关于金属工艺课程体系的改革与思考

一、深入调研,更新思路

金属工艺学课程及其实验、实习环节,是工科院校各专业共同的重要技术基础,其特点是知识面宽、实践性强、理论联系实际,多年来一直是一门面向全校深受工科学生喜爱的基础课。但是由于传统的金工课程体系源于20世纪50年代的苏联,其内容主要是介绍金属材料的成型与机械制造工艺基础,几十年来该课程虽有改革,但课程体系几乎没有质的变化。随着科学技术的快速发展,知识更新的加快,学科大幅度的调整,原金属工艺学的课程体系不仅课程内容陈旧,所涵盖的知识面相对缩小,同时也不能满足学科调整后后续课程对制造工艺技术的要求。此外随着现代制造技术的发展,现代工业训练和金工实习得到了前所未有的重视和发展,各重点院校纷纷投入大量的资金,建起了基础工业训练中心或工业培训中心,这种发展使理论教学与实践环节形成巨大的反差。这直接导致课程内容和课程体系的改革与实践环节的发展相脱节,不仅表现为近年来金工课程对有关学科与学生的吸引力呈逐年下降的趋势,作为工科学生必修课的基础地位也受到动摇,有些专业不断压缩学时,甚至已有一些专业不再将该课程作为技术基础课。这种危机虽然有认识不够、投入不足的客观原因,但传统的金工课程体系和课程内容主观上已逐渐不适应现有教育发展的要求,难以成为相关专业共同的技术基础,已成为不争的事实。这就是说,一方面由于相关专业急需现代制造技术和材料成型工艺基础知识作为专业课技术基础(而本课程难以提供)。另一方面,由于金工课自身存在的问题,使课程发展举步维艰。很显然这种现状是课程内容陈旧,缺少创新,同科学技术和知识经济快速发展相互不适应的必然结果。因此有针对性地解决矛盾,对传统的金工课程实施改革就具有特别重要的意义,作为重要的技术基础,对相关学科、专业的课程改革也具有积极的拉动作用。

此外传统的金工实验层次低,与专业课实验重复多,技能性训练相对较弱。而传统的金工实习则创新性训练少,技能性训练多,使传统的实习与实验两种实践环节不仅单调,缺少创新性,而且相互脱节,不利于对学生进行综合能力的培养。为了培养复合型与创新型人才,改革金工课程的实践教学环节也具有特别重要的意义。课程体系和内容的改革离不开现代教育技术,课程改革思想的实施和推广应用与现代教育技术密切相关,充分利用现代教育技术为本课程改革服务,对课程改革成果的实施也具有重要的作用。鉴于上述认识,根据教育部工程材料与机械制造基础课程指导小组(原金属工艺学课程指导委员会)的改革精神,由山东大学(原山东工业大学)和山东省金工教学研究会从1997年开始预研, 并于1998年5月起共同申请承担了山东省教育厅面向21世纪教改项目: 金属工艺学课程及其实验的改革创新体系。并明确提出了本课程的改革思路与改革目标。该课程的改革思路是: 以适应现代工科教育中制造技术对工程材料成型和制造工艺基础的基本要求为出发点,充分体现各学科的交叉、融合; 全面拓宽课程知识体系,使理论、实践、创新和现代教育技术有机地结合在一起,使课程改革与实践环节协调发展。

二、明确研究方法,解决关键问题

在研究过程中,课题组针对该课程教学环节多(包括理论课、实验、实习)、涉及面广(工科各专业)、实践性强、各学校发展不平衡的特点,采用了联合研究、逐渐推进、重点突破、共同受益的研究方法。即:为使课程体系与内容的改革具有普遍意义,由山东省金工教学研究会组织各会员学校联合参与研究与调研;为使改革积极稳妥,采用从点到面、先试验后推广的逐渐推进方法; 为避免课程改革流于形式,以课程体系和教材改革为重点突破,以实习与实验的改革为支撑,使改革落于实处; 为加快改革成果的推广应用,以现代教育技术为载体,以资源共享与共同受益为改革目标。

从1997年开始,课题组组织有关人员在国内进行了全方位的调研,同时进行了部分预研工作,并于1997年11月在山东大学南校区(原山东工业大学)成功地组织召开了第五届现代国际工业会议,全面了解了国内外金工课程、实验与实习的改革现状和动态,然后先后参加了包括教育部金工课程指导小组扩大会议等一系列会议。此外对清华大学、华南理工大学、东南大学、香港理工大学等学校的教改和工业培训中心模式进行了专门调研,形成了有自己特色的改革思路。

据了解目前国内外主要研究热点是金工实习和工业训练模式的改革,例如清华大学、东南大学、香港理工大学等重点院校通过世行贷款、 211工程和 985工程经费,建立了一批现代化的工业培训中心,使工业训练水平向现代化跨进了一大步。然而与之配套的整个课程体系,尤其是理论课程的体系改革幅度不大,与制造技术的发展及现代工业训练的改革不相适应。鉴于上述情况,我们确定了以课程体系为改革主攻目标,使实验、实习一体化改革的思路。并最终确立了建立在大工程背景下,以现代工程材料成型与制造工艺基础为主要教学内容,以创新教学为特色,体现各学科交叉、融合特点,实习实验一体化的课程体系的研究目标。总结金工课程长期改革力度不大的原因,关键问题是改革停留在修修补补上,使改革不到位,因此拟定要解决的关键问题是: 更新教学内容,建立新的课程体系; 通过提高实习、实验水平和层次,培养学生的创新能力;通过现代教育技术,实现校际资源共享。在整个研究过程中,除教育厅的项目投入以外,部分院校设立了与该研究有关的子课题,使该研究在组织上以及人力物力上得到相应的保证。

