工科院校機械類專業(yè)《工程材料與機械制造基礎(chǔ)》系列課程發(fā)展初析

1、工科院校機械類專業(yè)工程材料與機械制造基礎(chǔ)系列課程發(fā)展初析工程材料與機械制造基礎(chǔ) 系列課程是我國工科院校最重 要的技術(shù)基礎(chǔ)課之一，具有知識面寬，受益面大，理論與實踐密 切結(jié)合，實踐性、創(chuàng)新性強，要求會動手、能操作等特點，是工 科學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng)、能力提高、加強通識、銜接社會、實現(xiàn)寬口徑 專業(yè)教育的重要教學(xué)環(huán)節(jié)之一。 該系列課程經(jīng)歷了緩慢而堅韌的 “六五”至“八五” 15年間（1981 1995年）的改革與發(fā)展過 程。后來，教育部“世界銀行貸款”項目的啟動和實施，后期實 施的“211 工程”和“ 985 工程”項目以及連續(xù)多年的本科教學(xué) 水平評估，使得該系列課程改革從工程實踐教學(xué)基地的大跨度變 革開始

2、，逐步深入到系列課程建設(shè)、教材建設(shè)、師資隊伍建設(shè)、 教育技術(shù)建設(shè)和教學(xué)管理等各個層面。 此調(diào)研目的是找出 工程 材料與機械制造基礎(chǔ) 系列課程長期發(fā)展后， 目前存在的主要問 題和原因，以形成有效地解決這些問題的基本思路和相應(yīng)的措 施。一、調(diào)查方法和具體舉措調(diào)研范圍為：華北地區(qū) 7 所高校，包括清華大學(xué)、北京航空 航天大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、北京科技大學(xué)、北京理工大學(xué)、北京 化工大學(xué)、內(nèi)蒙古科技大學(xué)； 華東地區(qū) 8所高校，包括山東大學(xué)、 南京航空航天大學(xué)、南京理工大學(xué)、東南大學(xué)、河海大學(xué)、上海 交通大學(xué)、上海理工大學(xué)、華東理工大學(xué)；東北地區(qū) 6 所高校， 包括吉林大學(xué)、長春工業(yè)大學(xué)、長春大學(xué)、長春理工

3、大學(xué)、北華 大學(xué)、東北電力大學(xué)；西北地區(qū) 6 所高校，包括蘭州交通大學(xué)、 蘭州工業(yè)大學(xué)、西安交通大學(xué)、西安理工大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、 西安工業(yè)大學(xué)。 被考察對象既有“ 985”、 “211”工程院校還有 一般院校。 調(diào)研方式采用了以實地考察， 與所在高校教學(xué)院長和 相關(guān)任課教師直接談話交流， 當場填寫調(diào)研報告以及收集 工程 材料與機械制造基礎(chǔ)系列課程的教學(xué)文件為主，以隨后電話、 郵件資料證實和補充為輔的形式進行。 其中調(diào)研報告內(nèi)容具體包 括：系列課程的上課學(xué)期，系列課程的理論學(xué)時數(shù)，系列課程規(guī) 劃教材采用情況 （包括“十五”、 “十一五”以及“十二五”國 家規(guī)劃教材），在系列課程講授內(nèi)容中“新材

4、料、新技術(shù)、新工 藝”內(nèi)容反映的比例， 系列課程開設(shè)的實驗項目數(shù) （包括設(shè)計型 或綜合型實驗項目數(shù)）以及系列課程的建設(shè)情況等內(nèi)容。二、實地調(diào)查結(jié)果與分析圖 1 表示各地區(qū) 工程材料與機械制造基礎(chǔ) 系列課程的具 體上課學(xué)期。由圖1 （a）、（ b）可知，各地區(qū)工程材料課 程和材料成形工藝 課程的上課學(xué)期基本在第 4 學(xué)期或第 5 學(xué) 期。個別院校把這兩門課程開在了第 6 學(xué)期或是第 3 學(xué)期，甚至 是第2學(xué)期或是第1學(xué)期。由圖1（c）可知，各地區(qū)的機械 制造基礎(chǔ) 課程基本是在第 6學(xué)期上課， 個別院校安排在第 5 或 第 4 學(xué)期。眾所周知，工程材料和材料成形工藝課程屬 于機械類專業(yè)基礎(chǔ)課， 應(yīng)

