强化工科生综合能力
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇强化工科生综合能力范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘要：本文从金属材料工程专业本科生课程的案例教学探索中发现，恰当运用案例教学对理论实践结合的促进作用显著。以亚温淬火工艺为例，在讲解基础理论知识后，引入双相钢的案例，展开钢种的成分设计思路、工艺路线设计、组织性能特点、成形特性、焊接特性研究、目前成果和应用现状等的详细介绍，教学中的提问环节、讨论环节、分析环节，环环相扣、层层递进，促使学生学习兴趣大涨。经验表明：案例教学有助于显著提升金属材料工程专业本科学生的学习积极性、主动性，促进工科生的工程实践和综合应用能力。
关键词：案例教学；工程实践；综合能力
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）16-0025-02
我国已经连续多年全球钢铁产销第一，同时已连续7年稳居全球汽车产销第一大国宝座，如今正在向钢铁强国和汽车强国迈进。由大变强的过程迫切需要“创新”，同时也需要培养专业人士的“工匠”精神，社会“创新”与“工匠”精神结合，可以使得我们的制造强国之梦变为现实。在课程教学中进行这方面的探索我们工科老师责无旁贷。《金属力学性能》、《热处理工艺学》是金属材料工程专业学生的传统专业课。《材料与热加工物理模拟技术》课程是我校于2010年后开设的本科生专业选修课。在工科学生的培养过程中，教学方法方面始终存在是否接地气并有所创新、能否真正提高学生综合素养的问题[1，2]。本文总结《金属力学性能》、《热处理工艺学》和《材料与热加工物理模拟技术》课程的教学改革探索经验，发现案例教学结合实践机会的锻炼，有助于帮助学生理论联系实际，显著提升金属材料工程专业本科学生的综合能力，使得工科生有更强的竞争实力。从2011年开始我们教学团队就探索结合教师自身应用研究课题的成果和经验，案例教学与实践相结合，以全新教学方式探索提升工科生综合能力的教学改革尝试。《金属力学性能》、《热处理工艺学》和《材料与热加工物理模拟技术》课程教学改革的尝试正好契合了培养本科生在实践中“创新”，并在细微处培养工科生“工匠”精神的目标。
一、主要教学内容和目标
以《材料与热加工物理模拟技术》课程为例，随着计算机科学与工程检测技术的迅速发展，现代物理模拟作为一门新兴技术已引起世界各国科学界和工程界的广泛关注，应用的范围迅速扩大，并已成为21世纪材料研究的主要方法和手段。课程主要介绍物理模拟技术的基本原理和特点，综述国际国内在物理模拟试验装置的发展历程，以及全球在物理模拟技术应用与交流方面所开展的工作，并针对我国物理模拟技术领域存在的问题，对今后研究发展的方向进行展望和建议。课程建设中，教学团队注重理论与实践的紧密结合，同时结合教师自身应用研究课题的成果和经验，将典型案例渗透进课堂教学的各环节，并适当给以学生实践的机会，让学生初步了解诸如材料高温性能测试分析、钢板连续退火模拟研发汽车先进高强度钢板新品种、材料高温动态相变特性研究、材料热变形中的形变再结晶过程和组织演变规律研究、材料的高温脆性和形成机理、材料的焊接模拟研究等物理模拟技术应用相关的内容等方方面面。通过课程学习，学生对各种金属材料开发过程和热加工过程的物理模拟方法有所认识，对物理模拟的主要手段、方法、途径和效果由了解到理解，再到积极参与实验方案的设计和优化，亲自动手完成方案，进行数据分析处理与总结，最终牢牢掌握2～3项最常用的经典物理模拟技术和研究方法。
二、教学各环节的案例渗透
进入21世纪，汽车钢研发的工作主要集中在开发新型的高强度钢，为超轻型车身计划配套的新型钢板，如双相钢（DP）、相变诱发塑性钢（TRIP）、复相钢（CP）、铁素体贝氏体钢（FB）、高扩孔钢（HE）、孪晶诱发塑性钢（TWIP）、淬火配分（Q&P）钢、马氏体钢（Mart）等。超高强度汽车板中的一些新品种，如Q&P、TWIP钢、第三代汽车用钢等，还正在不断开发、优化和推广应用中。在象牙塔里的本科生对以上这些新品种钢种却缺乏关注或知之甚少。通过课程学习，结合案例，让学生耳目一新，兴趣高涨，进入一个主动学习材料研究方法和应用技术的状态。
教学中，教学团队注重理论实践的紧密结合，可将如下案例引入教学中。
1.亚温淬火案例与轻量化材料双相钢。《热处理工艺学》之淬火章节，关于亚温淬火技术，引入汽车轻量化的一大类主导材料――双相钢。通过对新品种材料的组织设计，设定亚温淬火工艺、实施，观察材料组织，测定其力学性能，最终揭示材料、工艺、组织和性能的变化，分析其演变的规律。
