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機械工程材料教學實踐

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機械工程材料教學實踐

【摘要】機械工程材料是機械類專業(yè)重要的專業(yè)基礎課。對這門課的特點和教學現(xiàn)狀進行了分析。根據(jù)“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的培養(yǎng)目標和要求,對教學內容、教學方法和實訓環(huán)節(jié)進行了探索和改進,取得了一定成績。

【關鍵詞】機械工程材料 教學改進 實踐教學

《機械工程材料》是機械工程類專業(yè)學生必修的專業(yè)基礎課,是為后續(xù)學習機械設計基礎、機械制造技術、機械加工工藝等課程做鋪墊,是進行各種機械產(chǎn)品的設計和加工制造,必要考慮的部分??梢姡@門課十分重要。根據(jù)“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”,要求課程內容、教學方法方式體現(xiàn)培養(yǎng)學生“能力”,即不僅培養(yǎng)學生能熟練掌握理論知識能力,還要培養(yǎng)學生工程能力和創(chuàng)新能力。如何利用現(xiàn)有資源開展這門課理論和實踐教學,以達到“卓越工程師”培養(yǎng)計劃的基本要求,是值得探索的問題。

1機械工程材料特點和教學現(xiàn)狀

這門課安排在第三學期上,是學生開始接觸到專業(yè)課階段。它涉及到機械、設計、材料和加工四方面。主要包括材料種類和性能,材料的微觀結構、凝固與變形,鐵碳合金相圖及應用,熱處理,金屬材料和非金屬材料特性及選材。其知識面廣,內容多,專業(yè)術語多,概念抽象,理論性強,但邏輯聯(lián)系不強。學生們感覺內容頭緒太多、記憶多。由于專業(yè)學時調整,課時現(xiàn)削減為32學時,其中理論教學僅為24學時,需要在短時間內掌握大量信息,學生接受難度大。加之,由于此門可前期沒有認知實習,而金工實習通常又在此課之后,學生沒有實踐經(jīng)驗,缺乏感性認識,很難把它與實際工程聯(lián)系起來。實驗教學多為普通驗證性實驗,設備老舊數(shù)量少,5—6人用一臺,教學效果不好。因此,學生感覺學習空洞、乏味,興趣低,考試就死記硬背。沒有達到牢固掌握理論知識目的,也沒有達到培養(yǎng)學生分析問題能力和解決工程問題能力。

2機械工程材料的改革措施與實踐

2.1優(yōu)化教學內容,提升教學效果

機械工程材料,本科生培養(yǎng)目標是保證掌握材料科學基礎理論,運用它進行工程選材和幫助設計工藝流程等。因而教學內容設計,應與機械工程類緊密相連。對金屬學部分,基礎為材料的性能和結構,重點為材料成形的組織變化和性能,如鐵碳合金相圖。對熱處理部分,重點為熱處理的原理和工藝過程,改善材料的性能。對金屬材料部分,重點為常用的機械材料的牌號、性能、熱處理方式,及選材。而對于非金屬材料部分,可不作為重點,但要了解,可精選些前言的新材料、新技術、新工藝講解,如高分子復合材料、陶瓷材料等,開闊學生的眼界。壓縮材料組成和微觀結構,如晶體內部結構等內容。

