卓越計劃下“工程材料力學性能”教學改革研究

史興嶺+徐玲利+劉文+歐陽春

摘要：本文通過介紹“卓越計劃”，指出工程材料力學性能課程現(xiàn)行教學中存在的問題，根據(jù)課程性質提出改革建議，并結合實施案例進行效果分析，以期提高學生的綜合素質與能力，適應科技進步和國民經(jīng)濟發(fā)展的新要求。

關鍵詞：卓越計劃;工程材料力學性能;教學改革

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）43-0085-02

一、緒論

2010年6月，教育部聯(lián)合有關部門和行業(yè)協(xié)（學）會共同啟動“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”（簡稱“卓越計劃”），這對促進高等教育面向社會需求培養(yǎng)人才、全面提高工程教育人才培養(yǎng)質量具有重要的示范和引導作用。該項目計劃通過10年時間培養(yǎng)出百萬高素質的工程技術人才，為我國產(chǎn)業(yè)轉型、經(jīng)濟繼續(xù)發(fā)展奠定人才基礎。在正式公布的第二批“卓越計劃”試點高校學科專業(yè)名單中，江蘇科技大學機械類專業(yè)名列其中。工程材料力學性能是機械類專業(yè)的重要專業(yè)課，也是構成學生專業(yè)知識平臺的基礎性課程，對學生后續(xù)課程的學習和專業(yè)知識結構的完善起著重要作用，為他們走向工作崗位后的生產(chǎn)實踐提供強有力的理論、技術基礎材料[1]。隨著我校對“卓越計劃”的實施，現(xiàn)行課程教學中暴露出各種問題，顯然已不能滿足培養(yǎng)計劃中提出的增加學生工程實踐、創(chuàng)新能力的要求，鑒于此，課程改革勢在必行。

二、目前課堂教學中存在的問題

首先，工程材料力學性能課程原是金屬材料專業(yè)繼金屬學、固態(tài)相變等的專業(yè)課，教材側重點一直都是金屬材料力學性能部分。隨著學科的發(fā)展，目前江蘇科技大學材料學院除設置金屬工程外，還設置了焊接技術與工程、材料成型及控制工程、高分子材料與工程、材料腐蝕與防護和電子封裝技術5個本科專業(yè)（方向），但目前各專業(yè)所使用的依然是合肥工業(yè)大學主編的教材，內容設置對其他專業(yè)學生來說并不合適。

其次，課程中的抽象概念較多，講授中要求嚴格把握理論系統(tǒng)的完整性，這容易造成教師照本宣科，也會使學生感到枯燥乏味，學習效果不佳。這一講授與學習方式往往導致學生知識結構單一，偏離應用型人才的培養(yǎng)目標。

再次，教學手段仍以知識灌輸為主，對提高學生自主學習、解決實際問題幫助不大，不能培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。而且，實踐性教學多為驗證性，設計性及綜合性實驗偏少，往往流于形式。

三、教學內容改革

第一，提煉要點。教師在工程材料力學性能課程的教學實踐中，可以對教材進行整合，依據(jù)專業(yè)特色提煉出一般性了解和必須掌握的知識點，使學生能夠在有限的學時中高效掌握基本理論知識，保質保量地完成本課程的教學任務。第二，重視應用。工程材料力學性能課講述材料設計、研發(fā)、測試中的基礎概念和相關測試規(guī)范，教師可以對測量手段和過程進行分析講解，這往往能提高學生的學習興趣。因此，在備課過程中，應注意收集科技文獻中的實驗方法，結合相關理論介紹給學生。第三，追蹤科技。隨著科學技術的發(fā)展，近年來材料種類越來越多，其服務環(huán)境呈現(xiàn)多樣化，使得力學性能測試手段也相應地發(fā)生較快發(fā)展。新的材料測試方法及標準不斷出現(xiàn)，這要求教師必須掌握科技發(fā)展前沿，并及時地將研究動態(tài)傳遞給學生。例如，在講授硬度時，教師可以為學生介紹顯微維氏硬度測量陶瓷材料斷裂韌度的方法。

四、優(yōu)化教學方法與手段

教學方法是教學過程中教師與學生為實現(xiàn)教學目的和教學任務要求，在教學活動中所采取的行為方式的總稱。這可以看出，教師與學生在教學過程中的地位是平等的，兩者均為教學的主導者，都應對教學質量負責。然而，在傳統(tǒng)教學模式中，主要是教師講授，學生的主動性并沒有被有效發(fā)掘。教學方法的改革應倡導以學生為主，激發(fā)學生是學習主體的意識，培養(yǎng)他們發(fā)現(xiàn)問題、查閱資料、團隊合作、解決問題的自我學習能力[2]。在這一教學過程中，教師應發(fā)揮引導作用，調動學生討論問題的積極性。教師在課程講授中可采用學生自主學習這一教學方法，可取得良好效果。例如，以“材料硬度”這一授課內容為例。首先，教師可以提供“材料硬度”課程的一些講授任務讓學生代表完成，要求每班派出一名學生，分別講解。其次，各班代表預習、收集資料備課，準備PPT，并與教師保持溝通。再次，學生代表依次對“材料硬度”內容進行講解。最后，教師對學生講解進行點評、比較和總結，對知識點進行梳理與補充。這一學生自主四步式教學方法可以最大程度地調動他們的積極性，更加牢固地掌握知識，拓展知識面，增強集體感。