5、該以金屬工藝學(xué)、 大學(xué)物理、 工程圖學(xué)、 機械工程導(dǎo)論以及金工實習(xí)等公共通識課程和金工實踐課程為 前期基礎(chǔ)課程。這些先修課程是學(xué)生學(xué)好工程材料和材料 成形工藝課程的核心和基礎(chǔ)，而工程材料和材料成形工 藝課程的學(xué)習(xí)又反過來從工程應(yīng)用角度鞏固所學(xué)的基礎(chǔ)理論知 識。因此，工程材料和材料成形工藝課程安排在第 4 或 第 5 學(xué)期符合學(xué)生專業(yè)知識和能力的建構(gòu)規(guī)律， 而第 6 學(xué)期、 第 3學(xué)期，甚至是第 2 學(xué)期或是第 1學(xué)期的課程安排就缺乏理論依 據(jù)。而且，根據(jù)“認知實習(xí)一理論學(xué)習(xí)一實踐一再學(xué)習(xí)一再實 踐探索性認知實踐”這一工程知識認知和掌握的基本規(guī)律 1-3 ，工程材料和材料成形工藝理論課程也應(yīng)該安

6、排 到金工實習(xí)（一般都在第 2或第 3學(xué)期進行）之后。產(chǎn)生這一問 題的主要原因是個別院校的課程體系構(gòu)建缺乏工科人才培養(yǎng)的 頂層設(shè)計， 還有一個原因是“各自為政”的教學(xué)管理體制約束課 程設(shè)置。例如，一些院校機械專業(yè)的工程材料課程是由材料 學(xué)院的材料學(xué)專業(yè)課教師講授， 材料成形工藝基礎(chǔ)課程是由 材料加工專業(yè)的教師講授。 這樣就產(chǎn)生了由于行政所屬不同造成 的課程設(shè)置缺乏統(tǒng)一和科學(xué)管理問題。圖 2 所示為各地區(qū) 工程材料與機械制造基礎(chǔ) 系列課程的 理論課學(xué)時數(shù)。由圖2 （a）、（ b）可知，華東地區(qū)和東北地區(qū) 的工程材料和材料成形工藝課程的平均學(xué)時基本在 30 40學(xué)時之間，而華北地區(qū)和西北地區(qū)這兩門

7、課程分散在 2250 學(xué)時之間。另外， 4 個地區(qū)的機械制造基礎(chǔ)課程的平均學(xué)時 基本維持在5060學(xué)時。總之，各地區(qū)工程材料、材料 成形工藝以及機械制造基礎(chǔ)課程的平均學(xué)時分別為 37.6 學(xué)時、 37.2 學(xué)時、 49.5 學(xué)時。與“十一五”之前相比，系列課 程的理論課學(xué)時明顯減少了，這與國家教育部提出的培養(yǎng)學(xué)生 “厚基礎(chǔ)、 寬口徑、強素質(zhì)、高能力”要求下的縮減專業(yè)課學(xué)時、 拓寬知識體系是相一致的。但問題的關(guān)鍵是如何解決“新材料、 新技術(shù)、新工藝”內(nèi)容不斷增加，而學(xué)時卻不斷縮減的矛盾。這 就要求每位任課教師要認真分析總結(jié)該系列課程的知識體系和 能力體系在工科人才培養(yǎng)中的地位和作用，采用創(chuàng)新的教

8、學(xué)理 念、教學(xué)方法和手段去解決相關(guān)的矛盾。例如，如何處理好精講 與以點代面的關(guān)系、課內(nèi)教師講授與課外學(xué)生自學(xué)關(guān)系、 MOOC 與反轉(zhuǎn)課堂的關(guān)系等。圖 3 所示為各地區(qū) 工程材料與機械制造基礎(chǔ) 系列課程的 規(guī)劃教材采用情況。東北地區(qū)和西北地區(qū)的工程材料課程基 本都采用了國家級規(guī)劃教材(“十五”、“十一五”和“十二 五”國家規(guī)劃教材)，而華北地區(qū)和華東地區(qū)的工程材料課 程少有采用國家級規(guī)劃教材，圖 3 (a)所示。在材料成形工 藝課程上，全國各地采用國家級規(guī)劃教材的比例相對要少，圖 3(b)，在調(diào)查的16所高校中只有6所院校采用了國家級教材， 僅占 37%。另外，各地區(qū)機械制造基礎(chǔ)課程基本都采用了

