碩士研究生《耐磨材料》課程教學改革探索

盧德宏 蔣業華

【摘 要】隨著我國教育體制改革的不斷深化，高校研究生的擴招，我國碩士研究生的培養目標從研究型轉向應用型。耐磨材料是一個涉及材料、機械、礦山、航空航天等領域，具有廣泛應用性和巨大的經濟、社會效益的學科方向。我校在《耐磨材料》課程教學中，針對教學中存在的理論與實踐脫節、工程意識薄弱、實踐能力差等問題，通過對教學大綱、教學內容以及教學方法的探索和改革，結合我校的科研成果和實驗條件，成功地將理論基礎與工程應用結合起來，探索出一套培養研究生創新能力和實踐能力的教學體系，并取得一定成果。

【關鍵詞】耐磨材料 課程 教學改革

一、前言

展望21世紀，知識經濟在經濟發展中的作用日益突出，對于具有創新能力的高層次知識型人才的需求也日益擴大。研究生教育是高等教育的重要組成部分，是培養高層次人才、推動先進生產力和先進文化、實現國家持續快速發展的中堅力量。在一定程度上，工科研究生的質量代表著國家工程技術的質量。研究生教育擔負著為國家現代化建設培養高素質、高層次創新型人才的重任，將成為我國建設國家創新體系和未來奪取世界知識經濟制高點的重要支撐。

我國現階段研究生教育承擔著兩大任務：一是為各行各業培養高層次人才，二是為博士階段輸送具有研究潛質的優秀生源。而培養應用型人才是我國現階段研究生教育的第一要務。我國研究生教育起步晚，發展時間短，情況復雜，教育模式和培養方式上都存在一些問題，例如理論與實際脫節、培養目標與社會需求脫節、考核體系不完善、應用型人才培養相對薄弱等，同時，隨著研究生的擴招，越來越多的研究生面臨就業問題。因此，當前我國碩士研究生教育進入結構調整和改革的新時期，碩士研究生的培養目標也需要重新定位，使碩士研究生的培養目標更加密切地滿足社會需求，逐漸將碩士研究生教育從以培養學術型人才為主轉向以培養應用型人才為主。

工科專業都具有一定的工程應用背景，學習及研究都是為了能夠解決實際問題。現有的教學內容、教學模式已經和當前的工程技術發展嚴重脫節，難以達到我國碩士研究生培養目標的新要求。因此，工科高等院校必須緊跟社會發展狀況，強調實踐教學和創新意識，積極探索新的教學模式。專業課程建設除了要基于原有的理論教學以外，還應緊緊圍繞學生專業素質和實踐能力的培養，以提高研究生教育質量，增強核心競爭力。

二、《耐磨材料》課程及其特點

磨損是材料失效的三大類型之一，在機械、礦山、化工、建材、冶金及航空航天等各個工業部門中，許多工件及設備由于磨損而迅速失效，從而造成材料及能量、人力的巨大浪費。基于耐磨材料廣泛的應用領域和巨大的經濟和社會效益，耐磨材料的研究和開發日益受到重視，材料磨損理論研究、新型耐磨材料開發、生物、納米等新型磨損領域、磨損件的維修和再制造等非常活躍，耐磨材料也已經成為整個材料科學研究中的一個重要分支，同時也是涉及材料、機械、冶金等領域的重要交叉學科。作為相關專業的研究生，了解和學習材料磨損原理與耐磨材料課程就很有必要。

長期以來，我校在耐磨材料領域進行了卓有成效的科學研究工作，在國內外具有一定的影響力。耐磨材料方向已經成為我校科研工作和研究生培養的一個特色和亮點。鑒于此，我校從2000年以來，在材料加工工程專業為碩士研究生開設了《材料磨損原理與耐磨材料》專業課，并對全校研究生開放，對我校耐磨材料和相關領域的科研和研究生培養具有重要作用。該課程目的和任務是使研究生掌握摩擦學基本原理、材料磨損基本原理、各種工程實用耐磨材料的組織結構、性能和磨損性能等，從而為研究生從事相關領域的研究、生產或經營管理工作奠定堅實的專業理論基礎。

