刘芬霞 胡军旺 姚引婧

摘 要：本文从培养应用型人才目标出发，分析了《金属学与热处理》课程的授课现状和教学改革的必要性。基于课程教学的OBE理念和课程在专业人才培养中的作用，梳理出本课程的主线，制定出要达到的课程总体目标和阶段性目标；采用多种教学方法，以成果导向优化了课程教学内容，改革了教学模式，完善了课程目标达成度评价体系。本课程的教学改革实践突出了学生的学习主体地位，激发了学生的学习兴趣和主动性，提高了课程目标的达成度。

关键词：金属学与热处理；应用型；OBE理念

一、概述

应用型本科人才是以提升学生专业理论知识、专业实践能力和综合素质全面协调发展，能够掌握生产实际中的基本知识和操作技能，能够处理生产一线的工艺、技术或管理问题的应用型人才为目标。是随着高等教育转向以结构调整和质量提升为核心的内涵式发展阶段的一种全新的教育类型，需要传统的理论型教育向应用型教育新模式转变，重点在于突出应用和技术，是为了更好地培养国家在产业转型升级背景下行业企业所需的技术技能型人才。我校是甘肃省首批应用技术大学转型发展试点院校，学校坚持培养“基础理论实、实践能力强、综合素质高，具有社会责任、工匠精神和创新精神”的应用型人才。

《金属学与热处理》是材料成型及控制工程专业的核心学科基础课程，为学生学习后续专业课程奠定理论和实践基础。[1]课程主要由金属材料学和金属热处理原理与工艺两大部分内容构成，涉及到金属材料的加工方法、性能改善的方法及工艺、材料的性能特点及其在工程中的应用，是一门理论和实践联系很紧密的课程。长久以来，国内很多高校材料类和部分机械类等专业的培养方案中设置有《金属学与热处理》课程，更说明了本课程内容在材料成型和应用中的重要作用。

二、本课程授课现状

（一）理论授课现状

本课程目前采用的教学方式主要是理论讲授，实践教学为辅，理论占比大概为80%～90%，可以看出课程教学过于注重理论知识，而轻视了实操在应用型人才培养中的作用。在授课内容上，已开设《金属学与热处理》课程各专业院校，在教学内容选择上，较为陈旧，没有跟上现阶段材料学的发展趋势，同时各专业的《金属学与热处理》课程大纲千篇一律，授课过于依赖脱离了专业背景的教学大纲内容，未能体现出专业重点和专业特色[2]。因此，该课程的传统教学模式已经严重影响了该课程教学质量的提高和对高素质应用型人才的全面培养[3]。

（二）实践授课现状

1.实践内容体系现状

重视理论教学，轻视实验教学，是金属材料工程专业人材培养过程中，一直都存在的问题，这与强调课业成绩而忽视培养人材创新能力是有关的[4]。目前本课程实践体系主要有单独的几个实验组成，有金相显微镜操作、金相试样制备、铁碳合金试样制备及组织观察、有色金属试样制备及组织观察四个实验组成。总体要求学生学会金相显微镜的操作，在限定的时间内完成制样制备，能够清晰准确的显示组织，目前的实验过程中学生只能够学会简单的操作能力，在学生创新意识和创新能力的培养方面还达不到应用型人才的培养要求。

2.实践授课模式现状

受理论教学传统模式的影响，课程实践教学活动仍是一对多的模式[3]。实践教学过程中一名老师面对一个自然班的学生，老师布置任务，学生根据实验指导书简单完成任务，不能体现学生的学习主体地位。

3.理论联系实践现状

综合来看本课程理论知识包括金属材料的结构，材料凝固过程及组织变化规律、材料加工和热处理过程中的组织变化规律及热处理工艺的应用场合等内容。但实验教学内容不够全面，只涉及到了材料试样的制备和组织观察两部分。

（三）课程考核体系现状

目前，大多数高校就本课程的考核方式仍然是理论考试成绩和实验成绩按一定比例的综合成绩。理论成绩的核定基本依据上课出勤率、平時作业成绩和期末考试（笔试）成绩，考试成绩占比大概为70%～90%。而本课程的实验教学考核项目也因传统模式影响包括出勤、实操能力和实践报告册的撰写质量，未涉及到实验方案的合理性，以及是否正确解决方案在实施过程中遇到的问题等。因实验过程是一对多的模式，以及实验内容相对简单，就学生的实践能力是否达到应用型人才培养目标还不好科学评价。

为达到学校应用型人才培养目标，培养出能够适应新工科时代社会和行业企业需求的，能够解决现场生产问题，能够应对工程中出现的复杂性、综合性的技术问题和管理问题。急需优化本课程的教学内容、改进教学模式和教学方法、改善学生学成的评价方式等。