9、國 家級規(guī)劃教材。 因為教材建設(shè)是課程建設(shè)的重要一環(huán)， 所以以精品課程建設(shè)為龍頭的高?；径疾捎米跃幑_出版的規(guī)劃教材 或選用優(yōu)秀的規(guī)劃教材。 部分高校沒有采用規(guī)劃教材的主要原因 是通過使用自編或一般教材， 無論從教學(xué)內(nèi)容的難易程度上， 還 是在編排順序上都符合本校的實際狀況。另外， 工程材料與機 械制造基礎(chǔ) 系列課程的教材種類與數(shù)量的快速增加， 給不同地 區(qū)、不同層次的高校提供了優(yōu)越的可選范圍， 也反映出不同院校 的專業(yè)特色與側(cè)重點的不同。 在各地區(qū)工程材料與機 械制造基礎(chǔ)系列課程中反映“新材料、新技術(shù)、新工藝”內(nèi)容 比例的調(diào)查中可知（圖 4 所示），華北地區(qū)、華東地區(qū)和一部分 西北地區(qū)的工

10、程材料、材料成形工藝課程反映新材料、 新技術(shù)、新工藝內(nèi)容比例較高，華北地區(qū)有 3 所、華東地區(qū)有 2 所高校在教學(xué)內(nèi)容上注入的先進知識體系超過30%，而東北地區(qū)教學(xué)內(nèi)容的先進性一般低于 10%。另外，在機械制造基礎(chǔ)課 程方面，華北地區(qū)、東北地區(qū)和西北地區(qū)反映了一定的新材料、 新技術(shù)、新工藝內(nèi)容。但華東地區(qū)高校的教學(xué)內(nèi)容中，反映先進 教學(xué)內(nèi)容的比例在5%- 10%相對低一些。在調(diào)查的所有院校中， 絕大多數(shù)院校工程材料和材料成形工藝的最新內(nèi)容不足 5%，圖 4（ a）、（ b） ，而機械制造基礎(chǔ)課程的最新內(nèi)容只 有 5%-10%。這個結(jié)論與當前國家提出“中國制造 2025”的大工 程背景下， 工程

11、領(lǐng)域?qū)た迫瞬诺南葘?dǎo)性知識和能力體系要求有 一定的差距， 未來工科人才的創(chuàng)新潛力會出現(xiàn)一定程度的低靡現(xiàn) 象，需要工科院校的教務(wù)部門、相關(guān)的任課教師與時俱進，緊跟時代的要求。在各地區(qū) 工程材料與機械制造基礎(chǔ) 系列課程開設(shè)實驗項 目數(shù)的調(diào)查中可知（圖 5 所示），工程材料和機械制造基 礎(chǔ)課程的實驗項目基本在 24項之間，但各地區(qū)材料成形 工藝課程的實驗項目數(shù)非常分散，如圖5（ b），有些地區(qū)高校的實驗項目達到了 4項或 6項，有些高校根本未開設(shè)實驗。 另 外，在被調(diào)查的東北地區(qū) 4所工科院校中， 無一所高校開設(shè)相關(guān) 的實驗項目。總之，各地區(qū)工程材料、材料成形工藝以 及機械制造基礎(chǔ)課程開設(shè)的實驗項目

