)校前茅。

3 結(jié)論

幾年來，課程組教師辛勤付出，不斷地進行教學(xué)改革，嚴抓教學(xué)質(zhì)量，利用課外時間進行分級教學(xué)，答疑輔導(dǎo)，同時利用智慧樹線上平臺分享課程資源，課程組教師不斷地總結(jié)與改進教學(xué)方法。經(jīng)過教師和學(xué)生的共同努力，近幾年我院考研成績喜人，部分學(xué)生考入哈爾濱工業(yè)大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)、中國科學(xué)院大學(xué)、北京科技大學(xué)和東北大學(xué)等。

2012年和2014年，材料科學(xué)基礎(chǔ)和焊接冶金學(xué)分別建成校級精品課程。2020年材料科學(xué)基礎(chǔ)課程又被評為校級一流線下課程，課題組繼續(xù)堅持教學(xué)改革及實踐，為學(xué)生打好專業(yè)基礎(chǔ)，力爭把材料科學(xué)基礎(chǔ)建設(shè)成省級一流線下課程。

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