工程材料教學(xué)方法與課程改革

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摘要：工程材料是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生必修的一門學(xué)科基礎(chǔ)課程。針對工程材料課程的特點(diǎn)和機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的需求情況，通過教學(xué)實(shí)踐，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段、課程考核方式等方面對此課程進(jìn)行了改革，取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：機(jī)械工程材料；教學(xué)改革；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法

工程材料是各工程類專業(yè)尤其是材料專業(yè)學(xué)生必修的一門技術(shù)基礎(chǔ)課程，也是類機(jī)械專業(yè)知識實(shí)踐的基礎(chǔ)課程。掌握工程材料的基本知識有利于拓寬機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)，提升其綜合科學(xué)素質(zhì)。所以如何建設(shè)好該門課程，對其畢業(yè)生的培養(yǎng)質(zhì)量影響很大。工程材料課程主要介紹實(shí)際工程中使用的各種材料，尤其是鋼、鐵等金屬材料，本課程開設(shè)的目的是培養(yǎng)學(xué)生區(qū)別、認(rèn)識各材料的基本性能和熱處理工藝，并能夠靈活選材[1]的能力。但在實(shí)際課程教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，學(xué)生獲得知識較慢、課堂氛圍沉悶，究其原因是由本門課程的特點(diǎn)決定的。傳統(tǒng)的工程材料課程教學(xué)體系將材料類專業(yè)學(xué)生應(yīng)掌握的工程材料學(xué)知識進(jìn)行縮減，所用教材和實(shí)際教學(xué)內(nèi)容卻又強(qiáng)調(diào)材料學(xué)的理論性與系統(tǒng)性，而忽視了非材料專業(yè)(如機(jī)械、能源、動力、化工等專業(yè))學(xué)生材料相關(guān)知識基礎(chǔ)薄弱的實(shí)際，在某些知識點(diǎn)方面，如晶體學(xué)、合金相圖，對學(xué)生要求過高，耗費(fèi)時間較長，卻得不到好的教學(xué)效果。在教學(xué)過程中未側(cè)重強(qiáng)調(diào)在工程實(shí)踐中合理選材、靈活取材的重要教學(xué)思想，未能突出工程材料學(xué)在其他學(xué)科中的交叉應(yīng)用。結(jié)果就是很多非材料專業(yè)畢業(yè)生連常用材料的牌號與基本特性都沒有掌握，因而靈活取材、選材，并選擇正確的加工方法和制定工藝路線更是無從談起。加之工程材料學(xué)本身教學(xué)內(nèi)容廣、概念多且較為抽象，學(xué)生學(xué)習(xí)感到枯燥乏味，現(xiàn)有的教學(xué)方法已無法滿足工程材料對于非材料專業(yè)學(xué)生的教學(xué)需求，工程材料課程改革勢在必行。本次改革從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段以及課程體系建設(shè)等方面對工程材料的教學(xué)進(jìn)行探討。

1明確教學(xué)目標(biāo)　優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

材料工程師和機(jī)械設(shè)計(jì)工程師對于工程材料知識的需求是不同的，不僅側(cè)重點(diǎn)有差異，深度也不一樣。機(jī)械工程師側(cè)重于正確地選材、用材，合理選擇加工方法并制定工藝路線。他們需要的是工程設(shè)計(jì)制造中相關(guān)材料知識的運(yùn)用能力，相對于材料工程師來說，更加偏向于材料的實(shí)際應(yīng)用。因此機(jī)械類專業(yè)工程材料課程的教學(xué)要求和教學(xué)目標(biāo)應(yīng)符合機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的實(shí)際工作需要，強(qiáng)調(diào)學(xué)以致用。因此，針對新的教學(xué)要求和目標(biāo)，本次改革對工程材料課程的內(nèi)容進(jìn)行了重組。在滿足所需基礎(chǔ)理論知識的前提下，遵從“精簡基礎(chǔ)、突出重點(diǎn)、實(shí)用為度”的原則，將課程內(nèi)容重組為三個部分。第一部分是材料科學(xué)基礎(chǔ)知識，在此部分刪掉了不必要且較深入的理論內(nèi)容(如晶面、晶向指數(shù)，復(fù)雜的位錯結(jié)構(gòu)理論)，精簡晶體學(xué)、相圖以及熱處理原理工藝等知識。第二部分為合理選材、用材知識。此部分為本課程的重點(diǎn)，應(yīng)加強(qiáng)工程材料的實(shí)際應(yīng)用內(nèi)容，在總學(xué)時不變的情況下，增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時并減少純理論課時。第三部分是工程材料的加工工藝，要求學(xué)生可以對所選材料采用合理的加工方法并制定出加工路線。