12、平均數(shù)分別為 2.2 項、 1.7 項以及 2.6 項。在開設(shè)的實驗項目中，體現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意 識和創(chuàng)新能力的設(shè)計型或綜合型實驗項目數(shù)就更少。具體來說，工程材料的設(shè)計型或綜合型實驗項目在華北地區(qū)、 華東地區(qū)、 東北地區(qū)和西北地區(qū)分別為 1項、0項、0項、2項；材料成 形工藝的設(shè)計型或綜合型實驗項目在華北地區(qū)、華東地區(qū)、東 北地區(qū)和西北地區(qū)分別為 0項、0項、 0項、1項；機械制造 基礎(chǔ)的設(shè)計型或綜合型實驗項目在華北地區(qū)、華東地區(qū)、東北 地區(qū)和西北地區(qū)分別為 2項、2項、4項、0項。清華大學(xué)基礎(chǔ)工程訓(xùn)練中心傅水根教授在多次的報告中指 出4 ，直到今天，在我國的高等工科教育中，“重理論輕實踐、 重

13、設(shè)計輕工藝、 重軟件輕硬件”的傳統(tǒng)習(xí)慣勢力和偏見仍普遍存 在。隨著國家提出大工程背景下的“中國制造2025”，“教育回歸工程， 教學(xué)回歸實踐”成為當代高等工程教育改革的主流趨 勢5-7 。因此，我們應(yīng)當擯棄“以理論教學(xué)為主、以實踐教學(xué) 為輔”的落后于時代的教學(xué)理念 8 。工程材料與機械制造基 礎(chǔ)系列課程是工科專業(yè)知識獲取和能力培養(yǎng)的最具代表性的系 列課程，因此，該系列課程應(yīng)該大力加強學(xué)生的實踐環(huán)節(jié)，其中 很重要的一環(huán)就是加強學(xué)生的親自動手實踐能力， 尤其是設(shè)計型 或綜合型實驗的操作能力。 但從目前的調(diào)查中可知， 高校對工科 院校實踐環(huán)節(jié)的重視程度還沒有達到國家對工科院校的期待水 平。圖 6 所

14、示為各地區(qū) 工程材料與機械制造基礎(chǔ) 系列課程的 建設(shè)情況。由圖可知，除了華東地區(qū)和東北地區(qū)的材料成形工 藝課程還處于校級精品課或一般課程之外，全國范圍內(nèi)的工 程材料與機械制造基礎(chǔ) 系列課程建設(shè)情況喜憂參半， 即有不少 國家級精品課程還有相當一部分的一般課程， 但從該系列課程在 工科人才培養(yǎng)中的重要作用和重中之重的基礎(chǔ)地位來看， 課程建 設(shè)力度還需要不斷加強。三、結(jié)論 從以上實地調(diào)查中可知，盡管工程材料與機械制造基礎(chǔ) 系列課程是工科學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng)， 能力提高， 加強通識，銜接社會， 實現(xiàn)寬口徑專業(yè)教育的重要教學(xué)環(huán)節(jié)之一， 但從以上各地區(qū)工科 院校的實地調(diào)查中，可以得出如下的結(jié)論。1. 各地區(qū)部分院

15、校的 工程材料與機械制造基礎(chǔ) 系列課程 在學(xué)期安排上缺乏科學(xué)性。 其主要原因是個別院校的課程體系構(gòu) 建缺乏工科人才培養(yǎng)的頂層設(shè)計， 還有一個原因是“各自為政” 的行政教學(xué)管理體制制約著課程設(shè)置的科學(xué)性。2. 針對新材料、新技術(shù)、新工藝內(nèi)容不斷增加，而學(xué)時卻不 斷縮減的矛盾， 要求教學(xué)主管部門通過認真分析系列課程的知識 體系和能力體系在工科人才培養(yǎng)中的地位和作用， 采用創(chuàng)新的教 學(xué)理念、教學(xué)方法和手段去解決相關(guān)的矛盾。3. 必須扭轉(zhuǎn)工科院?！爸乩碚撝R傳授、輕實踐能力培 養(yǎng)”、“以理科的培養(yǎng)模式替代工科人才培養(yǎng)模式”的錯誤思 想，強化學(xué)生的實踐環(huán)節(jié)。此外，調(diào)研還存在不足和改進方向。 此次調(diào)研是課題組在實 地考查、分析、總結(jié)的基礎(chǔ)上完成的，因此在調(diào)研范圍內(nèi)具有一 定的數(shù)據(jù)可靠性。但調(diào)研院校只有 21 所，從全