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一、開展“貫穿工程實例、強化主干結構”的課堂教學改革

隨著科學技術迅猛發展以及對工程人才素質的高要求，靜態的課堂教學無法直接滿足企業對于材料工程師的要求，我們針對“卓越工程師教育培養計劃”的要求，對學生加強工程實踐教育，工程意識培養，提高工程實踐能力和知識的綜合應用能力，引入最先進的專業技術，積累工程實踐經驗，是卓越工程師班教學改革中最核心的部分。

（一）強化主干課程，更新教學內容基于上述指導思想，通過走訪與材料專業相關企業的專家、校友、教師和部分在校學生，邀請企業專家、校友、教師座談等形式，對材料卓越班的課程體系和教學計劃進行修訂。具體方案為：首先，強化材料科學的主干課程，特別強化實踐環節，大幅度提高專業課程的實踐學時比例。新課程體系直面工程，在強化理論教學環節的基礎上，針對工程教育的特點，提高專業知識點講授學時與工程實驗實踐學時的比例。其次，新課程體系對現有課程進行了有機的融合和精簡，避免了知識點的重復講授和關聯知識間的孤立講授，特別整合和削減部分選修課，以適應學生自主學習及適應新材料發展的趨勢。同時，教學內容大量增加相關專業技術進展，更新或重構相關知識點以適應快速的技術發展。

（二）實施典型工程產品驅動式課堂教學模式卓越材料工程師班進入專業課學習后，采用小班教學、單獨授課的模式，實行理論與實踐或實驗相結合，開展典型工程產品驅動式課堂教學模式。在教學過程中，雖然要系統學習材料科學與工程的基本理論、基本方法及相關的基本實驗技能，了解材料科學與工程與技術的發展趨勢，但是具體以工程實例為對象進行講授，工程實例貫穿在整個教學過程中。例如，在金屬材料的相關專業課中，以典型的軸承、齒輪、鋼件等產品為實例，從各零件的選材、金屬的熔煉、成型、設計加工、熱處理、性能測試和表面處理等六大部分貫穿了第3學年14門專業課程（圖1所示），任課教師通過教學法研究或集體討論備課將產品涉及的知識按照制備工藝主線有機結合，通過產品的制造過程驅動學生去掌握相關的專業知識，特別注重啟發學生發現問題，提高解決問題的能力。該模式還強調講課與實踐同步，將課堂教學的知識點同步在實驗課進行驗證，然后在第4學年前往本專業的實踐基地西北軸承股份有限公司進行企業實踐，在實際車間對該典型產品應用相關專業知識進行生產，掌握分析和解決工程問題的工具和手段，達到生產實踐以及專業創新能力的培養。

（三）采用注重實踐能力的考核方式考核是教學的重要部分，通過考核可以判定學生對所學知識的掌握程度，達到反饋教學效果并對教學過程進行調控的目的[5]。目前有關考核方式的改革呈多元化趨勢，其方法包括課程作業、課堂表現、課程報告等多目標綜合評定，形式又大都以開卷、閉卷、多試卷交叉等，來滿足差異化專業課程的要求。本專業在此基礎上，重視對學生能力的考核，推行全程化的評價方法。首先，在課堂教學過程中在實踐性較強的章節采用小工程案例設計、產品制造工藝設計等方式，學生組隊分工完成設計并進行答辯考核，該部分占總成績的40%—60%。例如在“材料科學基礎”的教學過程中，在金屬的結晶、鐵碳合金相圖、金屬的塑性變形等章節設計3次工藝設計，要求卓越班學生每5人為一組分工合作完成設計報告，并隨堂進行答辯，成績占總評的45%。此外，降低了期末試卷考試的比重，同時結合行業的要求，以工程實例的方式命題，取消選擇、填空、名詞解釋等記憶類題型，增加判斷、計算、論述以及產品設計等，使得考核重點以培養學生團隊合作能力、解決實際工程問題能力為主，讓考試更好地服務于卓越工程師工程實踐能力的培養。

（四）創新實踐型教師隊伍建設創新實踐型教師隊伍的建設是卓越材料工程師培養質量的關鍵，近年來專業教研室聘請了6名企業高級技術人員作為卓越工程師班的兼職教師，協助完成日常教學、講座以及實踐環節，同時還要求具有博士學位的青年教師必須前往大型國企、工程訓練中心、實驗中心等鍛煉3—6個月，以提高工程實踐能力。例如，新進教師在培養環節必須前往東方電氣集團、吳江工業園企業等進行工程實踐鍛煉，這些舉措使得卓越班專業教師隊伍日趨合理，為培養高質量卓越材料工程師奠定了基礎。