2改進(jìn)教學(xué)方法　豐富教學(xué)手段

工程材料課程涉及的概念多、內(nèi)容多，知識點(diǎn)抽象、知識面廣，不僅有基本概念與原理，也有工程實(shí)踐應(yīng)用內(nèi)容。目前的教學(xué)模式，基本上是沿用傳統(tǒng)的板書教學(xué)，即“知識傳授型”教學(xué)，教師以課堂灌輸為主，難以克服教學(xué)內(nèi)容多而雜的難點(diǎn)，將知識有效地傳授給學(xué)生。本次改革選擇以翻轉(zhuǎn)課堂[2]為主要教學(xué)模式，利用先進(jìn)的現(xiàn)代科學(xué)手段創(chuàng)新優(yōu)化教學(xué)方法，豐富教學(xué)手段，并充分結(jié)合工程材料課程的特點(diǎn)，收獲了良好的教學(xué)效果。翻轉(zhuǎn)課堂旨在實(shí)現(xiàn)知識傳授和知識內(nèi)化的顛倒，將傳統(tǒng)課堂中知識傳授轉(zhuǎn)移至課前完成，知識的內(nèi)化則由原先課后做作業(yè)的活動轉(zhuǎn)移至課堂中的學(xué)習(xí)活動，很好地解決了工程材料學(xué)知識雜、繁、多的難點(diǎn)。

2.1教學(xué)方法的改革

教學(xué)方法是指教師和學(xué)生為了共同完成“教”和“學(xué)”的任務(wù)而采用的工作方法，“教”與“學(xué)”兩種方法相互聯(lián)系、不可分割。改進(jìn)教學(xué)方法是提高教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量的重要途徑，針對本課程的特點(diǎn)，本次課題在實(shí)際教學(xué)過程中綜合了啟發(fā)式教學(xué)，討論式教學(xué)，理論聯(lián)系實(shí)際教學(xué)等方法。啟發(fā)式和討論式相結(jié)合的教學(xué)方法較于傳統(tǒng)的“填鴨”教學(xué)更能調(diào)動學(xué)生積極性，活躍課堂氛圍。教師在授課過程中不應(yīng)只按照自己的思路來陳述知識或分析問題，還需要引起學(xué)生的響應(yīng)，利用啟發(fā)式和討論式教學(xué)方法讓學(xué)生積極參與到課堂中來，可以充分調(diào)動他們學(xué)習(xí)的主動性和積極性，并提高他們自主思考和解決問題的能力。鑒于工程材料的理論內(nèi)容多、知識點(diǎn)抽象的特點(diǎn)，采用理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)方法，在課堂中恰當(dāng)引入實(shí)際工程中的案例，由實(shí)際導(dǎo)出理論，就可以把知識簡單化和具體化。如淬透性的概念易混淆且不易掌握，將其聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行講解，就能使學(xué)生更容易理解這一概念。

2.2教學(xué)手段的改革

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，發(fā)展出了很多簡便、有效的教學(xué)手段，而傳統(tǒng)的“教師—黑板—教材”的教學(xué)方式再也不能滿足現(xiàn)代化教學(xué)的要求。通過引進(jìn)多媒體教學(xué)、案例教學(xué)以及現(xiàn)場實(shí)物教學(xué)等新的教學(xué)手段，工程材料課程教學(xué)效果進(jìn)一步得到提升。多媒體教學(xué)可以把陳述性表達(dá)無法取得良好效果的教學(xué)內(nèi)容更直觀生動地展示給學(xué)生，不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更加深了其對基本理論內(nèi)容的理解[3]。案例教學(xué)法[4]即“圍繞一定專業(yè)背景(在這里主要是工程材料學(xué))、目的把實(shí)際中真實(shí)的情境加以典型化處理形成實(shí)際的案例，供學(xué)生思考分析和決斷，并通過獨(dú)立研究和相互討論的方式解決案例問題”。以機(jī)械設(shè)計(jì)中的減速器為例，減速器中的箱體、軸、齒輪等不同零件在不同工況下的使用性能要求不同，因而需要針對其不同失效形式進(jìn)行合理選材，并確定加工路線?，F(xiàn)場實(shí)物教學(xué)對于加深學(xué)生對理論知識的理解和提高他們的實(shí)踐能力有很大的幫助。