三、理清课程主线并确定课程目标

（一）课程主线

《金属学与热处理》由晶体结构、合金相结构、二元合金相图、Fe-Fe3C合金相图、金属塑性变形及回复与再结晶、金属热处理原理及工艺等内容构成，课程的主线是材料的成分/加工工艺→材料组织结构→材料主要性能→材料应用领域，以此主线为依据突出课程教学重点，即理论在实践中的应用，进而对课程内容进行优化。一是要删减过于陈旧的或应用不多的内容; 二是就课程内容以科学的方法进行归类，使其既分为不同的模块又具有系统性; 三是补充研究及实际应用方面的前沿知识，如用新材料生产技术、新材料生产工艺及其应用范围和状况等，使课程教学内容始终保持动态更新，体现材料在工业生产中与时俱进。

（二）课程教学达成的目标

以应用型人才的培养目标为出发点，最大限度发挥课程在专业人才培养体系中的贡献，即掌握材料成型的基础知识，能够参与实验、分析、解决材料成型相关的工程实际问题，制定指定金属零件的热处理工工艺，并判断热处理后的组织和性能。本课程的总教学目标是要学生掌握材料的成分（工艺）——材料的组织结构——材料的性能之间的关系，使学生具备能够根据工程实际分析并选择合适的零件材料同时制定正确的加工工艺，以及从事材料科学研究的分析、实验等基本技能，了解材料成型对环境保护和可持续发展等方面的知识。将课程总体目标分解为以下四级阶段性目标：

（1）第一级目标。掌握金属材料的微观组织结构，熟悉各类结构缺陷对材料性能的影响，具备分析及解决材料结构对性能影响的实际工程问题；

（2）第二级目标。掌握不同热加工方法对材料组织结构的影响机理及组织变化规律，从而对材料性能的改变结果，能够分析材料组织和性能出现异常的原因；

（3）第三级目标。针对实际工程的特定需求，能够依据“选材原则”选择合适的材料，制定科学合理的零件加工工艺和热处理工艺，能够参与解决材料成型工程相关的工程实际问题；

（4）第四级目标。掌握实际工程中的“选材三原则”，了解新材料、新工艺和新技术，了解材料成型过程中对环境和社会可持续发展的影响。

四、课程教学改革

应用型人才的深刻内涵就是以工程应用能力为导向，以学生为中心，以专业知识和专业技能输出为目标。“应”具体体现在 “适应新技术的发展对人才知识、技能的要求”、“能应对行业发展对知识、技术、技能的挑战”两个方面。“用”具体体现在“实用，理论知识在实际工程中用得上”、“运用所学知识解决管理及技术问题，干的好”两个方面。为达成本课程在人才培养中的目标，主要进行了以下几个方面的改革：

（一）突出培养目标达成的课程内容优化

本课程选择的教材是《金属学与热处理原理》，教材分为九章，为达到课程在“应用型”人才培养目标中的贡献度，根据课程涵盖知识点的实质将划分为金属材料的结构及性能基础原理，金属材料的成型工艺、热处理原理与工艺及性能达成，并增加专业前沿知识包括新材料、新理论、新工艺和新技术及其应用，这三大模块之间既紧密的联系又相互依赖，模块一是模块二的理论基础，模块二是模块一的实际应用，也是本课程“应用型”培养目标达成的主要内容。第一、第二部分内容是第三部分内容的理论基础，第三部分又是前两部分理论内容的必要补充，能使学生步入社会后快速适应材料成型技术等的迅猛发展，并为学生毕业若干年后所能达到的综合能力奠定基础。

（二）突出学生为中心的教学模式改革

1.基于OBE理念的课程反向设计

人才培养目标的实现要求该专业的所有课程都能实现其教学目标，基于OBE理念的课程反向设计在课程教学目标的达成中尤为关键。反向设计与传统课程设计的理论方法刚好相反，反向设计步骤为分析课程在毕业要求中的贡献（2.1、2.2）→确定课程的总体目标（掌握材料结构性能基础知识，解决材料成型对结构性能影响的相关实际工程问题）→课程目标与毕业要求指标的关系→教学方法及授课组织→课程目标达成评价→学习学成达成评价。以此来为课程定位，同时确定明确的、可衡量的、可评价的课程总体目标和详细的教学内容目标，还可以对学生学习成果的达成进行较为准确的评价。

2.教学方法及课程组织

通过采用目标式教学方法等多种教学方式解决本课程理论内容晦涩，知识点繁多、工程实践性强，导致学生对课程的理解不深刻的问题。目标式教学方法是将课程内容嵌入学生学习目标中，如相结构的具体内容是相结构的种类及其性能特点，学习目标是能够根据实际需求通过一定的方法改变金属的相结构从而改善金属的性能；案例式教学法就是通过分析实际案例来学习，如在金属材料的塑性变形、回复与再结晶内容的学习中，可以举出某一冷加工（拉拔）零件在接触高温物体时失效的现象，让学生分析零件加工过程及其性能变化以及接触高温物体后的性能变化，从而得出失效的原因，达到本章内容学习的目标。采用现代教育技术手段，如在材料晶体结构的内容的学习中，学生对各类晶体结构以及各类缺陷不容易理解，可以用多媒体动画、教学模型等使不可见的结构立体化、三维化，将晶体结构直观的展示给学生，提高内容的趣味性，降低对晶体结构理解的难度，达到本部分内容的学习目标。翻转课堂教学是提前让学生利用课外时间学习相关内容，让学生发现问题、提出问题，课堂中组织学生积极参与讨论、师生充分互动，如二元合金相图结晶部分的学习，学生会在预习的过程中发现不同成分的合金在冷却后得到不同的组织，但结晶的规律并未掌握，在课堂中通过讨论不同成分合金结晶过程中在不同温度下发生的结晶反应不同，从而得到不同的组织，在课堂讨论中加深了对结晶组织不同的问题的理解，提升了教学效果，达到了学习目标。

