應(yīng)用型本科《工程材料》課程改革實施方案初探

劉家驊+楊玉芳+崔君軍

【摘 要】《工程材料》是機械大類學(xué)生的必修一門基礎(chǔ)課程，本文分析了《工程材料》課程在傳統(tǒng)授課中存在的主要缺陷，探索了針對于應(yīng)用型本科機械類學(xué)生的改革實施方案，目的在于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生的能力、為以后的核心專業(yè)知識的學(xué)習(xí)打下扎實的根基。

【關(guān)鍵詞】工程材料；內(nèi)容改革；方法改革

0 引言

材料作為人類社會發(fā)展的標(biāo)志，無論是在遠古時代，還是在生產(chǎn)力發(fā)達的今天，均離不開材料。20世紀(jì)的四項重大發(fā)明，也與材料的發(fā)展息息相關(guān)。因此材料的重要性隨著科技的進步越來越收到人們的重視[1]。機械類專業(yè)的學(xué)生畢業(yè)以后在設(shè)計、制造機械產(chǎn)品過程中，選材是一個重要環(huán)節(jié)，從經(jīng)濟的角度講，恰當(dāng)選擇材料，不僅可以降低成本、節(jié)約能源，而且可以提高產(chǎn)品質(zhì)量、增加生產(chǎn)效率。因此，預(yù)想成為一名優(yōu)秀的機械設(shè)計工程師，具備豐富材料的知識是必不可少的。

《工程材料》是理工科學(xué)生重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，一般認為是從理論知識學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向?qū)I(yè)課學(xué)習(xí)的紐帶。所以該課程開設(shè)在大一下學(xué)期或者大二上學(xué)期，理論相對較深，內(nèi)容空間化，包含大量的抽象術(shù)語和基礎(chǔ)定義，學(xué)生首次掌握具有一定難度。因此為了提高機械類人才培養(yǎng)的水平，對于目前枯燥無味的教學(xué)方式和方法需要盡快改革，為提高機械類學(xué)生的實際應(yīng)用能力創(chuàng)造良好的平臺，為應(yīng)用型本科院校高質(zhì)量人才的培養(yǎng)提供有益參考。

1 傳統(tǒng)教學(xué)方法的不足

由于《工程材料》課程是機械大類學(xué)生首門接觸到的專業(yè)基礎(chǔ)課，學(xué)生還沒有掌握學(xué)習(xí)專業(yè)課的方法。因為之前高數(shù)和英語課以傳統(tǒng)授課方式為主，在課堂上老師以多媒體和板書進行教學(xué)，所以學(xué)生自然也會欣然接受這種“知識傳授型”授課方式。這種滿堂灌為主的授課方式，稱之教“死”書；相應(yīng)的學(xué)生以被動接受為主，稱之讀“死”書，所以單調(diào)枯燥的教學(xué)形式得以延續(xù)。可是隨著專業(yè)知識的深入，新的術(shù)語不斷出現(xiàn)，而專業(yè)基礎(chǔ)課最大的特點則是推理性不強，涉及的知識較廣，于是出現(xiàn)了“教和學(xué)兩難”的尷尬局面。同時由于專業(yè)知識的抽象性特點，學(xué)生腦海之中對這些基本術(shù)語并不具備感性的認識，從而導(dǎo)致學(xué)生很難和老師溝通，教學(xué)質(zhì)量也可想而知?；凇豆こ滩牧稀穼嵺`性很強的優(yōu)勢，通過改進教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，進而可達到高質(zhì)量授課的目的。

2 教學(xué)內(nèi)容的重構(gòu)

教學(xué)內(nèi)容是衡量教學(xué)質(zhì)量高低的關(guān)鍵性指標(biāo)，正確把握教學(xué)內(nèi)容是提高教學(xué)質(zhì)量和效率的重要前提[2]。目前《工程材料》中以材料的系統(tǒng)性和理論性為主線，主要由材料的結(jié)構(gòu)與性能、金屬材料的組織結(jié)構(gòu)、鋼的熱處理原理、工程材料、典型零件的選材等五大部分組成。在有限的課時下很難一一講述清楚，那么根據(jù)書的順序來講解，后面的章節(jié)則會粗略的概述。對于機械類的學(xué)生，后面選材和加工方法，才是學(xué)習(xí)掌握的重點。這勢必會造成學(xué)生理論和實踐脫節(jié)。所以對于機械類學(xué)生工程材料前面的理論知識必須優(yōu)化，避免過多的浪費課時，同時機械類學(xué)生沒必要掌握過深的專業(yè)知識?；谏鲜鎏攸c教學(xué)內(nèi)容應(yīng)以優(yōu)化基礎(chǔ)、重點突出、強調(diào)應(yīng)用、適當(dāng)拓展為原則，注重培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方式，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新精神，進而提高能力。