三、认真实施,多方位改革

该教学项目立项以来,课题组按照计划规定的内容,参考山东省教育厅中期检查专家提出的重要建议,组织了10余所院校的教师,先后就本课程的主要课程体系的改革、创新能力的培养方法,以及综合实验的开设和资源共享等教改内容进行了多次研讨。通过研讨,课题组成员进一步统一了思想,在1998年确定的课程知识体系的基础上,明确了本课程面向21世纪的主要教学内容和课程体系。在先期编写并出版了机械制造基础系列教材一部的基础上,重点开展并完成了以下工作:

1. 组织协调工作

联合研究是本课题的研究方法的特点之一,但是由于本课题涉及学校多(山东科技大学、潍坊学院、山东工程学院、山东建材学院、烟台大学、青岛化工学院、哈尔滨工业大学威海分校、青岛海军技术学院、济南高等交通专科学校、山东大学等十余所院校) ,改革任务重,经费紧张,课题组各参加学校的负责人经协商,采用分工负责的办法,同时鼓励参与学校申请子课题,这对本课题的完成确定了组织上与经费上的初步保证。

2. 建立新的课程体系,编写试用教材、试用讲义

边改革,边试验,循序渐进,重点突破,减少失误,使新的课程改革更切合实际,也是本课题的研究方法之一。为此课题组根据不同院校对课程内容的不同要求,先后编写了试用讲义一套,出版试用教材一套。并在此基础上建立完善了新的课程体系。确定了编写课程体系纲要的原则: 即删减旧的课程知识点30% ,在新的课程体系中增加材料及制造技术发展史与研究进展,在金属材料及热处理的基础上增加了工程材料性能与表面工程技术,将热处理、铸造、锻压和焊接系统地归并为金属材料成型基础一章。分别增加高分子、无机非金属和复合材料成型基础三章,将金属材料的成型基础改为工程材料的工艺基础。新的课程体系全面体现了先进制造工艺技术的特点,并重点增加了数控加工技术、快速成型技术等先进制造工艺和应用实例,以体现现代制造技术的特征。同时增加计算机制造技术基础,包括集成电路制造技术、插接件制造技术、壳体制造技术和计算机装配技术。加入工业管理与可持续发展对制造技术的影响等相关内容,比如: 质量与成本、管理与效益、制造技术与环境保护、产品生产的可行性分析等,使本课程与信息技术、市场经济融为一体,从而体现各学科之间的交叉和融合。

3. 课程体系的理论研究

根据课题组多年的研究成果,主编出版了名为《Modern indust rial t rining tow ards the 21 Cenury》论文集,在该文集中发表与现代工业训练模式、创新教学方法、实习实验改革有关的论文6篇。在1998年和1999年山东省金工教学研究会学术会议上讨论并确定了新的金工课程知识体系后,先后在《金工研究》、第六届国际现代工业培训会议和山东、安徽金工学术年会上发表了与课程改革有关的论文6篇。其中有关课程体系、课程内容的改革思想和观点发表在1999年出版的《金工研究》第一期《面向金工教学改革的思考》这篇文章上。有关使实习、实验一体化的改革思想和观点分别发表在1998年出版的《金工研究》第2期和《第五届现代国际工业培训会议论文集》的《21世纪中国现代工业培训的走向与对策》一文(对策部分)中,以及发表在2000年出版的《金工研究》第1期《金属加工工艺动态模拟综合实验》上。有关在金工教学改革中实施创新教学的改革思想与观点,见作者主编的《第五届现代国际工业培训会议论文集》,共有6篇论文。

4. 新教材编写

按照新的课程体系,我们编写了名为《现代工程材料成型与制造工艺基础》教材,该教材被山东省教育厅确定为九五重点立项教材。全书65万字,分上下两册,上册主要介绍各种典型工程材料的成型方法、成型原理、特点和应用范围,下册介绍现代制造工艺和制造技术基础。该教材已由中国机械工业出版社赞助出版。

5. 关于资源共享式工作

编写并收集了部分有关现代制造技术的教学资料,目前已经在山东大学和潍坊学院初步建立了与现代工程材料成型与制造工艺基础有关的互联网页,并已刻成光盘。目前正组织(通过网络实现)各有关学校实施资源共享和参与课程内容改革的工作。

6. 成果鉴定与评价

在山东省教育厅的组织下,上述研究工作已经通过成果鉴定,该鉴定由国家教育部金工课程指导小组组长、清华大学教授傅水根主持,鉴定评语为综合水平达到国内先进,课程体系改革属国内首创,是一个优秀的教学成果。

四、立足改革,推动创新

为实现课程体系深层次的改革,项目提出了课程改革的两个基本思路。实现了两个转变,既将金属工艺学课程体系由传统单一的金属材料的成型和制造技术向工程材料(包括金属、高分子、无机非金属、复合材料)的成型和制造技术的转变; 将金属工艺学课程由传统的机械制造基础向适应现代工业发展和人才知识结构的现代工程材料成形与制造工艺基础的转变。同时,确立了在大工程背景下,以现代工程材料成型与制造工艺基础为主要教学内容,以创新教学为特色,体现各学科的交叉、融合特点,实习实验一体化的课程体系; 提出并论证了独具特色、实习实验一体化的新的工业训练和实习模式;建立了本课程基于资源共享的校际教学、实验、实习网页。金属工艺学的课程改革与实践环节的改革相比,已严重脱节,课程体系与内容的改革势在必行。课程改革的重点是课程体系的改革,教材是课程体系改革的具体体现,是改革方案的核心。新的课程体系适合大工程背景下工科学生对现代制造技术基础的要求,具有重要的推广应用价值。对相关学科的专业课教学质量的提高和改革有积极的拉动作用。