教學手段在保證教學質量中發(fā)揮著不容忽視的作用。工程材料力學性能課程的學時有限，但內容繁雜，涉及面較廣，表、圖、公式較多，金屬組織、斷口、形變過程的特點和各類實驗現(xiàn)象也十分復雜，難以用語言進行準確直觀描述。因此，應采用現(xiàn)代化教學手段輔助教學[3]。利用多媒體技術和ADAMS等仿真建模軟件制作出與課程配套的多媒體課件，在增加教學信息量的同時可以豐富和活躍教學過程，明顯提高教學效果。

五、優(yōu)化實驗教學

材料學是一門實驗科學。實驗教學是工程材料力學性能教學體系中的重要一環(huán)，是強化培養(yǎng)學生的工程能力和創(chuàng)新能力的重要手段，可視為學生由書本到操作的過渡[4]。針對目前實驗教學環(huán)節(jié)中存在的問題，可以運用以下改革方案。首先，優(yōu)化集中實驗。減少小組人數(shù)，加強質量管理，提高拉伸、沖擊等集中實驗中學生的參與度，使得學生熟悉和掌握各個實驗環(huán)節(jié)。例如，對各組試樣進行編號，依照編號對計算機采集到的曲線進行命名，杜絕重復使用數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，避免蒙混過關。其次，鼓勵開設選修實驗。江蘇科技大學會為本科生開設“開放選修實驗”，每學期期初由教師提出實驗課程申請，院校兩級評審后發(fā)布，學生可在教務系統(tǒng)中自愿選課。實驗課題均來自教師的科研項目，設置32學時，2個學分。一位指導教師最多接納6名學生，由學生利用課余時間自主完成。“開放選修實驗”以實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)為目標，讓學生通過動手查找資料、設計實驗、驗證結果實踐課堂上所學理論。對學生而言，好奇心是學習的動力，自己動手解開科學謎團是一個快樂的學習過程，而“開放選修實驗”在多年的實施過程中也取得顯著的效果。

六、優(yōu)化考核方法

考試是衡量教學質量及學生學習水平的重要手段。為了把考試變成調動學生學習積極性和提高學生綜合素質的一個重要環(huán)節(jié)，必須對現(xiàn)行課程成績評定方法進行改革。鑒于此，單純通過期末考試確定課程成績已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代教育的要求，教師在對學生的學習能力進行最終考核時必須實現(xiàn)從終結性向形成性教學評價方式的轉變[5]。將單一的期末考試成績變?yōu)榫C合成績，即將平時表現(xiàn)、期中考試成績和期末考試成績相結合，將理論考試與實驗考核相結合，增加平時成績的比重。例如，在實際操作中，工程材料力學性能一課的成績構成結構為：期末成績占70%，實驗成績占20%，平時成績占10%。對于實驗成績，改變過去以實驗報告為準的做法，變成現(xiàn)場成績和實驗報告成績兩部分，各占50%。現(xiàn)場成績由教師根據(jù)學生上課時預習、紀律、過程等的表現(xiàn)綜合打分。新的考核機制可以改變學生為考試而學習的心理，有利于他們在平時進行創(chuàng)造性學習，在期末考試集中期能從容地進行知識梳理和總結。

七、結語

為了培養(yǎng)具有工程實踐和創(chuàng)新能力的學生，工程材料力學性能任課教師需要不斷地進行課程改革，上述的研究與探索，期望能使學生高效地掌握本門課程的知識，為后續(xù)課程的學習奠定良好的理論基礎，讓其在實際工程中正確地選擇、使用、改善材料，分析材料失效行為等，更好地滿足“卓越計劃”的教學要求。

參考文獻：

[1]宋浩杰.力學性能課程教學改革探討[J].考試周刊，2010，（21）：20-21.

[2]胡慶芳.優(yōu)化課堂教學：方法與實踐[M].中國人民大學出版社，2014.

[3]王文芳，陳小麗，吳玉程.材料物理性能教學改革的探討[J].合肥工業(yè)大學學報（社會科學版），2008，5：98-100.

[4]蔡中兵.基于“卓越計劃”的材料力學實驗教學改革探索.佳木斯教育學院學報[J].2012，11：1-2.

[5]李馨.考試改革對提高大學生綜合素質的探討[J].農(nóng)業(yè)教育研究，2009，3：21-23.