材料成型卓越人才自主探究性培养模式研究与实践

李兰云　李霄　刘静　董会

摘  要：自主探究性培养模式是培养新时代卓越工科人才的重要途径。文章研究了基于自主探究性的材料成型与控制工程专业卓越人才培养模式，阐述了人才培养方案优化、课堂教学改革、实践教学强化和创新能力提升四方面改革措施，提出了四结合、三融合、三联动等具体实施路径。实践表明该模式为卓越人才培养提供了有益探索。

关键词：卓越人才;自主探究性培养模式;材料成型与控制工程;课堂教学

中图分类号：C961 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2019）15-0154-03

Abstract： The self-exploratory training mode is an important way to cultivate outstanding engineering talents in the new era. This paper studies the talent cultivation model based on self-exploration material molding and control engineering， and expounds the reform measures of talent training program optimization， classroom teaching reform， practical teaching enhancement and innovation ability improvement， and proposes four combinations， three integrations， specific implementation paths such as triple linkage. Practice has shown that this model provides a useful exploration for the development of talents.

Keywords： excellent talents; self-exploratory training mode; material molding and control engineering; classroom teaching

引言

在国家大力实施创新驱动发展战略的背景下，迫切需要培养大量具有创新意识、善于自主学习、能快速解决问题的卓越人才[1]。传统的填鸭式教学模式显然已无法胜任，而“以问题为基础”的自主探究性教学模式可以满足这些需求。“以问题为基础”的自主探究性教学模式，主要是以学生的主动学习为主，把学习设置到复杂的有意义的问题情景中，通过自主探究来解决问题，学习隐含在问题背后的科学知识，形成解决问题的技能和自主学习的能力[2，3]。但是，针对材料成形及控制工程（简称“材料成型”）这类理论性、实践性和时效性较强的本科专业来说，如何在课堂教学、实验教学和实践教学等整个人才培养全流程中实施自主探究性教学模式，培养学生主动学习和主动探究的能力，是一个需要值得深入探讨的问题。基于此，本文探讨了基于自主探究式的材料成型卓越人才培养模式，并在西安石油大学材料学院进行了实践应用。

一、主要措施

随着能源环境和石油化工等高技术领域的快速发展以及中国制造2025的实施，我国对各种高性能复杂构件的需求越来越迫切和广泛。然而，这些构件由于服役环境严酷，不仅要求轻量化和复杂化，而且要求整体化和高精度，更要求长寿命和高性能。这就要求高校培养出更多的材料成型卓越新工科人才，以适应新时代材料加工行业努力朝着轻量化、精确化、整体化、柔性化、高性能、高效率、低成本、短周期和环境友好型的方向发展。基于这一需求，提出了如图1所示的材料成型卓越人才自主探究性培养模式改革途径。

（一）材料成型专业自主探究性人才培养方案修订

调研分析。广泛调研和收集了上海交通大学、华中科技大学、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、西安交通大学、西北工业大学、西安理工大学、西安建筑科技大学、陕西科技大学等10所国内高校材料成型专业的人才培养方案和教学大纲。通过出国留学和网络等途径收集了美国西北大学、美国佐治亚理工大学、加拿大瑞尔森大学、西班牙加泰罗尼亚理工大学、日本大阪大学等5所国外高校材料成型人才培养计划。

修订方案。依据学校2017版本科培养方案修订要求，并结合学校2017年和2018年连续开展的2次材料成型专业工程认证申报工作，重新修订和优化编制了2017版材料成型专业的人才培养方案和课程教学大纲。

完善优化。先后召开了8次研讨和交流会议，并听取和采纳了美国密西根大学，哈尔滨工业大学，中石油宝鸡钢管，中石油辽河油田，中石油长庆油田，中电集团三十九所等12位国内外专家学者的有益建议，更新了专业课教学大纲，加強了前沿技术，突出了工程特色，体现了学校特色和行业特点。

