《金屬工藝學》本科教學的改革與實踐

張建新

（河南理工大學 材料科學與工程學院，河南 焦作 454000）

《金屬工藝學》本科教學的改革與實踐

張建新

（河南理工大學 材料科學與工程學院，河南 焦作 454000）

從《金屬工藝學》本科教學的思路談起，結合多年來的教學體會，從激發(fā)學生興趣、多媒體課件教學、多角度解釋抽象理論、合理拔高前沿知識四個方面詳細論述了本課程的教學改革與實踐。最后，總結了機械類學科教學改革及發(fā)展的新思路。

《金屬工藝學》；教學方法；改革；實踐

一、引言

《金屬工藝學》課程是機械工程類專業(yè)的重要專業(yè)技術課，一般安排在大學二年級下半學期或大學三年級上半學期學習，該課程包括的概念和理論內容很多，有鑄造、鍛造、焊接、壓力加工、切削加工等常見金屬成型工藝[1]。《金屬工藝學》是聯系其他專業(yè)課程的紐帶，其教學環(huán)節(jié)與教學方法至關重要，不僅關系到學生對其他專業(yè)課程的學習，而且對培養(yǎng)學生科學的思維方法和實踐能力具有指導作用。隨著高等教育體制改革的深入，《金屬工藝學》課程的教學存在諸多矛盾，如學時數相應減少與知識信息量迅速增加之間的矛盾，傳統(tǒng)的授課方法與多媒體創(chuàng)新教學之間的矛盾等。為了提高該課程的教學效果，改革教師的教書育人方法，提高課堂利用率已迫在眉睫，尤其是教學中要善于運用科學的思維與創(chuàng)新的思路，讓學生學到扎實的專業(yè)知識[2]。筆者經過幾年來的教學積累與親身體會，對《金屬工藝學》課程的教學改革做了大膽嘗試，下面略作介紹。

二、教學改革的實踐與分析

1.學生專業(yè)激情的激發(fā)。對于當代大學生而言，報考專業(yè)時存在盲目性，不知道具體該報什么。大學學習階段專業(yè)興趣的培養(yǎng)十分重要，這種求知的欲望一旦產生，對后續(xù)的課程學習起到促進作用。那么我們如何來激發(fā)學生的專業(yè)激情呢？要回答這個問題，就要上好緒論課，讓學生知道該課程的主要內容、與現實生活的聯系、如何運用知識解決實際問題等，其中最重要的是結合身邊實例加以引導，提高學生的學習熱情。例如就學生宿舍中常見的暖氣片，我們可以從以下幾個方面提出問題：①為什么暖氣片使用金屬材料而不用非金屬材料？②為什么有的暖氣片使用鑄造方法而不使用壓力加工方法？③為什么高檔暖氣片采用有色金屬材料而常用暖氣片采用鑄鐵材料？④復雜的暖氣片系統(tǒng)是如何連接的？⑤如何優(yōu)化暖氣片的結構使其散熱效果更佳？隨著這些專業(yè)問題的提出，課堂氣氛馬上活躍起來，很多學生求知心切，想馬上知道答案，這個時候我們可以結合《金屬工藝學》的章節(jié)知識，通俗易懂的做出解釋。相信大多數學生會茅塞頓開，感慨小小暖氣片有這么多專業(yè)知識，濃厚的學習興趣會隨之產生。

以上僅是生活方面的小常識，這個實例中涵蓋了不同材料的性能差異、金屬材料的鑄造與加工工藝、金屬材料的導熱效果及其腐蝕性能、材料的焊接工藝與方法、機械零件的設計與制造等專業(yè)知識，從而引出導熱率、鑄造、壓力加工、有色金屬、黑色金屬、焊接、腐蝕性能及結構設計等重要專業(yè)術語，無形中提升了學生學習《金屬工藝學》的情趣。當然生活中還有許多生動的實例，我們不妨在緒論課上列舉出來，讓學生思考，如鑄造應力引起的腐蝕問題、純銅水管的優(yōu)良性能、金屬導熱性能與導電性能的區(qū)別與聯系、純金屬與合金的強韌性比較等，都將給學生帶來深刻的啟發(fā)，為《金屬工藝學》課程的后續(xù)學習打下基礎。