2.动态CCT案例与热冲压技术。《材料与热加工物理模拟技术》课程之材料高温动态相变特性（动态CCT）研究章节，以汽车轻量化进程中最热点的热冲压钢应用技术研究为驱动，研究热冲压钢在高温形变中的相变特性，将方案设计、实施和实验数据分析导入教学，让学生了解形变影响材料相变特性的一些规律和注意点。
3.汽车碰撞案例与安全。《金属力学性能》之金属的冲击性能章节，将汽车碰撞案例引入，结合汽车碰撞特性评价办法和安全法规历史沿革的介绍，让学生在震撼人心的血淋淋的画面引导下开始学习碰撞相关的性能指标、评价方法，并展开思索。
4.焊接物理模拟案例。案例4：《材料与热加工物理模拟技术》课程材料的焊接模拟研究，结合汽车先进高强度钢新品种在应用中焊接特性研究的需求，通过应用焊接物理模拟技术，对材料的焊接接头可能存在的各温度区域（熔融区、过热区、重结晶区、部分重结晶区、两相区、低温热影响区、淬火钢种中的回火区等）的组织演变和性能展开深入的追踪和分析，揭示接头各区性能转变的根本原因是组织演变，控制工艺可以有效控制组织，从而得到良好的接头性能。
5.连续退火模拟技术案例与新钢种开发。案例5：《材料与热加工物理模拟技术》课程之钢板连续退火模拟技术章节：介绍研发汽车先进高强度钢板新品种，结合作者所在课题组承担的国家科技支撑、“973”和国家自然基金重点项目的需求，研究开发系列双相钢、系列相变塑性钢、孪晶塑性钢等新钢种。一张张非常简单的热处理工艺曲线图加上一组组材料的金相组织图片，让学生体会到材料的组织决定性能，了解调控组织是制备高品质材料的关键所在。“卓越工程师教育培养计划”（上海大学金属材料工程专业）案例教学的实践探索发现：典型案例的引入让工学专业课程的课堂学习气氛非常活跃，学生自主学习的动力大了，课堂内外师生之间、学生之间的互动交流热烈了，学生分析问题和解决问题的方法和思路也在互动与交流中得到极大拓展，将大学本科生卓越工程师培养计划落到了实处。形成了学生课内全神贯注、交流活跃，课外主动花时间检索资料、拓宽知识面的喜人局面。
三、案例教学与工程实践有机结合――提升学生综合素质，培养高素质工科人才
《金属力学性能》、《热处理工艺学》和《材料与热加工物理模拟技术》课程以工程材料性能、热处理工艺、材料制备工艺路线设计、连铸连轧以及控轧控冷工艺的物理模拟等研究为主线，进行材料专业知识的教学。引入案例教学，在讲清基本理论知识的基础上，从社会需求驱动以及一个个鲜活的案例中引出问题，引导学生探究、讨论、交流互动，再结合教学团队教师的引导、分析，帮助学生深入理解基本理论、基本原理，有效提高了学生分析问题、解决问题的能力。经过课程的相关原理和理论学习，结合一些生动的工程应用案例，学生掌握的专业知识更牢固，在将所学的专业理论知识应用到实践中去时，也产生了非常明显的效果。案例教学结合实践教学探索中的成功案例不少。例如，赵同学：在本科阶段就乐于实践，很早参与到导师所从事的物理模拟技术应用方向的研究当中，撰写的大学生科技创新项目设想获得了市级科技创新项目的支持，主要目标是研究新一代汽车先进高强度钢板的高温塑和高温脆性区的形成机理，研究含Nb钢中微量钛添加对改善新品钢种高温塑性的作用机制。发现微钛的加入有利于阻止在原始奥氏体晶粒的晶界上形成对高温塑性非常不利的微细析出相NbC，钢种的析出相主要是以NbTiCN颗粒的形式析出，并存在于原始组织中的TiN颗粒上，弥散分布，颗粒的尺寸也相对较大。这种较大尺寸的弥散析出相对高温塑性的不利影响显著降低。显示出其理论实践兼顾的综合能力。甘同学更是案例教学结合实践教学探索中的成功案例。本科阶段就专注于超高强度汽车用钢高温压缩变形行为研究的他，在实践中将物理模拟技术课程中的理论知识巩固并拓展，工科生综合能力提升的效果在他身上尤为显著，自己申请获批的大学生科技创新项目完成得很出色。该同学直升研究生，在获知直升消息后，学习与实践并重，挑起了助研的重任，不断挑战新课题和新任务，开动脑筋，思索和分析，动脑动手，率领一众人马解决了助研实践当中不断遇到的一个又一个新问题，成为了导师的最得力助手。这些学生的综合素质已经完全符合卓越工程师培养计划对人才培养的目标，不辜负“卓越”二字。
通过案例教学结合实践教学的探索发现，两者有机结合对有效强化工科生综合能力的效果非常好。在理论教学、案例教学、学生实际动手参与工程实践、理论实际紧密结合中，金属材料工程本科学生的综合素质大为提高。
致谢：本文得到教育部“卓越工程师教育培养计划”（上海大学金属材料工程专业）以及“上海市教委”重点课程《金属力学性能》“等项目的资助，在此表示感谢。
参考文献：
[1]张恒华.教书育人，为国家培养合格人才[J].上海大学学报（高教科学管理版），2009，（2）：8-9，19.
[2]张恒华，杨弋涛，张梅.浅谈网络教学的重要性[J].教育教学论坛，2012，12（44）：208.