应用型本科焊接技术与工程专业基础课教学模式的研究与实践

王永东 孟君晟 栾亦琳 朱艳 郑光海

摘要：以材料学院焊接技术与工程专业的考研课《材料科学基础》和《焊接冶金学》为研究对象，从教师授课准备和教学实施两方面探究应用型本科考研专业课的教学方法。构建分层次教学模式，教学分为两个级别，主要以“ 应用型 ”培养为主要目标，辅以考研为次要目标，把学生培养成工程能力突出、创新创业能力强、具有良好的职业道德和团队精神的应用技术型人才。同时，为培养高层次的专业人才打下坚实的基础。

关键词：应用型本科;材料科学基础;焊接冶金学;分级教学

中图分类号：G642      文献标志码：C         文章编号：1001-2003（2021）06-0098-03

DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2021.06.18

0    前言

黑龙江科技大学2010 年成为黑龙江省特色应用型本科重点建设高校（试点），2019年获批黑龙江省特色应用型本科示范高校。学校的人才培养目标分为应用技术型和应用研究型。材料学院焊接技術与工程专业人才培养目标均为应用技术型，主要是培养工程能力突出、创新创业能力强、具有良好的职业道德和团队精神的应用技术型人才。材料科学基础、金属材料热处理及焊接冶金学是各门专业课的主要基础课，大学期间学好基础课程对今后专业课的学习以及工作至关重要。近几年学院考研率一直维持在20%左右，为了保证考研同学专业基础课理论学习更为扎实，区别于就业同学偏应用，要求教师授课时候对教学内容进行划分和补充，对考研同学专业课的教学模式和方法进行积极探索。

1 研究的主要思路

以应用型人才培养为导向，以OBE教学理念为引导，以能力培养为主线，以强化工程实践能力、工程设计能力与工程创新能力为核心，重构课程体系和教学内容。在专业课的教学过程中，以“ 够用为度、注重应用 ”为指导思想，着重阐明课程的基本理论和基本概念，注重培养理论联系实际及工程应用能力。鼓励学生考研，在授课过程中附加考研题专题讲解，讲解过程中对于知识点要进行说明，明确指出直接就业和考研同学对附加知识掌握程度有所不同[1-3]。

2 研究的主要内容

2.1 教学团队建设，提升教学质量

培养优秀学生必须建立一支责任心、业务能力强、综合素质高的教学团队，这就要求教师须关注材料科学发展的最新动态，全面了解本学科的前沿及发展。同时明确工程教育的人才培养目标，加强自身业务能力，并有为考研学生义务辅导的热情。

任课教师根据近几年焊接专业学生考研情况，了解相关学校的考研大纲，其中包括初试参考教材、考纲要点以及复试科目及考试要点等相关考研详细信息。课程组教师授课时应注意与基础课和其他专业课程的衔接与配合，做好内容的合理分配。上课重点向学生传授如何学习理工科专业课程，培养学生的工程思维方法，重在将理论与实践相结合以解决工程实际问题。

材料科学基础和金属材料热处理专业基础课程是研究生考试初试科目，焊接冶金学为复试科目。三门课内容多，概念多，理论性强，学生普遍反映难度较大。因此在课堂教学中，教学团队不断探索改进教学方法，三分之二的时间用于理论讲解，三分之一的时间采用课堂讨论式翻转课堂的教学方法引导学生归纳总结。此外，在授课章节结束后，总结重点难点，检查学生笔记整理情况，建议学生画出思维导图。采用该授课方法后，学生对理论知识的理解更加系统化和条理化。经多年的教学改革积累，课题组逐步形成了一支包括专业建设负责人在内，以高级职称、博士学位为主体的教学团队，学校督学和学生评教较好，教学效果优良率100%。

2.2 教学内容和方法

在课程体系上，贯彻“ 基础适度、口径宽广、应用为先 ”的课程体系改革原则，以金属材料为重点，补充高分子材料、复合材料的相关知识点，在材料科学理论抽象知识的介绍上，如晶体中的位错，堆垛形式和三元相图立体模型，尽量采用动画形式体现。教学内容的取舍以“ 精、宽、新、用 ”为原则，从材料科学与工程的基本原理出发，从宏观和微观结构等角度，讲解固体材料结构、缺陷及其变化规律，以及固态材料的凝固、扩散和相变等。在材料应用方面，结合材料科学的理论内容，介绍相关的新材料、新工艺和新技术，如增材制造、非晶材料的最新进展，使学生系统地理解和掌握材料组成与物质结构的内在联系、材料结构与性能间关系，为今后相关专业课程的学习打下扎实的理论知识基础。同时，结合焊接专业的特点，将焊接冶金过程及冶金过程中的不平衡结晶及结晶过程中可能出现的问题合理融入到教学内容中，为后续焊接专业基础课程的学习奠定基础[4]。

热处理原理部分主要讲述的是钢在加热和冷却过程中的组织转变规律，内容繁琐且比较抽象。在讲解过程中结合材料科学基础理论知识进行思维导图式讲解，结合当今热点材料进行补充内容：如形状记忆合金材料在航空航天和医疗领域的应用，开阔学生们的视野。贝氏体转变是中温转变组织，通过课题组研究贝氏体耐磨钢的科研成果介绍此部分内容，提高学生的工程应用能力。

钢的热处理工艺部分在讲解基本热处理工艺的基础上，将先进热处理工艺引进课堂，如可控气氛热处理，真空热处理、感应热处理和离子氮化热处理技术，淬火介质和冷却技术。另外，在教学过程中，尽可能从微信公众号、期刊网等媒介获得相关热处理发展的最新动态，进行总结、综合后融入到相应的章节中，既保证了教学内容的更新，更能体现与时俱进，也拓宽了学生的视野，为培养学生开拓思维和创新意识奠定了良好的基础[5]。