2.多媒體課件教學。多媒體教學是近十多年發(fā)展起來的創(chuàng)新教育模式，它包含豐富的知識內容，如聲音、模擬動畫、圖像視頻等，與傳統(tǒng)的教學模式（黑板+粉筆）相比，多媒體教學把枯燥無味的文字理論轉變?yōu)樯鷦有蜗蟮闹庇^教學，在講述較為抽象的專業(yè)知識時具有明顯的優(yōu)越性[3]。多媒體教學是高等教育發(fā)展的必然要求，也是本科教學的重要途徑，在大多數課程教學中倍受青睞，但與傳統(tǒng)教學模式并不矛盾，如果把多媒體教學和傳統(tǒng)教學有機結合起來，教學效果將會更加明顯。結合《金屬工藝學》課程的教學實踐，在講述砂型鑄造、焊接過程、切削加工等知識點時采用多媒體教學更加明了，可以直觀的看到金屬的流動或變形，最終的教學效果不言而喻，學生很容易接受。但在講述鑄件的特性及性能、合金熱處理分析、各種公式推導等內容時，采用傳統(tǒng)板書較為合理，通過環(huán)環(huán)緊扣的推導過程與分析，給學生留下足夠的時間思考，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力。多媒體教學的另一突出特點是容量大、課堂效率高，傳統(tǒng)黑板模式幾個小時講述的內容，多媒體教學一個小時就能完成，原因在于傳統(tǒng)板書占據了許多時間，而多媒體的圖文切換幾乎不占用時間。當今本科教學的任務較重、知識點豐富、教學信息量猛增，而課堂學時較少，本身就存在著矛盾，多媒體教學無疑讓教師從煩瑣的板書中解脫出來，把有限的時間投入到觀點剖析上，更好地緩解了教學矛盾，但要切忌貪大求多、重點不突出、速度過快等現象的發(fā)生。

就《金屬工藝學》課程教學而言，提倡多媒體教學并不是排斥傳統(tǒng)黑板模式，本著注重教學效果提高、教學質量改善的目標，通過課堂教學的實踐與探索，找到兩種模式的最佳結合點，宜統(tǒng)則統(tǒng)，宜分則分，相信教學效果會相輔相成、相得益彰。

3.多角度解釋抽象理論。學生從書本上獲得的知識是間接的、抽象的，能夠合理運用基本理論解決實際問題是最終目的，也是檢驗學生基本功的根本途徑。《金屬工藝學》屬于專業(yè)技能課程，相關章節(jié)的實踐性較強，我們在講述這些內容時不妨結合生產實例，列舉一些技術性問題，讓學生自己分析，用間接的理論指導直接的生產，從而加深學生對專業(yè)知識的理解。例如講述“熱處理”章節(jié)的相關內容時，為了說明應力腐蝕的危害性，可列舉一戰(zhàn)時期彈殼開裂的例子，原來經過深沖成型的黃銅彈殼，放置一段時間后自動發(fā)生開裂（季裂），其原因在于殘余內應力和外界腐蝕的聯合作用，要解決這一技術問題，只需要將加工后彈殼進行260℃去應力退火，開裂現象就迎刃而解了。通過這個典型例子，我們可以把“看不見，摸不著”的加工應力及應力腐蝕講解的明明白白，不僅讓學生知道了冷加工產品容易產生殘余應力，而且清楚了消除應力腐蝕的途徑。再如講解“物理化學性能”章節(jié)時，為了說明導電性與密度的問題，可舉例說明空中輸電一般使用鋁線，而地下電纜輸電則采用銅線，雖然銅的導電性能優(yōu)于鋁，并不是所有導線都使用銅，原因在于銅的密度較大（鋁的三倍多），鑒于穩(wěn)定性方面的考慮，只適合地下使用，不適合空中輸電。

從以上分析可以知道，運用現場實例不但加深了學生對書本知識的理解，而且拓寬了專業(yè)知識范圍，對培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力十分重要。對于專業(yè)課教師來說，要善于理論聯系實際，注意運用具體實例說明抽象理論[4]，并引導學生積極、主動的思考，抓住問題的本質所在，正確的分析，巧妙的運用。