《耐磨材料》課程內容相對較多，涉及知識面廣，且與實際應用關聯甚密，再加上近年來國內外對耐磨材料的研究相對活躍，各種研究成果和新型耐磨材料相繼出現，相對于繁多的教學內容和多變的研究現狀，研究生教學學時卻非常有限，只有36學時。這就造成了教學的內容多少和深淺不易把握。如仍采用傳統的課堂講授的教學方法，容易使授課內容空泛化，不夠深入和具體，教學內容陳舊，注重理論而不重視實際問題，重點不突出，教學形式呆板，不生動，對培養研究生的實踐能力和創新能力不利。

三、教學改革與探索

為了適應當前研究生教學的需要，使培養出的研究生在熟練掌握理論知識的同時，更具有工程意識和實踐能力、創新意識，更好地為社會和企業服務，我們近年來對《耐磨材料》課程的教學改革進行了探索，確立了新的課程教學指導思想：“加強基礎，突出實踐，提高創新能力。”即不斷更新完善原有的教學理論知識，將材料磨損基本原理與耐磨材料組織性能結合起來，將傳統耐磨材料和新型耐磨材料結合起來，將新型耐磨材料的科學研究和工程應用結合起來，將理論講授和課程實驗結合起來，從而使教學內容具有先進性、前沿性和實踐性，加強對研究生自主學習能力、創新能力和實踐能力的培養。具體措施如下：

1.重新擬定教學大綱

針對耐磨材料課程涉及領域廣、課程內容多、課程內容與工程應用聯系緊密等特點，我們重新擬定了教學大綱。新的教學大綱在舊大綱基礎上保留了原有的摩擦磨損基本理論，增加了新型耐磨材料的研究成果和發展趨勢；針對工科學生理論與實踐脫節、實踐能力差、工程意識薄弱等問題，在大綱中加入了耐磨材料和構件的設計理論和制造技術，并且還增加了實驗課程所占比例。新大綱內容與工程應用聯系更加緊密，更有助于培養學生的實踐能力和創新能力，同時也符合我國現階段培養高質量、強工程意識的應用型研究生人才的要求。

2.豐富和完善教學內容

本課程首先系統介紹了材料磨損的基本理論、材料磨損機理與材料組織和性能、磨損工況條件等的關系等。相對于舊的教學內容，突出針對各種理論的最新研究進展情況。其次介紹了各種常用金屬耐磨材料。這部分主要繼承了現有教學內容，但是同樣注重對現有內容的更新，補充各種耐磨材料的最新發展現狀。再次，進一步歸納整理新型耐磨材料和耐磨材料的發展部分的內容，突出介紹我校在多金屬復合耐磨材料和構件、陶瓷顆粒增強金屬基復合材料、Fe-C-B新型耐磨合金等領域的研究項目和成果，啟發研究生學習如何將磨損基礎理論與材料先進成形加工技術相結合，創造性地進行新型耐磨材料的研究和開發，正確把握耐磨材料研究的方向等。

針對以往教材中注重理論知識，忽略實踐課程的不足，課程中新增對材料磨損和耐磨材料研究方法的介紹。這部分內容包括：磨損的評價方法、常用的摩擦磨損試驗機種類及其摩擦副受力特點、磨損的檢測技術（如磨損溫度、載荷、磨屑等檢測技術）、磨損表面及亞表層組織研究、先進的磨損過程計算機模擬仿真等。這些內容在國內現有的其他教材中也涉及很少，但在耐磨材料的研究中，尤其是研究生的教育中應當起到重要作用，所以很有必要增加到本課程的教學中，而且作為本課程教學的特色內容。在課堂講解以外，我們還充分發揮我校在耐磨材料研究設備和科研項目上的優勢，設計一定量的課程實驗，讓研究生親自動手，進行摩擦磨損試驗，分析試驗結果，從而使學生系統掌握磨損和耐磨材料研究的試驗技能，分析方法，培養學生的學習興趣和創新意識。同時增加實踐教學內容，帶學生進車間進行實地講解，使學生更直觀地理解理論知識，這都為學生今后從事相關的學習和研究工作奠定堅實基礎。