焊接冶金学课程重点围绕焊条熔化-熔滴过渡、熔池形成-化学冶金反应、气相-金属作用、熔渣-金属作用-熔渣对金属的氧化、合金过渡4个核心问题梳理出相应的知识要点，再结合全国焊接类考研复试大纲补充相应知识点。在焊接材料的基础讲解和应用、焊接接头的组织和性能以及焊接缺陷及其控制方面结合具体的工程实际案例进行拓展[6]。

2.3 教学模式的定位

根据应用技术型培养目标采取不同的培养模式，将教学分为两个层次，主层次以“ 应用技术型 ”培养为目标，着重讲解材料科学的基本理论，注重理论联系实际，列举工程案例，改善和提高材料性能的应用能力。辅助层次的教学以考研为目标，按照研究生的考纲要求补充教学内容，或对学校大纲内的内容进行扩展讲解，附加考研真题讲解，满足考研学生需求，为这部分学生的进一步深造奠定理论基础[5]。

2.4 教材选用及课件的制作

材料科学基础和金属材料热处理教材选用普通高等学校“ 十一五 ”国家规划教材《金属学与热处理（第3版）》 （崔忠圻、覃耀春编著）。焊接冶金学教材选用高等教务“ 十三五 ”重点规划教材《焊接冶金学-材料焊接性（第2版）》 （李亚江编著）、《焊接冶金学-基本原理》 （杜则裕编著）。

本校学生考研学校主要为哈尔滨工业大学、哈尔滨工程大學、北京科技大学、南京航空航天大学、四川大学等。哈尔滨工业大学和四川大学研究生入学考试专业课即为崔忠圻老师编著的《金属学与热处理》 ，其他学校考研选用教材不尽相同，但是基本理论和内容基本相同。

教学大纲是一门课程执行所必须的，其内容涵盖课程性质和教学目标，其中包括课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系、授课内容、教科书及参考资料、课程内容等。基于教学大纲，课程组制作了相应的多媒体课件，课件主要以图形和动画为主，比如晶体结构、位错、三元相图等比较抽象的内容以动画形式展现，更加直观形象。熔滴过渡形式等通过高清录像展示给学生。两门课程的课件曾获得国家课件大赛优秀奖和校级首届课件大赛二等奖。

2.5 教学内容的整合

“ 材料科学基础 ”课程由8章内容构成，结合内容整合五大模块：材料的微观结构，主要让学生掌握金属原子间的结合和金属键的特性;掌握金属的晶体结构，晶向和晶面指数的标定及应用;掌握合金相结构，相与组织之间的联系与区别;掌握金属晶体的缺陷;材料制备理论（凝固理论和扩散理论）：掌握金属结晶的过冷现象及原因;掌握晶核的形成及长大过程及机制。掌握扩散的本质、机理和条件;掌握扩散的规律及应用;掌握扩散的影响因素;材料热力学和相图理论基础：掌握相图的结晶过程分析及在工程实际中的应用;变形和强化理论基础：掌握金属的变形特征;掌握单晶体的塑性变形特点和多晶体的塑性变形过程;掌握塑性变形对组织和性能的影响;再结晶和热加工理论掌握冷变形金属的回复机制;掌握再结晶过程晶粒长大过程及影响因素。对教学内容进行多次修改，注重知识的更新，和其他专业课程的衔接与配合，内容由浅入深、逻辑性强、重点突出、易于理解。

对于考研学生，在教学内容的深度和广度上进行补充。主要实时关注各高校的考研大纲及考研真题进行知识点补充。例如，补充位错应力场和位错反应知识点;补充倒易点阵;补充三元相图固态有限互溶知识点。并结合各高校考研真题进行讲解，同时将全国高校考研真题搜集汇编成册，供学生复习参考。考上研究生同学的笔记也相应的进行收集整理，为后续学生报考本校作为复习资料。课题组还成立了考研专业课辅导小组，建立QQ群、微信群线上答疑，线下每周三下午规定时间答疑。通过以上一系列措施，我院研究生考研率一直名列学校前茅。

3 结论

几年来，课程组教师辛勤付出，不断地进行教学改革，严抓教学质量，利用课外时间进行分级教学，答疑辅导，同时利用智慧树线上平台分享课程资源，课程组教师不断地总结与改进教学方法。经过教师和学生的共同努力，近几年我院考研成绩喜人，部分学生考入哈尔滨工业大学、哈尔滨工程大学、中国科学院大学、北京科技大学和东北大学等。

2012年和2014年，材料科学基础和焊接冶金学分别建成校级精品课程。2020年材料科学基础课程又被评为校级一流线下课程，课题组继续坚持教学改革及实践，为学生打好专业基础，力争把材料科学基础建设成省级一流线下课程。

参考文献：

高嬿，张运波，郑文. 应用型本科考研专业课教学模式的研究与实践[J].当代教育与时代教学研究，2018（10）：47-48.

王永东，栾亦琳，朱艳. 应用型焊接技术与工程专业人才培养模式改革与实践[J].广州化工，2020（12）：170-171.

栾亦琳，李柏茹，郑光海.焊接检验课程课堂与实践教学方法改革[J].中国冶金教育，2017（5）：63-65.

赵霞，王永东，党振乾. 应用型本科材料科学基础课程教学改革[J].中国冶金教育，2013（4）：23-24，27.

李柏茹，王永东，梁维中.“ 金属热处理 ”课程内容改革与探讨[J].黑龙江教育（理论与实践），2014（1）：91-92.

王永东，赵霞，郑光海，等.应用型本科焊接冶金学课程教学方法改革[J].中国冶金教育，2015（2）：16-18.