淺談《機(jī)械工程材料》實(shí)效性教學(xué)方法

摘要本文針對(duì)《機(jī)械工程材料》課程的性質(zhì)、內(nèi)容和特點(diǎn)，根據(jù)教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的不足，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，從實(shí)效性教學(xué)方法和考評(píng)價(jià)體系等方面提出一些建設(shè)，旨在提高教學(xué)的實(shí)效性，使工程材料課程教學(xué)適應(yīng)現(xiàn)代工程教育的要求。

關(guān)鍵詞 機(jī)械工程材料 教學(xué)方法 考評(píng)體系

中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

A Brief Talk on Effective Teaching Method of

\"Mechanical Engineering\" Course

XU Yuqiong， LI Li

(College of Mechanical and Material Engineering， China Three Gorges University， Yichang， Hubei 443002)

AbstractThe shortages of prevention method combining the teaching practice are indicated. In connection with the character， content and peculiarities of mechanical engineering course， suggestions on effective teaching method and reformation about evaluation are put forward to enhancing teaching affection， which can meet the challenge of modern engineering education.

Key wordsmechanical engineering; teaching method; evaluation system

近年來(lái)，隨著高等教育改革的深入，教育部對(duì)各普通高校的學(xué)科（專業(yè)）進(jìn)行了大幅度調(diào)整，學(xué)科（專業(yè)）內(nèi)容也作了相應(yīng)的變化，最集中地表現(xiàn)在專業(yè)口徑進(jìn)一步拓寬，更加重視與強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和各學(xué)科之間的融合。①由于材料科學(xué)的迅速發(fā)展，《機(jī)械工程材料》課程設(shè)置方面先后增加了高分子材料、陶瓷材料、復(fù)合材料、功能材料、表面技術(shù)等相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)。與此同時(shí)，高等教育改革強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)知識(shí)、方法和技能的認(rèn)知和培養(yǎng)，在一定程度上淡化專業(yè)，對(duì)該課程的課程建設(shè)和教學(xué)改革，內(nèi)容設(shè)置與教學(xué)模式、規(guī)劃等方面的研究與改革勢(shì)在必行。

本課程的教學(xué)目的是使學(xué)生了解材料的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系及其變化規(guī)律，從而了解材料強(qiáng)化的各種手段及其基本原理，掌握正確選擇材料和合理使用的基本原則、方法和知識(shí)，為機(jī)械類和近機(jī)械類各專業(yè)和學(xué)科打好必要的專業(yè)技術(shù)理論基礎(chǔ)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力和綜合工程素質(zhì)。因此，教學(xué)的實(shí)效性很強(qiáng)，學(xué)生既要掌握基本理論，又要能在工程實(shí)踐中結(jié)合所學(xué)加以應(yīng)用，這就對(duì)教與學(xué)都提出了較高的要求。

1 本課程在教學(xué)中存在的問(wèn)題

1.1 基本概念多

機(jī)械工程材料中涉及到眾多基本概念，名詞和術(shù)語(yǔ)較多，概念往往較抽象，很難單純用語(yǔ)言表達(dá)清楚，學(xué)生理解和記憶時(shí)由于沒(méi)有感性認(rèn)識(shí)，而導(dǎo)致教學(xué)效果不理想。

1.2 內(nèi)容涉及廣

本課程的教學(xué)內(nèi)容圍繞材料的成分、加工工藝、組織、結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系這根主線展開，但常用的機(jī)械工程材料種類繁多，應(yīng)用面很廣，使學(xué)生難以把握要點(diǎn)，學(xué)習(xí)起來(lái)容易混淆。

1.3 重點(diǎn)難把握

在近年的課程改革中，本課程學(xué)時(shí)數(shù)有所減少。為了完成教學(xué)工作，教學(xué)進(jìn)度較快，教中重點(diǎn)較難把握，極易出現(xiàn)教學(xué)重點(diǎn)不突出的情況。

2 實(shí)效性教學(xué)方法

作者在教學(xué)過(guò)程中做了積極的探索和嘗試，以提高教學(xué)的實(shí)效性為目的，采用多種方法和手段，將基本概念生動(dòng)化，抽象內(nèi)容具體化，取得了一定的成效。

