《工程材料學》的教學改革與探索

張子英 何 亮

（上海工程技術大學材料工程學院，中國 上海 201620）

《工程材料學》的教學改革與探索

張子英 何 亮

（上海工程技術大學材料工程學院，中國 上海 201620）

《工程材料學》是工科院校材料與工程類專業學生的一門十分重要的專業基礎課。由于除了具有綜合性、應用性和經驗性的特點外，該課程還具有專業名詞與相似概念眾多，理論知識抽象，相關理論枯燥和大量復雜相圖計算等特點，從而使得學習難度較大。為了提高學生的學習興趣和效果，在結合理論傳授、科技前沿研究和學生自主探究的基礎上，對《工程材料學》的教學方法進行了有益探索。

工程材料學；教學方法；實驗教學

《工程材料學》是一門主要針對工程結構材料中的金屬材料為主的專業基礎課程，重點講述金屬材料零部件“服役條件-成分-工藝-組織-性能-環境”之間的有機關系的重要課程。課程具有綜合性、應用性和經驗性的特點。另外，課程中專業名詞眾多，理論知識抽象，知識點與相似概念眾多，金屬材料各種性能的演化過程中既相互對立又相互統一，本科生很難快速掌握相關知識，且由于相關理論相對枯燥，并且涉及到很多相圖計算，所以學習難度較大，學生的學習興趣普遍不高[1-3]。如何將這些知識融合在一起，描述各種合金材料性能演化過程中的矛盾規律，突出合金材料組織結構演化的量變和質變規律，在此基礎上歸納出合金材料性能和工程中矛盾的共性和個性并用簡明易懂的語言表述出來，使學生能夠及時理解掌握，以及如何吸引學生的興趣、激發他們學習的熱情，提高教學效果等都是本課程講授過程中亟待解決的問題。筆者在工程材料學課程的講授中，結合自己的教學經驗，采用理論傳授與前沿科技相結合的教學方法在引導學生自主探究和培養學生全面發展能力上獲得了不錯的教學成果。

1 課程的內容和目標

我校材料工程學院開設的《工程材料學》受眾面廣，涉及專業眾多，是一門理論性和實踐性都很強的課程。該課程強調學生知識的綜合性和實用性，著重培養學生的實踐能力以及綜合分析問題和解決問題的能力。

1.1 課程的內容

《工程材料學》課程屬于材料科學與工程類專業的專業基礎課。該課程從材料科學和實際使用的角度出發，根據學生已有的材料科學的基礎理論、概念和現象，建立整體統一的概念和體系，闡明它們之間的內在聯系，幫助學生學會分析問題和解決問題的方法，培養在實際工程中正確地選擇材料和使用材料的能力。在保證教材的適用性和新穎性的前提下，筆者精心設計課堂教學內容，構建合理的知識結構。在原教材的基礎上上，補充新的內容，結合近年來的教學經驗和講稿調整課程的體系和框架，緊緊抓住“服役條件-成分-工藝-組織-性能-環境”這一主線，以合金化原理為核心，重點講述合金材料成分和制造工藝及熱處理工藝的特點，以及合金材料組織、性能及應用之間的關系。做到重點突出、條理清楚，力圖使學生掌握各種合金材料成分設計和工藝制定的依據。

1.2 課程的目標

課程的任務是使學生掌握合金化理論的基本知識，了解工程構建和機械零件材料成分設計的基本依據，熟悉生產中常用的金屬材料及其熱處理工藝、組織、性能之間的關系和材料分析的主要方法。根據零件技術要求和服役條件，能正確地選擇材料和制訂工藝[4]。目的在于加強學生知識的連貫性，提高學生的實驗技能和實踐能力，提高學生解決問題，分析問題能力，給學生充分的自由和主動權，大大提高學生學習知識的主動性，培養學生的創新精神。著重培養學生的實踐能力以及綜合分析問題和解決問題的能力，為今后實際科研和生產奠定技術基礎。

2 課程的教學方法

2.1 理論傳授與科技前沿研究相結合

在教學方式上面除制作了適合我校學生特色的一套內容豐富，圖像清晰，形式新穎有趣的多媒體教學課件外，在講授《工程材料學》課程過程中加強了材料選用與技術經濟性評價、材料與環境的可持續發展等方面的內容。注意增加了與高新技術或產業有關的新材料、新工藝及新技術。為了使課程內容更加多樣化，增加學生學習興趣，提高工科材料類本科生對《工程材料學》課程的認知程度，加強基礎課程理論與前沿科研信息的銜接，筆者在授課過程中將前人相關的科研工作與體會靈活地穿插在課堂內容中加以介紹。