二、構建創新意識及工程能力培養的實踐平臺

材料科學與工程專業卓越工程師實踐體系構建時強調理論與素質并重，突出實踐能力的培養，在原有實踐環節的基礎上，針對如何提高學生發現問題、解決問題的能力，從實踐時間、實踐內容、實踐方式上進行改革，特別強調學生在真實的企業環境中進行理論與實際的結合訓練，同時注重團隊合作解決問題模式的培養。與此同時，培養過程中還穿插進行專業課實驗教學、開放性課題實驗以及大學生科技活動等創新能力培養環節。卓越材料工程師實踐教學體系如圖2所示，其中第1階段在材料卓越班學生入校后即進行專業認識教育，主要安排參觀材料科學與工程實驗教學示范中心和分析測試中心，初步了解專業內涵，培養專業興趣，樹立卓越工程師的目標；第2階段首先在西安理工大學國家級工程訓練中心進行基礎工程訓練，培養基本的車、銑、刨、鍛、磨各類材料工程師的基本功。隨后進入2+4+16+18模式的企業實踐環節，強調與企業的聯合培養，其中2周的認識實習與大型國企（金堆城集團、西安遠東公司、西安西電集團、陜鼓集團、西安航空發動機公司等）合作建立訓練基地，以短期實習等方式與目前材料工程的發展緊密結合，實現工程實踐教育的目的；4周的生產實習在西北軸承股份有限公司建立了實踐訓練基地，學生進行頂崗實習，直接參與產品的生產等環節，指導教師引導學生發現問題、提出解決方案，連通企業技術人員一起解決實際問題，從而積累工程實踐經驗；16周的校企聯合培養實踐時，與大型國企構建完善的工程實踐平臺，結合專業課的學習，每人配備1名企業導師，使卓越班學生能夠借助該平臺，在機械設計、熱處理、表面強化、粉末冶金、分析檢測等方面全面訓練，培養與提升創新意識和工程問題解決能力；最后18周的本科畢業設計在前面實踐的基礎上，選取企業目前面臨的工程問題深入研究并提出解決方案。

（一）創新企業參與的實踐教學體系為推進卓越計劃，本專業在構建、改革培養計劃、課程體系、培養方案、教學大綱及內容方面均有企業專家的深度參與，包括長春一汽集團、二汽集團、東方電氣、濟南二機床集團，西北軸承股份集團、陜鼓集團、西安福萊特熱處理公司等，同時，企業每年會派遣2—3名經驗豐富的工程師來校為卓越班學生教學，內容涉及與企業密切相關的專業知識，此外，第4學年實踐環節中企業會為每名卓越班學生配備1位企業導師，類似于師徒的傳幫帶模式，形成高校和行業企業聯合培養人才的新機制。

（二）開展以創新意識為導向的科技活動鼓勵卓越工程師班學生積極參加各類課外學術競賽活動，通過競賽項目的啟發式專業教學，提高解決工程或實際問題的能力。每年教研室積極幫助學生聯系指導教師制定參賽課題，動員專業課教師開放專業實驗室，指導學生參加各類科技競賽，著重培養創新意識和團隊合作能力，取得了較好的效果。僅2011級卓越材料工程師班29人中就有3人獲得國家大學生節能減排社會實踐與科技競賽三等獎，5人入選國家大學生創新創業訓練計劃，5人入選陜西省大學生創新創業訓練計劃，7人獲得省級挑戰杯科技競賽一等獎，70人次獲得各類課外學術活動及其他獎勵。

（三）開放專業實驗室，引導自主實踐創新增加材料卓越班學生參與科研實踐鍛煉的機會，為學生資助開展和積極參與創新實踐提供條件。材料系積極與學院協調采取措施，加大公共及專業實驗室向卓越班本科生開放的力度，鼓勵教師吸納卓越班學生參與科研項目、解決企業難題等，引導學生在科研實踐中加強動手能力、團隊意識、創新精神和創新能力的培養。特別是先進陶瓷材料實驗室開放了陶瓷材料成型創新綜合實驗，方案具體為：學生根據個人興趣組合成小組，自行設計一些常見陶瓷材料并能制備出樣品，即提出使用材料的性能要求，設計配方，進行基本的樣品制造（粉體混料、成型、加工和燒結等），最后做出一個樣品（產品），實驗室給學生提供了“學中做，做中研，研中創”的基本條件和環境。目前，通過該實驗卓越班學生已有9人申請了中國專利，4人在國家級學術期刊上發表學術論文。西安理工大學材料科學與工程專業卓越工程師培養計劃在實施完全學分制以及校企聯合培養模式的基礎上，積極開展專業課課堂教學改革與實踐教學體系創新，以典型工程產品或實例貫穿整個專業課教學體系，突出工程性、設計性、創新性的教學思路。不僅可以為實現高素質創新應用型卓越材料工程師的培養目標提供實踐經驗，提高工程人才的培養質量，還可以為其他工科專業卓越工程師專業課教學提供參考。

作者：湯玉斐 趙康 白力靜 單位：西安理工大學