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深化专业课教学改革使学生真正掌握专业技能———材料科学与工程学院“焊接结构”专业课改革工作纪实



图为王青峰老师(右一)正在指导学生做焊接结构钢的热膨胀参数测试实验。 韩胜男 摄


  “真正动手实践才发现,原来我们差的这么多,真得感谢这门专业课,让我重新站在了地上,认识到了自己的不足,锻炼了能力。”作为专业课改革的第一批参与者和受益者,材料科学与工程学院08级金属专业的郭剑同学的这句话,说出了很多同学对专业课改革的真实感受。
  专业课教学是使学生掌握专业知识、提高分析和解决专业问题能力的关键环节,也是培养学生实践创新能力的重要阶段。任课教师不仅要把教学内容传授给学生,更要注重学生实践能力的养成与提高。自2011年秋季学期开始,学校要求各个学院对每个专业选取不少于2门专业课(授课学时不变)进行教学内容和教学方法改革,打破“以教师为中心”、“以讲授知识为主”的传统教学模式,转变教师教学观念,在授课中引入讨论式、案例式等教学方法,重新构建新的教学授课体系,引入新知识,改革落后的授课方式。教学中提倡师生互动,学生“乐思、乐学”,边做边学,让课堂成为学生知识学习、能力培养的主渠道,进而激发学生的创造潜能,提高学生的实践能力,全面提高专业课教学效率和质量。
  材料科学与工程学院结合自身实际,认真制定实施了各种政策措施,确保了专业课教学改革的顺利实行。学院提倡并鼓励每位专业教师以提高专业人才质量为目标,积极投身专业课教学内容和教学方法改革。原则上要求各专业每门专业课都要参加此次专业课教学改革。经过层层选拔和比对,学院选取了王青峰教授主讲的 “焊接结构课程设计”作为试点专业课之一。王老师有着扎实的学术功底,更为可贵的是早期曾在企业就职,了解现代化工厂最需要的人才类型,这样对于学生的培养,有着非常明确的目的性和方向性。以王青峰老师为带头人的六名教师专门成立了六人小组,负责课改方案设计与实施、课改方案设计指导与工作协调、“焊接结构数值模拟”教学与实验、“工形桥梁结构焊接工艺评定”案例教学与实验等工作。应记者的要求,王老师介绍了自己开展教学改革的经验与体会。调整教学内容,教学与科研并行教改计划执行小组通过实地调研发现,传统教学内容中存在诸多弊端:教学内容重复,对实际构件讲解内容简化不当,某些重点内容只做概念性介绍、缺乏实验评价实例,教学内容与国际不接轨,教学内容搭配不合理,举例过于简单、缺少实践教学环节等等。新课改针对这些问题,在保持原有框架不变的基础上对教学内容进行了调整:努力做到加强重点基础、注重能力锻炼、使教学与科研相结合、专业课教学与工程师培训相结合。在新课改中,教师根据教学实际需要,省略了重复内容,增加了有关方法、实物操作的内容,这样既避免了重复学习浪费精力,又拓宽了学生的视野;老师们尽自己最大能力调整教学内容与国际接轨,把最前沿的相关科研成果纳入教学体系,这样的举动无疑极大地丰富了学生的专业知识,提升了学生的科研水准,培养了同学们的科研意识;在平时课堂讲授时,老师们都尽量会用一个个翔实具体的生产、生活实例代替简简单单一句话式的简例,使教学形象生动,更富有教育意义,易于接受;新课改围绕重点基础内容,精心为同学们设置了实践教学内容环节,让同学们切身实地体验学到手的“一技之长”。这种实践教学最大的益处在于:在体验中深化理论,在实践中内化知识。可以说是事半功倍,得到了广大同学的一致拥护。改革教学方法,形式与内容并重教改组针对教学重点、难点和专业能力培养内容,特别研究、制订实施了新颖独特的模拟式、项目式、案例式等形式多样的教学方法,让教学变得更加深入浅出,具有可操作性。在“组织模拟式”教学环境下,教师需要带领学生进行分析和描述实际问题,构建物理模型,精选模拟工具,讲授模拟方法,建立数值模型,演示模拟结果(电教),分析现象和过程的内在本质,分析模拟的准确性和合理性等,通过这一系列的教授,让学生真正掌握构建模型的本领,加深了学生对重点基础知识的理解;而在“项目式教学”中,很多项目来源于主讲老师负责的企业合作项目,或者是主讲老师的在研或结题项目,主讲老师需要精心选择覆盖多个相关知识点和能力点、规模大小合适的项目,合理安排教学顺序,使学生明确项目背景、目的和任务,指导学生制订方案,介绍实施效果,总结知识点的应用等,帮助学生逐步建立科研意识,提升科研水平,培养学生的科研能力、工程能力和对专业知识的综合应用能力,使同学们深层次地接触专业知识,更对本专业的发展前景和应用领域有了比较充分的了解;发展较早的“案例式”教学更是得到了广泛的提升,老师同样需要精选出与教学内容密切相关、规模大小合适的案例,也可以是文献介绍的工程或研究实例的案例,诸如“工形梁”焊接变形的预防及矫正、IIW关于焊缝标注与识别的实例、焊接结构抗脆断的正确选材方法及典型案例、“工形梁”式桥梁结构分析与焊接工艺编制、LNG储罐结构分析与焊接工艺编制、大众A系列轿车车身结构分析与激光焊接工艺编制等十余种典型案例。在课内指导学生如何制订方案,介绍或预测方案实施后的效果,总结知识点的应用等。这种教学方法大大加强了学生对焊接结构分析与设计、变形预防与应力调整、焊接工艺评定与编制、各种焊缝标注与识别等相关工程能力的培养。
  增加实践教学,理论与操作并举传统的教学方法总是注重理论而忽视实践,这样培养出来的学生理论扎实,但结合实践的能力不强,没能做到知识的活学活用。有鉴于此,课题组在教学改革中着重增加了实践教学的环节。在焊接接头温度、残余应力、残余变形场的数值模拟计算的试验中,老师首先用PPT生动形象地讲解模拟步骤和软件使用方法要点,提前准备好计算案例,在课堂上演示案例计算并得出结果,进而组织学生根据模拟计算结果,整理和分析实验数据,让学生根据计算数据,结合知识点,分析和总结内在规律,以此解决学生对计算机模拟软件陌生、学习和掌握周期长的问题。而在进行综合性实验时,由于综合性试验内容环节多、周期长,往届的同学们普遍反映难以掌握、消化和理解。主讲老师根据这一情况在讲解实验目的、原理、步骤、要求和实验前期准备之后,组织学生分组进行测量或测试,进行实验数据整理和分析,根据实验数据,结合知识点,分析和总结内在规律。这样在实验中做到了减少中间环节,缩短试验周期,浓缩实验内容,为提高学生实际动手操作能力提供了有力保障。
  及时总结经验,继承与创新并进第一阶段的教学改革初步完成,取得了一些成绩,但也暴露了一些问题。主要表现在有些学生不适应这样的教学模式,动手能力跟不上思维能力等。我们在下一阶段的教学中需要进一步调动学生参与积极性,让学生更加主动积极的参与教学改革,在体验式学习中进一步提升科研能力与实践能力。王老师最后谈到,授课教师和课题组会结合专业相关新技术的发展,进一步调整教学内容,完善模拟式和案例式教学方案,加强教与学的互动,结合本课题组的科研情况,扩大应用项目式教学法。课题组和各位教师有信心、有能力完善实践教学,开拓出一条工程教育的新道路,为国家培养出更多的拥有扎实的基础知识、丰富的实践能力和敏锐的创新能力的现代型科技人才。