重構(gòu)內(nèi)容包括：

（1）工程材料的基本理論部分。重點介紹工程材料的強度、塑性指標(biāo)、硬度指標(biāo)，在介紹工程材料的結(jié)構(gòu)時重點分析結(jié)構(gòu)-組織-性能之間的關(guān)系，學(xué)會分析鐵碳相圖和其平衡結(jié)晶的組織。學(xué)會制定加工件各種熱處理工藝，分析其組織與性能的關(guān)系。材料的結(jié)構(gòu)決定其組織，組織決定材料的性能。而對于晶體結(jié)構(gòu)中晶面和晶向指數(shù)的標(biāo)定、位錯的形成理論、熱處理相變原理可簡化；

（2）常用工程材料。重點掌握常用的合金鋼和工具鋼，了解鑄鐵、有色金屬、陶瓷和高分子復(fù)合材料、記憶合金、納米材料組織和性能之間的關(guān)系。主要目的拓展學(xué)生材料知識面，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

（3）機械零件的失效、強化、選材。這章介主要是理論聯(lián)系實際。真正做到學(xué)以致用。介紹機械零件在各個領(lǐng)域的應(yīng)用狀態(tài)，包括汽車、船舶、橋梁、機床、發(fā)動機等，為以后的選材奠定良好的基礎(chǔ)。

3 教學(xué)方法的創(chuàng)新

改進教學(xué)方法是提高教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)效果的重要途徑[3]。

3.1 因材施教

對于應(yīng)用型本科院校的學(xué)生，自主學(xué)習(xí)能力相對較弱，課下復(fù)習(xí)的學(xué)生很少，教師在上課時，首先要對上節(jié)課學(xué)的重點內(nèi)容帶領(lǐng)同學(xué)一起回顧，在課堂結(jié)束前需對本次課的內(nèi)容做總結(jié)，重點的內(nèi)容要再次的講解。多次提及的知識點學(xué)生掌握的會比較好，不容易遺忘。對后續(xù)課程的講解也有很大的促進作用，學(xué)生接受新知識也更加的輕松，為學(xué)生增添了自信。同學(xué)和老師之間可以加強溝通和交流，培養(yǎng)學(xué)生善于思考的能力。

3.2 啟發(fā)和鼓勵式教學(xué)法

由于《工程材料》課程知識點繁瑣，新概念較多，如果讓學(xué)生不參與到授課的過程中，機械的跟隨老師的思路走，學(xué)生很難跟上老師的進度，新概念需要消化和吸收，所以在上課的時候新知識尤其是新概念的講解，一定要引導(dǎo)學(xué)生主動的思考，采用啟發(fā)式教學(xué)方法，教師起到拋磚引玉的作用，這樣新的知識在舊知識的引導(dǎo)下吸收和消化，通過先驗經(jīng)驗建立起感性的認識。對于相似的知識點，教師要求學(xué)生找出不同點，并找同學(xué)回答，大家共同思考，加強記憶，避免混淆。

對于回答好的同學(xué)給予加分鼓勵，來激發(fā)同學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。

3.3 微課教學(xué)法

對于有些內(nèi)容適合學(xué)生討論學(xué)習(xí)的，比如說冷卻速度對鋼的組織的影響，可以通過課前錄制一小段理論講解視頻傳給學(xué)生，學(xué)生在上課之前通過視頻來了解不同溫度下鋼轉(zhuǎn)變的組織及形成原理。課上的時候可以分成幾個小組，給定一種特定的鋼在不同的冷卻速度下請各組同學(xué)來分析室溫鋼的組織結(jié)構(gòu)，判斷其力學(xué)性能，最后給小組評分。這種學(xué)習(xí)方法可以提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)知識的能力。

3.4 恰當(dāng)?shù)倪\用動畫視頻課件

對于工程材料中抽象的概念，可以通過動畫的形式向同學(xué)展示效果非常好。例如通過動畫的形式呈現(xiàn)典型的晶體結(jié)構(gòu)，學(xué)生很容易理解晶格、晶胞的概念。通過動畫形式呈現(xiàn)實際晶體結(jié)構(gòu)中點缺陷、線缺陷、面缺陷，學(xué)生很容易掌握缺陷和性能的關(guān)系。對于晶體的平衡結(jié)晶過程做成動畫，學(xué)生對于動態(tài)知識也比較容易理解了。同時關(guān)于熱處理工藝方法，比如表面熱處理，可以通過現(xiàn)場視頻讓學(xué)生了解整個熱處理的流程和過程，從而牢牢記住這些知識點。

4 結(jié)束語

這是作者根據(jù)幾年的經(jīng)驗針對《工程材料》提的幾點建議，目的是通過改革具體實施方案的推行，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)高素質(zhì)學(xué)生的效果。

【參考文獻】

[1]崔占全，孫振國.工程材料[M].機械工業(yè)出版社，2014，1-2.

[2]畢風(fēng)琴，張旭均，工力霞.工程材料課程教學(xué)改革的實踐[J].大慶師范學(xué)院學(xué)報，2006，26（5）：41-42.

[3]王章忠.《工程材料》課程教學(xué)改革初探[J].南京工程學(xué)院學(xué)報，2001（1），No.1：48-50.

[4]喬斌.土程材料課程教學(xué)改革初探[J].淮海工學(xué)院學(xué)報，2000（9）：76-77.

[責(zé)任編輯：張濤]