2.2采用多種靈活的教學方法,聯(lián)系工程實際,提高學生學習興趣

興趣是學習的動力之源,僅是枯燥的理論,學生們很難有興趣。為了激發(fā)學習興趣,可采用多種生動的形式,如啟發(fā)式、討論式等方法,把枯燥的理論與工程實際聯(lián)系起來,明白理論與生活密切相關,把抽象概念立體化、生動化,運用它可解決很多實際中難題。如在講解它碳素鋼時,含碳量對鋼性能的影響,可以啟發(fā)學生們思考:家中用的傳統(tǒng)菜刀和砍刀,為何菜刀不能砍骨頭,砍刀不能來切菜,原因是什么?若都用碳素鋼,具體成分有何不同?通過層層剖析,讓學生明白,含碳量大小影響材料的強度、硬度,從而影響用途。理論與實際聯(lián)系起來,抽象概念具體化,易理解。再者,也可以設立一題目組織學生討論,通過討論發(fā)現(xiàn)問題,解決問題。如:自行車外殼和車軸選材,哪些材料可以滿足要求?材料加工工藝路線是什么?學生們提出了20多種方案,令人打開眼界。然后,由老師指導,理清思路,同大家一起對方案討論,優(yōu)劣對比,得出最佳方案。大大的調動了學生學習的積極性,課堂教學效果好。

2.3改進實踐環(huán)節(jié)

實訓環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學生工程實踐能力和創(chuàng)新能力的重要教學環(huán)節(jié)。近兩年,我系更換了一批老舊設備,增添了許多新的實驗設備和儀器,如高清晰的金相顯微鏡、維氏硬度計和金相試樣拋光機等,實驗硬件能力大大提升??梢蚤_設一些新實驗,還可以把某些理論課放到實驗室進行。如講解鐵碳合金平衡組織,可讓每位學生自行動手實驗,觀察組織,總結材料性能,得出結論,老師僅從旁輔助。把原課堂難理解的知識放到實驗室講解,教學效果大大提高。同時,還增加了綜合實驗項目。加強對學生的動手能力和探索精神的培養(yǎng),能學以致用。由指導老師設定題目,題目通常涉及到的零件是學生們看得見、摸得著的,如銼刀、鋸條、自行車鏈輪等。給出機械零件的工作條件和失效形式。接著,由學生自己查閱相關資料,制定工藝流程方案;指導老師審閱、修改。然后,學生獨立自個動手完成實物操作,得出硬度分析和金相圖,完成實驗報告。最后,參加口試答辯,做為這課成績考核的重要部分。在整個過程中,學生需要能熟練操作硬度計、金相顯微鏡、電阻爐和金相試樣拋光機等儀器設備。像金相試樣制備難度較大,可能需要失敗多次,才能做出合格的試樣。若對設備和操作掌握不牢固,就需要花更過的時間,反復做實驗。而實驗教學一共才8學時,顯然不夠??稍试S學生利用課余時間,到實驗室完成實驗。實驗室實行“開放式”管理,學生可根據(jù)自我情況安排實驗,避免因時間緊就應付了事。給失敗的同學再做機會,給有興趣的同學敢于嘗試創(chuàng)新的機會。實踐證明,綜合實驗項目,極大地鍛煉了學生的動手能力、觀察能力、分析問題和解決問題能力。另外,根據(jù)我系機械工程學生培養(yǎng)方案,機械工程材料和“金工實習”在同一學期,可讓兩者同時進行,而不是同期的一前一后。讓學生們在金工實習中,了解材料和加工工藝,增加感性認識,幫助材料理論知識掌握。如在車工實習中,實習指導教師可引入使用的各類刀具的材料,高速鋼和硬質合金區(qū)別;加工工藝中,零件的調質處理方式,就是熱處理的淬火和回火。實踐表明,學生提前有了感性認識,進行理論教學效時,易于接受和掌握知識。

3結論

通過對機械工程材料的教學不斷改進,學生的學習積極性大大提高,知識掌握更牢固、全面,動手能力加強,分析問題和解決問題能力得到鍛煉,創(chuàng)新能力得到激發(fā)。在今后的教學中,還要不斷的探索和改進教學方式方法,夯實理論知識,能“舉一反三”,提高學生工程能力和創(chuàng)新能力。

參考文獻:

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[3]楊大春,汪通悅.機械創(chuàng)新設計綜合能力培養(yǎng)模式的研究[J].裝備制造技術,2011,3:183-185.

作者:劉艷華 單位:成都理工大學核技術與自動化工程學院機電工程系