（二）材料成型专业自主探究性课堂教学改革实践

2018年教师节前后，教育部陈宝生部长提出了课堂革命的宣言。之所以会提课堂革命，是因为课堂是学习的关键渠道，学习需要在课堂上发生，课堂教学是实现教师-学生-知识-能力紧密联系的主阵地。为进一步提升课堂教学氛围和教学效果，开展了如图2所示的课堂教学改革，从教师、课堂和思政三方面进行了创新实践。

1. 重塑能力。及时主动学习习近平全国教育大会重要讲话精神、陈宝生部长四川大学本科教育工作会议讲话精神、教育部高教40条、新工科建设等系列关于本科教育的相关文件，积极贯彻以本为本，坚持四个回归。为进一步提高课堂教学效果，增强师生互动，组织材料成型专业老师6次开展教学法研讨和3人次教育教学法培训，重塑课堂教学能力，努力提升课堂授课水平。

名师引领。通过组织全专业老师积极学习和现场观摩两位省级教学名师和校级首届教学质量一等奖获得者课堂，提升青年教师授课艺术，促进青年教师从教学初手向教学能手尽快转变。

精品带动。通过完善优化《材料成型原理与工艺》《金属热处理原理及工艺》《焊接工程基础》三门校级精品课程和《金属塑性成形有限元数值模拟》《金属材料焊接性》《材料专业概论》三门校级规划教材，带动教师发展。

竞赛助推。通过青年教师讲课比赛、课堂教学比赛、课堂思政教学、微课等多种教学竞赛活动，助推教师教学能力提升。多位教师先后荣获了各类奖励，青年教师授课课堂作为学校代表被陕西新闻联播报道。

2. 活化课堂。为了提升课堂三率（到课率、抬头率、提问率），积极采用多种方式来活化课堂，建立了材料成型专业“以问题为基础”的自主探究性课堂教学改革模式。在材料成型专业系列课程中进行了课堂教学模式的改革，在教学中引入“问题”，围绕“问题”展开讨论，建立自主探究性课堂教学模式。

三堂融合式授课，提高课堂授课氛围。积极尝试将案例式课堂、雨课堂、探究式课堂结合起来，实行三堂融合式授课模式，调动学生学习兴趣。（1）案例式教学。在充分利用多媒体教学条件和推行讨论式教学手段的基础上，创新性地开展了案例情景式教学，通过案例引导学生正确的金属热处理工艺的流程。强化案例中学习、案例中感悟、案例中成长、案例中受益的学习理念。（2）雨课堂教学。从最初的板书到今天的多媒体和网络教学，教学手段随着科技的发展日新月异。目前，全体教师都积极运用多媒体教学，使金属热处理的理论教学生动化、形象化和趣味化，调动学生学习热情，有助于课程内容理解和吸收。目前已尝试和探索了基于PPT的雨课堂教学模式在课堂上的应用，将PPT和微信很好进行结合，也将课前-课中-课后进行了结合，也有助于雁塔和户县两校区的授课学习全过程组织。（3）探究式课堂教学。对于相当简单和容易理解的章节，给出学习提纲，由学习自学，然后授课老师进行提问、点评和重点分析。通过这样的课堂教学手段改革，可诱导学生主动学习，培养独立思考和自学能力。

推行研究性教学，培养学生自主意识。在传授各种热处理技术和工艺理论知识的同时，通过介绍相关知识的来龙去脉，将知识的发现过程和大师的思维过程展现出来，激发学生求知欲望;并利用多媒体技术模拟知识发现的过程，使学生能够感受知识的创新过程，培养自主学习创新意识。

注重学科方法论，培养学生理性思维。在讲授经典知识的同时，通过实例分析，将各种热处理技术和工艺的特点和优劣介绍给学生，加大对学生进行抽象思维能力和逻辑思维方法的培养，强化对学生进行金属热处理工艺和装备的理解、设计、实现能力的培养。 例如，在讲授弯管感应加热成型技术时，按图3思路，先基本原理，再有限元建模，进而数值模拟，最后实验验证，根据这一完整思路提升学生思维能力。

