工程类专业“焊接冶金学”课程新教学法探析

摘要：针对工程类专业课程的教学体系特性及客观制约因素，在教学实践中探索了新型教学模式。将专业知识按核心层、紧密层和外延层三个层面进行分层教学。采用拓扑结构精炼核心层知识，利用实践资源建立课程知识载体拓展模块，将科研活动引入专业课程创新提升教学之中。新型教学法的实施有效地提高了专业课程的教学效果。

关键词：专业课程；焊接冶金学；知识结构

作者简介：李晓泉（1964-），男，四川自贡人，南京工程学院材料工程学院，教授；杨宗辉（1977-），男，湖南汨罗人，南京工程学院材料工程学院，讲师。（江苏?南京?211167）

基金项目：本文系南京工程学院“焊接冶金及材料焊接性”精品课程建设基金资助项目的研究成果。

中图分类号：G642?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）28-0065-02

与专业基础课程及基础课程相比，工程类专业课程的教学体系在很大程度上具有自身的一些特性。首先工程类专业课程对工程实际应用对象具有很强的依赖性，它讨论的问题往往集中到某一具体的工程实例，不像专业基础课程，特别是基础课程面向的是一类高度抽象的共性问题；其次工程类专业课程的教学内容是处于动态发展之中，而专业基础及基础课程一般都保持有长期的相对稳定性；另外工程类专业课程的教学强调的是如何运用已有的知识去分析解决某一个实际问题或是如何寻找更好的解决方案，而专业基础及基础课程则是更多强调如何构建系统的理论知识平台。工程类专业课程教学体系的上述特性决定了其教学方法必须与实际有高度紧密的结合性，才能较好地达到教学效果。然而现行以课堂讲授为主且课时数有限的教学方法，如何适应专业课程与实际紧密结合的特点，是值得作进一步探索的一个深层次问题。笔者结合讲授“焊接冶金学”专业课程作了一些有益的尝试。

一、专业课程的知识结构组成特征

专业知识是工程师从事专业活动最重要的智力要素，专业课程承担着向学生传授专业知识的重要职责。高校专业知识传授的一大瓶颈是制约深层次理解专业知识的客观因素较多。专业课程涉及的内容虽然从高度抽象的理论领域转向物化而具体的应用对象，但其知识信息散而杂，逻辑条理也没有基础课程清晰。专业知识的结构一般可分为三个层面。

第一层面是专业基本术语、概念、定义及基本原理等可纳入核心层知识。这类知识是专业技术人员已公认的基本知识，专业技术人员及同行间相互交流及对话必须依赖于这些核心知识，因此这类知识是必须掌握的。

第二层面是帮助学生深入理解、消化吸收核心层知识的扩展类知识，可称之为紧密层知识。这类知识的作用是将僵硬的静态核心知识激活成动态易被感知的对象，学生正是借助于紧密层知识对专业内涵有更深层次的理解。离开紧密层知识，核心层知识犹如枯竭的树干缺少枝叶环抱的生机。这部分知识可作为引导学生深入分析的泛核心知识，其授课要求重在教会学生学会如何运用知识进行推理、拓展，以便更为灵活地掌握核心层知识。

第三层面则是外延层知识，往往是介绍相关领域学者的研究成果或是技术发展动态等。外延层知识对引领学生瞄准前沿先进技术的制高点起着领航作用，但这类知识往往还没有形成完善的理论，有些还未被同行所公认，有的甚至还有争议。外延层知识一般处于动态发展之中，但却可以反映最新的前沿成果及发展方向。对应用型本科大学生来说，这一层面的知识可不作强行掌握要求，宜以引导课外延伸为主。

专业课程教学过程中这三类知识应作到相互补充，重点突出核心层知识，积极扩充紧密层知识，精练点拨外延层知识，让学生对专业知识的掌握经历由薄到厚的深化认识过程。学生完成全部课程学习后又必须面对考试过关以获取学分的教学环节。考试作为教学过程中的一个手段，与之相应的考前总复习是教师引导学生系统掌握专业知识的一个绝佳时机。但此时学生经历获取知识由薄到厚的积累，往往会感到知识范围过大，难以系统全面掌握。为此作为能统揽知识结构全局的教师，应及时根据学生的实际情况进行因势利导，以核心层知识为线索，适度聚焦紧密层知识，引导学生将积累的知识由厚简化至薄，最终达到系统掌握的目的。

二、以核心知识节点拓扑结构为中心的分层教学模式

对刚步入专业领域的本科学生而言，专业课程既起到专业入门的导向作用，又具有搭建专业知识平台的重要功能。此时的学生对专业往往都具有好奇心，但同时对专业的理解又处于较为迷茫的心里状态。他们急迫想了解自己所学的专业在实际中有何用处，在哪里能派得上用场，却又苦于对专业内涵缺乏了解，况且此时的学生又面临着就业的挑战，急需在就业市场上增加自身的砝码。为此教师必须按照循序渐进原则进行引导，在知识的组织上可将讲授章节分散在教材中的核心知识进行梳理，使其具有高度的精练度和系统性，同时也使每一章的核心知识点构成本章专业知识的重要节点。以“焊接冶金学”课程为例，在讲授“焊接化学冶金”章节时，围绕“焊条熔化”“熔滴过渡”“熔池形成”“化学冶金反应”、“气相—金属作用”、“熔渣—金属作用”“熔渣对金属的氧化”、“合金过渡”4个核心问题梳理出相应的核心层知识，然后建立图1所示的核心知识节点拓扑结构。同样，其他各章节如“焊接材料”、“熔池凝固及焊缝固态相变”、“焊接热影响区组织和性能”、“焊接裂纹”、“材料焊接性”等均按此建立相应的核心知识拓扑结构。这种拓扑结构系统性强、结构紧凑，易于学生系统掌握。初学时以拓扑结构中的核心知识为入口，使学生开门见山地接受专业知识。围绕拓扑结构中的核心知识，进一步应用多元化的紧密层知识进行发散讲授，以夯实核心知识。讲授中既要向学生讲授透彻，同时又要考虑到此时的大学已具备较高的吸纳知识的能力，简单易懂的知识点则可以少讲，难点和重点可多讲，并注意应用类比法对难点知识进行扩充讲授。如在讲授气孔形成机理时，气体在液态金属中溶解现象，学生往往难以理解。讲授时则以汽水开瓶时二氧化碳气体溶解度的变化产生气泡为例来引导学生理解焊缝凝固瞬间氢在金属中溶解度变化产生氢气孔的现象。在第三层面外延知识讲授方面，可考虑引入国外原版教材作为补充读物。国外专业教材的一大特点是包含有大量作者及其团队多年来的研究成果，这将极大地丰富学生选择前沿知识的空间。在这方面以美国威斯康大学Sindo Kou教授编著的《Welding Metallurgy》为国外原版参考教材，引导学生从国际视野的角度来了解、把握专业新技术及发展方向。而最后结课总复习时又通过聚焦回到拓扑结构中的核心知识。教学实践表明，以核心知识节点拓扑结构为中心的分层教学模式非常适合学生获取知识的自然规律，可收到良好的教学效果。