2.1 用歷史激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

精彩地引入人類社會(huì)材料發(fā)展的歷史，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力，為教學(xué)打下良好的基礎(chǔ)。我們結(jié)合湖北本地特色，講解了越王勾踐劍及黃石銅礦的歷史，讓學(xué)生有親切感。我們追根溯源，講授從春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期我國(guó)開始大量使用鐵器，到明朝科學(xué)家宋應(yīng)星在《天工開物》一書中記載的古代滲碳熱處理等工藝，說(shuō)明我國(guó)在金屬材料及熱處理方面就已經(jīng)有了較高的成就。并介紹新中國(guó)成立后，我國(guó)鋼鐵行業(yè)的發(fā)展歷史，特別是湖北本地的武漢鋼鐵公司的歷史，既讓學(xué)生了解的我國(guó)國(guó)力，又激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)材料學(xué)的熱情，并對(duì)金屬材料的應(yīng)用有了一些基本認(rèn)識(shí)。

2.2 改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容的直觀性

2.2.1 多媒體教學(xué)

我們極大程度地利用多媒體技術(shù)，縮短教師板書的時(shí)間，讓教學(xué)內(nèi)容生動(dòng)化、立體化，給學(xué)生留下深刻的印象。對(duì)那些學(xué)生難以理解、老師又難以講解的抽象內(nèi)容，比如晶體結(jié)構(gòu)、晶體缺陷、合金結(jié)晶過(guò)程、相圖分析、材料變形等，制作了FLASH和視頻資料，形象地演示出復(fù)雜的變化過(guò)程。運(yùn)用多媒體講解時(shí)，音畫結(jié)合，活躍了課堂氣氛，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。教師利用外出學(xué)習(xí)和參觀考察的機(jī)會(huì)，注重收集一些企業(yè)在材料加工及熱處理工藝方面的真實(shí)圖像資料，使相關(guān)課程內(nèi)容具有較強(qiáng)的真實(shí)感，便于學(xué)生記憶和掌握。

2.2.2 實(shí)例教學(xué)

為了貫徹教學(xué)內(nèi)容主線，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際應(yīng)用的能力，我們對(duì)部分章節(jié)實(shí)施了實(shí)例教學(xué)。我們以比較典型的減速器為例，針對(duì)減速器中箱體、軸、齒輪、滾動(dòng)軸承、鍵、螺栓、銷等不同零件的不同工況條件和使用性能要求，并進(jìn)行合理的選材，正確安排其熱處理工藝。利用學(xué)生進(jìn)行過(guò)金工實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)，介紹金結(jié)加工廠的實(shí)例資料，講解選材、加工、成型的一系列過(guò)程，并將相應(yīng)的最終產(chǎn)品制作成展示臺(tái)，說(shuō)明相應(yīng)的材料性能。我們還利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室條件，讓學(xué)生主動(dòng)學(xué)會(huì)材料性能測(cè)試的一般方法。

2.2.3 實(shí)物教學(xué)

“百聞不如一見(jiàn)”，實(shí)物教學(xué)立足于生活中的常用工程材料，使生活與教材融為一體，在具體的實(shí)物分析和演示中闡明理論。我們將司母戊鼎的微縮模型帶入課堂，講解表銅器的用材。當(dāng)講解工業(yè)鋼料時(shí)，我們盡量準(zhǔn)備相應(yīng)的實(shí)物零件（如鋸條、刀頭、滾動(dòng)軸承、滑動(dòng)軸、鑄鐵塊等）；當(dāng)講解高分子材料時(shí)，也將日常用品（薄膜、杯、塑膠等）實(shí)物加以展示。通過(guò)親眼目睹，很容易區(qū)分不同材料的使用性能和適應(yīng)的工況條件，且記憶深刻。

2.3 優(yōu)化教學(xué)方法

教學(xué)是教和學(xué)的辯證統(tǒng)一，教學(xué)方法的優(yōu)化包括教的方法和學(xué)的方法，二者相互聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)互動(dòng)式教學(xué)。②針對(duì)該課程的特點(diǎn)，主要采用了以下教學(xué)方法：

2.3.1 導(dǎo)學(xué)法

在學(xué)習(xí)之前，我們誘導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)出適合自己的學(xué)習(xí)方法和可持續(xù)發(fā)展的學(xué)習(xí)能力。在講授過(guò)程中，以學(xué)生為主體，通過(guò)導(dǎo)學(xué)問(wèn)題設(shè)置及教學(xué)內(nèi)容的轉(zhuǎn)換，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，與學(xué)生一起探討選材和提高材料性能等方面的辦法。針對(duì)工業(yè)用鋼的實(shí)際應(yīng)用，組織學(xué)生對(duì)鋼材料的性能進(jìn)行討論，提出各自不同的觀點(diǎn)和見(jiàn)解，加深理解，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性思維。課后，我們適當(dāng)留下一些懸念，讓學(xué)生自主查閱相關(guān)資料找到答案，在掌握知識(shí)擴(kuò)大視野的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。