3. 课堂思政。积极贯彻习近平总书记全国高校思想政治工作会议重要讲话精神，努力利用课堂思政这个教学环节，做好专业课程与思想政治理论课的同心同德同向同行，形成协同育人效应。以金属热处理课程精品课程为例，每年大约有300多名学生上课。通过讲授中国古代发明的各种金属热加工方式提升民族自信心，通过开展探究式和研讨式方法讲授西气东输二线和西气东输三线等重大油气输送管道制造国产化来提升学生精气神等。

（三）材料成型专业自主探究性实践教学强化实践

1. 课程实验。强调课程实验的实践性教学，培养学生协作能力。通过设置体验性、验证性和创新性实验的实验体系，确立了循序渐进、融会贯通、精讲多练的实验教学原则。教学中始终坚持理论与实践的统一，形成课程理论链和课程实验链，鼓励自主地分析及解决遇到的问题，促进知识点理解，努力实现课程和实验协同。

2. 技能竞赛。在课程实验的基础上，结合材料类专业特色，强化学生的金相分析能力和焊接技术能力，选拔学生参加金相实验和焊接实验培训，组织和承办了校级金相技能大赛，并组织学生参加了全国金相技术大赛和全国焊接创新大赛。在这些技能竞赛活动中，学习通过自主和探究等方式提升实际技能。

3. 生产实习。在材料学院多年洛阳拖拉机厂生产实习基地的基础上，扩展了湖北十堰二汽和建湖机械等2个生产实习基地。在实习过程中，大力强化实习组织方式，让学生在实习过程中不仅仅是走马观花式的参观，更注重引导学生针对材料加工成型方法进行思考和钻研，通过实践来反馈对理论知识理解。

（四）材料成型专业自主探究性创新能力提升实践

结合各种大学生创新创业项目和竞赛，学生在指导老师指导下以团队形式进行创新研究实验，不断提高自身的动手能力和团队协作精神。近两年来，共承担指导了10余项大创项目和创青春竞赛项目。

二、结束语

本项目重点研究和探索了在培养方案、课程教学、实践教学和创新能力整个本科人才培养全流程中全面推行自主探究性教学模式，建立了基于自主探究性的材料成型专业人才培养优化方案、课堂教学改革模式、实践教学强化模式和创新能力提升路径。通过“名师引领+精品带动+竞赛助推+重塑能力”结合方式，锻炼了教师授课能力和授课艺术，实现了青年教师从教学初手向教学能手的转变，为开展自主探究性授课提供了新生力量。通过“案例课堂+雨课堂+探究课堂”三堂融合方式，在课堂教学中积极引入“问题”并围绕“问题”建立了自主探究性课堂教学模式，活化了课堂，提升课堂三率，确保了教学质量。通过“课程实验+技能競赛+生产实习”三种联动方式，形成了理论教学链和实践教学链的有机结合和相互促进，强化了自主探究性实践能力，着力培养学生创新意识。

近两年来的实践应用表明，青年教师授课能力有效提升，课堂教学质量显著提高，创新实践软硬件条件更加充实，学生素质和能力更加优秀，全面提升了我校材料成型及控制工程专业本科生的核心竞争力，并对开展材料成型专业工程认证增添了素材和起到了积极的推动作用。

参考文献：

[1]陈宝生.坚持以本为本，推进四个回归，建设中国特色、世界水平的一流本科教育[C].新时代全国高等学校本科教育工作会议，2018.

[2]洪一江，王军花，朱友林.基于PBL自主探究式网络教学模式在生物科学类多元化和创新型人才培养中的应用[J].高校生物学教学研究，2011，1（1）：21-23.

[3]吴晓刚.基于项目驱动的数据库课程自主探究式教学模式[J].计算机教育，2012（2）：81-83.