如在第一章講解“非晶”與“準晶”的概念時，筆者用一節課時間介紹當前科研工作者在該領域的研究工作以及國際上在非晶、準晶材料領域研究的最新進展和非晶、準晶材料的應用現狀[5]。這種多層次深入的介紹大大喚起了學生對非晶和準晶材料的研究興趣。此外，學生們在掌握非晶和準晶的概念的同時，還對非晶這一特殊結構材料的發展及應用價值有了較為直觀的了解。反過來，通過對特殊原子排列結構的理解與學習更能促進學生對金屬結構相關內容的聯想與反思。這樣，對于工程材料學課程中其他相關內容的理解也起到較大幫助作用。又如在《有色金屬》章節介紹“鎂合金材料”時，筆者吸取前人的教學經驗，將鎂合金材料領域多年的研究積累濃縮在一節課中對學生做了生動的介紹，特別注重高性能鎂合金材料研究思想的介紹。可降解鎂合金材料作為生物醫用材料有著巨大的發展潛力。在豐富課程理論內容的同時，也向學生傳達了前沿的研究思想與發展趨勢，不僅有助于學生對工程材料領域的認識，也有助于學生建立材料科學整體的宏觀認知與理解[5]。

2.2 倡導學生自主探究與全面發展

為了提高學生主動思考能力，筆者在結合基礎理論講授與前沿研究的基礎上，采用了倡導學生自主探究與全面發展的課堂教學模式。自主探究與全面發展的課堂教學模式具有一定的靈活性，不同的課型教學結構有所不同，但一般應遵循的程序是：在教師創建的教學情景中，學生完成自我學習和自我驗證。這也是教師起間接主導作用的集中體現。在培養學生完成自主探究式學習過程中，教師需明確學習內容與目標，鼓勵學生合作發展，從而使學生在探索過程中激發學習動機，為下一環節的探究學習做好心理與技能方面的準備，這是保證學生獲得自主探究學習最佳效果的前提。在此過程中教師應把握好教學目標的設定，即設定的教學目標要具有階梯性。從學生已有知識和學習實際出發，設計高質量的，富有挑戰性的問題，運用新穎活潑的教學形式激發學生的求知欲。激活學生的思維，可讓學生自由組合小團隊，共同向著明確的目標指向奮進，引導他們以高度的注意力進入下一環節的學習與實驗。為了檢查學生的自主學習情況，我們在學生自主探究，自主學習的基礎上鼓勵學生積極參加開放實驗活動和積極申報大學生創新項目，在實踐過程中加以點撥導學，檢測反饋等多維互動的模式。從而使得教師的講解更具有針對性和及時性。強化訓練，總結鞏固，自評互評，遷移應用，這是強調該模式的整體效益的關鍵環節，是對前幾個環節的發展和升華。培養了學生的求異思維，發散思維，逆向思維，創造性思維等思維能力。

3 結語

總體看來，在多種教學手段的輔助下采用理論傳授，結合前沿研究，學生自主探究和全面發展的教學方法取得了顯著的成效。通過學生的課堂表現與期末試卷完成情況來看，大部分學生可以依據實際經驗對名詞解釋題和基礎問答題給出主要特征描述并能準確把握關鍵性詞語的使用。通過該課程的學習，學生除了對工程材料的分類用途有了清晰的認識外，較好地掌握了各類常見金屬工程材料的組織、結構特點以及能根據零件技術要求和服役條件正確地選擇材料和制訂改性工藝。通過改進的教學方法，我們有效地完成了本課程教學大綱所設定的目標。

［1］郭訓忠.工程材料學教學的若干思考[J].科教文匯,2012(11):39.

［2］劉萬輝,毛新宇,鮑愛蓮,等.工程材料學網絡教學系統的開發[J].科技咨詢,2006(7):216.

［3］王煥琴,宋林森,王保紅,等.自主探究與合作發展的“工程材料學”課堂教學模式研究[J].職業教育研,2006(12):98.

［4］胡志豪.工程材料課程教學改革的實踐與思考[J].職業技術教育,2006(14):39.

［5］袁廣銀.基礎理論與前沿研究相結合[J].中國現代教育裝備,2013(19):23.

張子英（1978—），男，湖北黃岡人，博士，上海工程技術大學，講師，研究方向為耐蝕合金的腐蝕行為。

鄧麗麗］