3改革考核方式

考核既是學(xué)生學(xué)習(xí)成果和教師教學(xué)質(zhì)量的考查和體現(xiàn)，更是學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中的學(xué)習(xí)價值和學(xué)習(xí)方式的導(dǎo)航器[5]。傳統(tǒng)的考核方式大多是“一卷定音”的期末考試模式，很多學(xué)生靠死記硬背也能通過考試，能否順利通過課程考試也就成為學(xué)生比較關(guān)心的問題，甚至是部分學(xué)生學(xué)習(xí)的動力。這種考核方式不能正確反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，更不能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，達(dá)不到培養(yǎng)目標(biāo)。因此，需要對傳統(tǒng)的考核方式需要做出一些改革。為了能夠真實(shí)地考核出學(xué)生對知識的掌握情況，并激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的動力，本次改革采用了平時學(xué)習(xí)考核、實(shí)踐考核和期末測試考核相結(jié)合的考核方式，學(xué)生對應(yīng)的成績也由平時成績、實(shí)踐成績和期末考試成績?nèi)糠纸M成。平時成績又細(xì)分為課程小論文、課堂討論和平時作業(yè)成績，這部分主要考核學(xué)生對本課程理論知識的掌握程度；實(shí)踐成績由實(shí)驗(yàn)與工程實(shí)踐成績組成，注重考核學(xué)生的動手能力和自主解決問題的能力；期末考試試卷由教師自主命題，知識點(diǎn)覆蓋全面，考核學(xué)生對工程材料知識的綜合運(yùn)用能力。多元化的考核標(biāo)準(zhǔn)充分考慮到答案的多樣性與多質(zhì)性，鼓勵不同的想法；既重視考試結(jié)果，也重視學(xué)習(xí)過程；調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，不再死記硬背以求通過考試。

4結(jié)語

通過機(jī)械工程材料的課程教學(xué)實(shí)踐，從重視探究性、研究性學(xué)習(xí)，體現(xiàn)以教師為主導(dǎo)、以學(xué)生為主體的現(xiàn)代教學(xué)理念出發(fā)，對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目的和教學(xué)方法進(jìn)行了合理的設(shè)計(jì)，探討得出了一套較為合適的教學(xué)體系。該體系以翻轉(zhuǎn)課堂為主要教學(xué)模式，融合了啟發(fā)式、討論式、理論聯(lián)系實(shí)際等教學(xué)方法，并輔以信息化教學(xué)技術(shù)和多元的考核評價方式，將現(xiàn)代教育思想融入了教學(xué)實(shí)踐。另外，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與課程改革的實(shí)施，機(jī)械工程材料還需要及時更新教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)手段，把最新的研究成果和教學(xué)方法融入課程，與時俱進(jìn)，使教學(xué)質(zhì)量保持在較高的水平。

參考文獻(xiàn)

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[3]尤芳,靳紅玲.《機(jī)械工程材料》課程教學(xué)方法初探[J].科技教育創(chuàng)新,2008(6):248-249.

[4]經(jīng)柏龍,羅巖.論案例教學(xué)及其運(yùn)用[J].沈陽師范大學(xué)學(xué)報:社會科學(xué)版,2006(1):38-41.

[5]王章忠,張祖鳳.《工程材料》課程的改革與實(shí)踐[J].大學(xué)教育科學(xué),2004(1):57-59.

作者：孫紅亮 楊康 貴 邱慧 單位：西南交通大學(xué)材料學(xué)院