（三）凸显应用型培养目标的实践教学改革

（1）实践教学体系和模式改革。针对本课程实验内容独立、零散而不成体系，实验教学达不到创新意识和创新能力的培养目标等问题，改革为独立设置、时长达一周的综合实验。

为凸显应用型人才培养目标，实验项目设置为根据不同材料要求达到的性能，让学生将实验作为一个小型项目，查阅资料，确定实验方案，设计实验步骤并实施，得到实验结果。在整个实验过程中教师改变以往的操作者角色为指导者，学生由观察者变为实操者，从而体现学生的学习主体地位，独立思考、独立操作，对方案的准确性根据实验结果进行评价，从而提高学生思考问题、解决问题和实践的能力，也可激发学生的创新意识，提升其创新能力。

（2）强化实践考核和评价。实验体系及模式的改革对其评价模式提出了新要求，对实验教学效果的评价不仅要考虑实验过程、实验结果，最重要的要考虑学生学习目标的达成，改变以往简单的评价模式，从实验方案的科学合理性、实践操作技能的掌握程度和结果的准确程度以及对问题分析的正确程度来进行评价，从而更加全面、客观的对学生的整体能力进行评价。

（四）突出学生学成的课程目标达成度评价改革

工程专业课程和基础理论课程之间有明显的区别[5]。专业课程主要为培养学生的工程意识，分析和解决实际工程的能力，从应用型人才培养角度出发是要为学生毕业后步入实际工作奠定基础。因此，这类课程一个特别重要的改革方向就是加强对学生工程意识和实践能力的提高，不管是课程教学组织还是学习学成的评价，都应该按照这个思路展开，使学生从被动学知识转变到学以致用[2]。本课程为考试课，考试方式为闭卷考试，课程的评价方式由原来的出勤（9%）+作业（21%）+期末考试（70%）改为出勤（5%）+课堂讨论（10%）+案例分析（10%）+作业（15%）+期末考试（60%）。课程试题题型可在名词解释、填空题、选择题、判断题、简答题、综合计算中选择，在此基础上增加工程实际的分析题。试题内容覆盖本课程教学内容的90%以上，并注重理论联系实际，能较好的评价学生分析问题、解决问题的工程能力和工程意识，并不断根据新技术、新工艺的发展不断创新和充实。

结语

综上所述，为凸显应用型人才培养目标，达成课程在人才培养目标中的贡献度，基于成果导向OBE教学理念，重新梳理了本课程的主线，将课程总体教学目标分为四个阶段性目标，通过课程内容的优化整合，授课方式及方法的改革和学生学成评价方式的改革，旨在扭转课程教学以教师为中心的现状，提升学生学习的主体地位，激发学生学习兴趣和主动性，最大限度发挥本课程在应用型人才培养目标达成的贡献度。

参考文献：

[1]月美，邓丽萍.线上线下混合式教学的实践探索——以“金属学及热处理”课程为例［J］.机电技术，2021（06）：112-113

[2]王海燕，孫昊，吴忠旺，等.工程认证背景下金属学及热处理课程教学［J］.中国冶金教育，2018（01）：4-5.

[3]马煜林，葛彦伟，张瑜.新工科背景下以 OBE为导向《金属学与热处理》的课程教学改革——以材料成型及控制工程（铸造方向）专业为例［J］.铸造设备与工艺，2019（05）：49-52.

[4]王泽民.工程教育认证背景下的金属学与热处理实验教学改革与实践［J］.高教学刊，2019（02）：130-132.

[5]王奕闰，谢国坤，郭洪涛.应用型本科高校的新工科建设对策［J］.新西部，2019（18）：112-114.

基金项目：桂教职成[2021]34号，自治区教育厅关于公布2021年度广西职业教育教学改革研究项目的通知，《新工科背景下应用型本科院校职教师资人才培育模式的探索与研究》，GXGZZJ2021A020；桂教职成〔2022〕47号自治区教育厅关于公布2022年度广西职业教育教学改革研究项目  现代产业学院背景下“一体两翼”实践教学模式的探究，GXGZJG2022B076；2022年度校级本科教学改革工程项目，教务处发[2022]182号，现代产业学院背景下实践教学模式的探究——以汽车服务工程专业为例，2022GKSYGZ02

作者简介：刘芬霞（1972—  ），女，汉族，甘肃民勤人，硕士，高级职称，研究方向：材料加工。

*通讯作者：胡军旺，男，汉族，甘肃通渭人，硕士，高级工程师，研究方向：智能产品设计。