4.合理拔高學科前沿知識。隨著高等教育的發(fā)展，教學內容應以教科書為主，但又不局限于教材，因為專業(yè)教材具有一定的出版周期，往往滯后于學科前沿知識。因此，我們在進行課程教學時，應注重積累各類教學素材，特別是注意吸收本學科的最新研究成果，在講課過程中適當穿插。例如在講述《金屬工藝學》課程“鐵碳合金”章節(jié)時，要適當補充鋼的熱處理方面的知識，要讓學生清楚退火、正火、淬火及回火之間的關系，知道如何正確運用熱處理工藝，告訴學生鋼的熱處理不僅適用于鋼件，同樣適用于其他金屬材料，并告訴退火與正火的區(qū)別和材料淬火后回火的必要性。而回火又包括高溫回火、中溫回火、低溫回火三種工藝，不同淬火制度的材料回火制度也不相同，關鍵在于根據性能要求合理制定淬火和回火工藝，力求材料經久耐用。要告訴學生材料組織性能的重要性，它是掌握這些知識的主線，例如退火后材料的強度降低，塑性增加，淬火后材料強硬度增加，而塑性降低，為了提高材料的使用壽命，淬火后的材料應進行回火處理，以消除淬火應力影響。相對于書本內容，“鋼的熱處理”章節(jié)講解較為詳細，并且有的地方提高了難度，這是機械類學生就業(yè)的需要，也是為了滿足部分求知欲旺盛的學生需要，相信不少學生就業(yè)后會有親身體會。

這里需要特別指出的是，拔高課本前沿知識要注意“度”的問題，既要注重吸收新知識，又要考慮學生的承受能力，避免喧賓奪主。一方面，適當補充相關知識點是為了提高學生的創(chuàng)新能力，為培養(yǎng)更高層次的人才做鋪墊；另一方面，拔高教材知識，可以給精力充沛的學生留下思考余地，進一步激發(fā)他們向縱深發(fā)展的信心。

三、結語

隨著時代的進步，大學生的培養(yǎng)任重而道遠，提高本科教學的綜合效果是我們每位教師的責任，創(chuàng)新教學方法，改革傳統(tǒng)的灌輸式教學勢在必行。以上討論的《金屬工藝學》課程教學的幾點嘗試，僅供高校教師參考，旨在拋磚引玉。教學改革是一個新生事物，總會出現新的問題，我們應該認真總結教學經驗，注重分析教學方法，互相取長補短，從自身實踐中改進教學思路，找出一條適合本科教學的成功之路。

[l]鄧文英，郭曉鵬.金屬工藝學[M].北京：高等教育出版社，2008.

[2]郭國林，徐正亞，浦文禹，等.基于CDIO教育模式的金屬工藝學教學改革與實踐[J].中國電力教育，2012，（13）：90-91.

[3]姜英，陳宗民，高軍，等.《金屬工藝學》課程教學體系改革與課程群的構建[J].鑄造設備與工藝，2013，（4）：55-57.

[4]王曉媛.多媒體輔助數學教學實踐談[J].中國教育技術裝備，2012，（28）：103-104.

Innovation and Practice for the Undergraduate Course Teaching of“Technology ofMetals”

Zhang Jianxin
Institute ofMaterials Science and Engineering，Henan Polytechnic University，Jiaozuo 454000，China

W ith teaching thoughtfulness of“Technology of Metals”and teaching experience about undergraduate，the paper discusses teaching innovation and practice from activizing interest of the students，multimedia teaching，explaining abstract theory from multiple perspectives，reasonable enhancing frontier know ledge of the textbook.Finally，teaching innovation and developing foreground aboutmechanical discipline are summarized.

technology ofmetals；instructionalapproach；innovation；practice

G642.0

A

1674-9324（2014）45-0138-03

河南理工大學教育教學改革研究項目（2013JG020）

張建新（1972-），男，河南商丘人，河南理工大學材料學院副教授，主要從事金屬材料方面的教學與科研工作。