淺析卓越工程師培養計劃下的工程材料課程建設論文
一、概述
“卓越工程師培養計劃”(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量。通過“3+1”的教學安排(“3”為學生在學校學習基礎理論知識3年，“1”為學生必須參加1年的企業實踐活動)，吸引工業界的廣泛參與，進一步密切工程教育與工業界和社會的聯系，提高工程教育人才培養對工業產業的適應性。通過高校和企業的密切合作，將學生放在實際工程背景下進行工程技術的訓練，并通過專業核心課程建設，改進課堂實踐教學的形式和內容，完善實踐教學平臺，使學生得到切實的創新與工程實踐訓練。
上海工程技術大學車輛工程專業及交通運輸專業是教育部指定的第一批卓越計劃的試點專業。工程材料是研究工程材料的成分、組織結構、加工過程與其性能之間關系的課程，是交通運輸工程專業必修的專業基礎課之一。通過該課程的教學，學生能夠掌握工程材料的成分、結構與性能之間的關系及其變化規律，理解材料組織結構的金相分析方法，初步具備根據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、設計適當的工藝路線、分析材料失效形式的能力。
如上所述，卓越計劃十分注重學生對專業工程背景的認知，十分注重學生工程實踐能力的培養。鑒于此，并按照上海工程技術大學車輛工程專業及交通運輸專業(卓越計劃試點班)(下文簡稱為“本專業”)培養計劃的總體要求，我們對現有課程內容、教學方法和手段、實驗內容和實驗平臺建設都進行了相應的改進和完善，以適應本專業對卓越工程師人才培養的需求。
二、課程建設與教學改革
工程材料是本專業的一門理論性和實踐性都很強的專業必修課程，它的主要任務是從理論上闡述工程材料的成分、組織結構與性能之間的關系，并在此基礎上，闡明工程材料的類型、用途及其加工和熱處理原理和工藝，是本專業唯一與機械工程材料密切相關的課程。它為學生學習機械設計等后繼課程，以及在課程設計和畢業設計中根據相關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。
但是，上海工程技術大學傳統的工程材料課程是面向全校材料、機械、汽車、軌道、航空、化工等多個專業班級開設的課程。課程受眾面廣，涉及專業多，采用同一本教材和同一種教學方案有顯而易見的弊端。考慮到卓越計劃培養方案“3+1”(即3年的理論學習+1年的工程實踐學習)的特殊情況，以及本專業的特點，我們首先對該課程教學內容進行了相應的改革。課程內容改革措施如下。
(一)制定新的教學大綱
制定大綱前，我們與交通運輸專業的相關教師進行了多次討論協商，并根據他們的意見，修訂了專門的適用于卓越專業的工程材料課程教學大綱。針對本專業多數學生的就業行業特點，新大綱適當降低了基礎理論知識的學時，追求“理論夠用”，把更多的學時數放在闡述各種工程材料，包括金屬、聚合物、陶瓷、復合材料等的性能及其在汽車和軌道車輛中的應用，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容。大綱中明確了本專業學生在工程材料課程各部分內容的側重點，調整實驗課時和內容，重新編排了部分內容，以典型零件的加工、處理和應用的案例為主線，與系統介紹基礎理論知識的內容互為補充。實踐證明，新修訂的教學大綱不但能與學生的后續課程，尤其是最后1年的企業頂崗學習有效銜接，而且適當地降低了學習難度，提高了學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
根據教學大綱的要求，我們特地邀請相關專業的老師一起重新編寫了適用于本專業使用的工程材料的內部講義，對工程材料的教學內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的基本理論，包括材料結構、組織和性能與加工工藝之間的關系，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件中使用的金屬材料、高分子材料、無機非金屬材料，讓學生從中學習工程材料的基礎理論和基本知識;講義中還增加了汽車輕量化的發展趨勢及其對選材、復合材料在車輛中的典型應用等新內容。講義建立了材料基本理論、基本知識與工程應用的新體系，并收集了許多新穎的案例，具有很強的科學性和實用性。
(三)多媒體課件制作
多媒體課件的設計關系到教學的實際效果。針對課程的新特點及教學目標，以及新編講義的內容和特點，制作了適合本專業特色的一套多媒體教學課件。部分多媒體課件對案例內容進行深入討論，延伸了課堂教學內容，方便了學生自主學習。與此同時，我們將多媒體課件與師生的課堂互動有機結合，根據學生聽課的具體情況，適當調整授課的方式和速度，提高教學質量與效率。
(四)改革教學方法，提高教學效益
對課程內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容作為學生的課外擴充閱讀內容，讓學有余力的學生在老師的指導下學習。這樣既降低了課程時數，也培養了學生自主學習能力。課堂教學前將講義中的案例或者新補充的案例作為課外作業布置給學生進行準備和思考，安排一定的課堂時間對案例進行討論和分析。這樣的教學方式，雖然對學生和老師都提出了更高的要求，增加了課余的工作量，但教學效果明顯，學生學習積極性顯著提高，對理論知識的掌握也較為扎實。
(五)加強與完善實驗教學
完善實驗教學是實施卓越計劃的一個重要環節。由于學時限制，我校工程材料的實驗教學環節只有4學時。傳統的實驗安排為：“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等缺點。為了在有限的時間內讓學生有更多的動手機會，我們對課程實驗進行了改造，加入了綜合性和設計性的元素。首先是制定新的實驗指導書，在實驗指導書中只是規定了實驗的目的、實驗的總體要求及注意事項，實驗的具體內容需要在總體要求的框架內進行具體化和細化。學生進行實驗前，先組成實驗小組(一般為2~4人一組)，在查閱資料的基礎上，制定具體的執行方案和步驟，經老師批準后，可在一定期間內選擇適當的時間進入實驗室，獨立完成實驗任務。新的課堂實驗已經執行了2屆，實踐結果表明，與以往的教學實驗相比，學生參與實驗的熱情和責任心明顯提高，實驗技能和實踐能力也有顯著的提高。
三、結語
工程材料是機械類專業的一門學科基礎課程。根據上海工程技術大學卓越計劃試點專業——車輛工程專業及交通運輸專業培養計劃的指導思想和培養目標，我們對原來面向多個專業的工程材料課程進行了有針對性的建設，對其教學大綱和實驗教學大綱作了徹底的修改，更新了教學內容，更加注重實踐性和知識的應用性;積極創新教學方法，更新實驗內容，突出專業特色，增加實驗綜合性的特點，培養學生理論聯系實際、分析問題和解決問題的能力，為今后從事專業工作打好基礎。
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