3.積極探索新的教學方法

針對以往教學中出現的問題，依據新的教學大綱和教學內容，我們不斷改革教學方法，實現立體化教學，即“學生主動化、資源整合多元化、課程講授多樣化、學習支持立體化”，強化教學效果。具體措施如下：

1）強化PPT課件的建設，增加信息量，尤其是我校實際科研工作和企業生產現場數據、圖片、研發的新產品信息，提高學生的學習興趣，啟發其思考，同時豐富和深化課程內容的講解。

2）充分利用計算機三維動畫的優勢，對一些復雜的摩擦磨損過程進行模擬仿真，以增強學習效果。

3）不定期到科研現場和企業參觀學習，現場講解耐磨材料的設備、加工、摩擦磨損試驗等，強化學習效果。針對企業生產以及生活中遇到的有關摩擦磨損的實際問題，要求學生以作業的形式提出自己的合理見解和自己認為可行的解決方法，以提高學生學習的主動性。

4） 利用我校耐磨材料研發設備和摩擦磨損實驗設備，安排研究生進行一定次數的實驗，并結合教師的研究課題，讓研究生參與到一定的耐磨材料制備或摩擦磨損試驗中去，使研究生將理論學習與實踐結合起來，啟發其創新思維，鍛煉其分析和解決問題的能力，從而提高教學效果。

5）不斷改革完善教師和學生的考核體系，建立課程網絡平臺，促進立體化教學，實現師生網上交流，專題討論，及時傳遞耐磨材料領域國內外以及我校最新和最重要的研究成果、研究項目、研究動態、行業發展動態等信息。

總之，通過上述教學改革，本課程將使研究生系統深入掌握了材料磨損的基本原理，了解了耐磨材料領域的最新知識和發展動向，掌握了先進的磨損研究方法，從而使研究生具有扎實的理論基礎、新型的知識結構、創新的思維，以及在理論指導下具體分析和解決實際問題的能力。

四、教學效果

通過近幾年的探索改革，我們采用新的教學大綱、教學內容以及新的教學方法，取得了不錯的成果。

在新的教學大綱指導下，我們將工程實際應用和實驗研究數據加入理論教學中，使學生更加深刻地理解基礎理論，同時滿足學生對工程應用的好奇，更能夠使學生直觀地了解自己將來可能所從事的工程領域，消除學生對將來所從事工作的迷茫心理。教學改革以來，學生的學習熱情空前提高，越來越多的同學參與到實踐教學的環節，與教師的互動也越來越頻繁。

根據調研，相比以往的教學，學生不但對磨損基礎理論的理解更加深刻，同時對各種工況下耐磨材料的工程應用也更加了解。學生非常贊同這種實踐教學方式，理論聯系實際，使他們能從實際應用中驗證所學的理論知識，并了解到專業領域最新的研究成果和發展趨勢，對所學領域不再是單純憑空地想象，這樣使他們學習起來更加直觀化，也有助于提高學生的自主學習能力和創新能力，同時，在一定程度上解決了現代教學中理論和實際脫節的問題。最具代表性的是學生在課程中練習了國家自然科學基金項目申請書的撰寫，因此部分同學還在我校獲準的國家自然基金項目“Fe-C-X抗磨鑄鐵中硬質相結構調控對力學性質的影響機制研究”“陶瓷顆粒增強鋼基表層復合材料的界面連續性控制”“高速鋼中W-Mo-Cr-V-Ti等合金元素形成硬質相的微觀機制及性能調控”等申請中發揮了很大作用。課堂內外，學生收獲大，熱情高，給予該課程高度的評價。

五、結論

確立《耐磨材料》新的課程教學指導思想：“加強基礎，突出實踐，提高創新能力”，改革教學大綱和教學內容，更新完善磨損基本理論，將傳統耐磨材料和新型耐磨材料結合起來，將新型耐磨材料的科學研究和工程應用結合起來，突出新型耐磨材料的研究成果、研究方法和發展趨勢；將理論講授和課程實驗結合起來，增加實驗教學的比例；將課堂講授與網絡教學、現場教學、實驗教學等先進教學方法相結合，從而使本課程教學具有先進性、前沿性和實踐性，加強了對研究生創新能力、實踐能力和學習能力的培養，取得了較好的教學效果。

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