2.3.2 比較法

我們運(yùn)用比較法把課程中的概念、材料種類、處理工藝、性能等不易區(qū)分的內(nèi)容聯(lián)系起來(lái)，通過(guò)比較進(jìn)行講解。如幫助學(xué)生把勻晶相圖、共晶相圖、包晶相圖、共析相圖對(duì)比起來(lái)學(xué)習(xí)和記憶。鐵碳合金中的特征點(diǎn)、特征線、基本相、組織組成物等，也通過(guò)比較其成份、組織形態(tài)和性能來(lái)區(qū)分理解。熱處理中的“四火”用表格形式進(jìn)行比較，一目了然，便于學(xué)生記憶掌握。對(duì)于繁多的鋼材種類、牌號(hào)等，則用對(duì)比表加上實(shí)物的形式進(jìn)行講解。

2.3.3 理論聯(lián)系實(shí)際法

通過(guò)理論聯(lián)系實(shí)際，把知識(shí)直觀化和簡(jiǎn)單化，能讓學(xué)生直接感受到所學(xué)知識(shí)的必要性和重要性，既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力，也大大增強(qiáng)了教學(xué)的實(shí)效性。如在講解金屬材料的種類和應(yīng)用時(shí)，可緊密聯(lián)系學(xué)生接觸到的自行車的各個(gè)零部件和學(xué)生們金工實(shí)習(xí)時(shí)所使用的普通車床上典型的各零部件；在講解高分子材料和復(fù)合材料時(shí)，可聯(lián)系學(xué)生們比較感興趣的生活用品、運(yùn)動(dòng)器材、軍事武器裝備領(lǐng)域的新材料等，以開闊學(xué)生的眼界。

3 改革課程的考評(píng)方式

能否順利通過(guò)所學(xué)課程考核是學(xué)生們比較關(guān)心的問(wèn)題。傳統(tǒng)的考評(píng)方式大多采用課程結(jié)束后單一的“一卷定音”模式，學(xué)生也往往靠臨時(shí)突擊過(guò)關(guān)，達(dá)不到培養(yǎng)目標(biāo)。因此需要對(duì)具有導(dǎo)向作用的課程考評(píng)方式進(jìn)行改革。

我們采用了平時(shí)學(xué)習(xí)考核、實(shí)踐能力考核和期末閉卷考核相結(jié)合的新模式，每個(gè)學(xué)生的考核成績(jī)由平時(shí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)和期末考試成績(jī)?nèi)糠纸M成，分別占總成績(jī)的20%、20%和 60%。平時(shí)成績(jī)由課堂討論、平時(shí)作業(yè)、小論文等組成，主要考查學(xué)生對(duì)本課綜合系統(tǒng)知識(shí)的掌握和應(yīng)用所學(xué)知識(shí)能力，引導(dǎo)和幫助學(xué)生閱讀材料學(xué)和材料加工應(yīng)用的中外文獻(xiàn)，讓學(xué)生養(yǎng)成平常積累知識(shí)的好習(xí)慣。實(shí)驗(yàn)考核注重考查學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，鍛煉實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，使理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)融為一體。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開放實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)地，要求學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)預(yù)習(xí)，③確保動(dòng)手機(jī)會(huì)。期末的閉卷考核時(shí)，試題的難易程度適當(dāng)，試卷內(nèi)容既突出了課程重點(diǎn)又兼顧了知識(shí)面的廣度，有良好的區(qū)分度。采用這樣多形式的考評(píng)方式，盡量避免 “死記硬背”和“突擊過(guò)關(guān)”的現(xiàn)象，讓學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主體，不斷提高自主學(xué)習(xí)的能動(dòng)性。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和各種新材料的不斷涌現(xiàn)，《機(jī)械工程材料》教學(xué)的內(nèi)容多且更新較快，老師需要不斷地對(duì)該課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)體系、教學(xué)手段和方法、考評(píng)模式等多方面進(jìn)行改革和實(shí)踐，以充分調(diào)動(dòng)來(lái)自不同專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。在教學(xué)中我們深深體會(huì)到，應(yīng)充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，將實(shí)效性教學(xué)的宗旨滲透到教和學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)之中，不斷提高教學(xué)質(zhì)量，讓學(xué)生能學(xué)懂、會(huì)應(yīng)用，為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程和畢業(yè)后從事相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

注釋

①孫繼兵，丁賀偉，王清周，等.機(jī)械工程材料精品課程建設(shè)與教學(xué)改革的實(shí)踐與思考.教學(xué)改革與實(shí)踐，2010(1).

②賈繼紅，任瑩.“工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)”教學(xué)改革研究.科教文匯，2010(6).

③趙漢雨，王棟，李云東.《機(jī)械工程材料》實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010(3).