基于應用型人才培養的《工程材料及熱處理》課程教學改革與實踐

楊星星　高瑞梅　錢茹

摘 要： 作者鑒于獨立學院應用型人才的培養目標，結合《工程材料及熱處理》課程性質和特點，針對課程的教學內容、教學方法等進行了改革與實踐。

關鍵詞： 應用型人才 《工程材料及熱處理》 課程教學

《工程材料及熱處理》課程是機械類專業的一門專業基礎課，教學任務是使學生了解和掌握各種金屬材料的內部組織與性能之間的關系，根據用途選擇合適的材料和合理的熱處理工藝。該課程的特點是內容繁雜、原理概念多，學生普遍感到枯燥無味、難以理解。同時，有限的學時和繁多的課程內容形成強烈反差，給教學帶來困難，學生普遍反映課堂信息量大，課后難以及時消化[1]-[3]。針對工程材料及熱處理課程內容多且課時少的特點，在“突出應用、培養工程能力”的教學理念指導下，通過合理整合教學內容，并采用多元化教學方法、創新實驗及多樣化考核方法等措施，充分調動學生學習的積極性，提高教學質量。

1.優化教學內容

我校開設的《工程材料及熱處理》課程總共48學時，其中課堂授課44學時，由于教學課時有限，必須在教學內容上進行整合優化，突出一個教學主線。整個教學內容以金屬材料的成分、工藝、組織結構、性能、選材及應用為主線，層層展開，由淺入深，循序漸進，既保證學科知識的系統性和完整性，又突出知識的實踐性。通過改革優化教學內容，建立以學生為本，突出應用、注重工程背景和能力培養的教學理念。

課程始終貫穿材料的成分-組織-工藝-性能之間的關系這條主線。以性能為起點，分別講授成分、組織和工藝對性能的影響，最后通過學習鐵碳合金相圖和過冷奧氏體冷卻曲線，綜合講解成分、組織、工藝與性能間的關系，讓學生牢固掌握“材料的性能取決于其成分、組織和工藝”的觀點，這樣就變分散為集中，變模糊為清晰，有利于學生建立完整體系的概念，保證教學內容的基礎性和系統性[4]。同時，根據具體應用技能培養要求，在教學內容上做如下調整：在“材料的力學性能”部分，刪除材料的物理性能等內容，突出硬度測量對于金屬材料性能指標測定的重要性；在“金屬晶體結構”部分，刪除立方晶系的晶面和晶向的表示方法，突出晶體內部常見的主要缺陷及引起缺陷的主要原因；在“金屬的塑性變形”部分，突出講解熱加工的三個主要過程為后續熱處理做好鋪墊；在“鐵碳合金”部分，突出組織相圖的不同，主要針對共析鋼部分的理解和掌握，對于其合金的結晶詳細過程不做過高要求，此部分內容抽象，難以理解，針對應用型培養的目標，側重結晶完成室溫組織對性能的影響；在“熱處理”部分針對機械不同專業方向用鋼要求有所側重的講解常用鋼種；由于課時限制，對于“有色金屬及其合金”及“非金屬材料”部分內容作為課后自主學習部分，僅給出自主學習提綱和思考題，不做課堂講解。

為了培養學生的工程應用能力，使課程內容與工程實踐相結合，挖掘在實際生產中的相關案例，利用暑期實踐機會，通過與企業合作，獲得大量生產中的案例。豐富與后續課程、畢業設計及工程應用密切相關的內容，如鋼的熱處理原理和工藝、合金鋼的分類及熱處理工藝等，增強學生對這些內容重點與難點問題的理解和掌握，夯實工程材料理論基礎。結合生產中的具體零件，在分析零件的工作條件、失效形式及對零件性能要求的基礎上進行選材，制定加工工藝路線。這對培養學生工程應用能力大有益處，為他們將來從事機械行業的生產加工打下良好的基礎[5]。

2.教學方法的改革

傳統教學方法是以教師、書本、課堂為中心的應試教學，學生在學習過程中主動性不高、學習效果差[6]-[8]。因此，在教學中應改變傳統的教學方法，采用啟發式、導入式、討論式、案例式等多種形式的教學方法引導學生思考分析各類問題，使學生由被動地單向接受知識轉為主動地探索知識。在教學過程中可預先設置一些問題，引導學生積極思考和學習，通過列舉貼近生活的具體案例講述教學內容。例如在講解回火的重要性時，列舉工程實踐中的具體例子，螺帽淬火后不回火，擠壓開裂了，為什么？彈簧淬火后不回火，變得硬脆沒有任何彈性，為什么？先把問題拋給學生，引導學生自己思考原因，鼓勵學生進行各種猜測，對于錯誤的答案給予贊賞，因為錯誤答案是經過思考后才得到的，鼓勵學生多思考，這樣才會有更深刻的對比，更有利于正確答案的理解。案例式教學方法和啟發引入式教學方法互相促進，有利于課堂氣氛的調動。可以提出一些工藝方案，互相討論，讓學生在討論中學習，加深對知識的理解。

3.結合工程的實踐教學

在實驗過程中，學生多老師少儀器少，針對這種情況，在實驗過程中讓學生幫助老師指導[9]。選拔表現活躍的學生做組長，實驗前讓組長幫助教師準備實驗，提前熟悉實驗內容、學會實驗設備的操作及使用注意事項；實驗時，組長協助教師指導學生實驗、解決實驗中出現的問題等。如果遇到組長解決不了的問題，教師再集中指導，這樣在一定程度上降低了教師的工作量，及時地解決實驗中出現的問題，引導學生正確操作、觀察、分析，得出正確的結論，保證實驗順利進行。

另外，不局限于大綱所規定的四學時實驗，設計創新型實驗，學生在對所研究問題進行充分思考后，自己設計出實驗內容和實驗步驟，并通過具體的實驗操作、試驗現象的觀察、試驗數據的處理分析及試驗報告的編寫等環節，得到一次全面的系統的訓練。鼓勵學生自己解決工程實踐問題，積極參加大學生創新大賽，知識應用于實踐。

4.教學網站網絡教學資源建設

利用網絡平臺給課程提供的強大支持，將課程介紹、課程特色、課件與教案、互動教學、立體化教學資源等資源上網，其中在立體化教學資源模塊內，內容多樣化，可包含圖書資源、網絡資源、實驗錄像、各章練習題、材料創新漫談、課程實踐與創新、仿真題庫、實驗動畫、教學案例等內容。使課程的知識體系延伸，增強課堂教學效果，實現優質教學資源共享。在教學方式上突破傳統時空的限制，學習者可以通過對平臺內容的瀏覽自主學習，隨時隨地對課程內容進行預習和復習，同時實現教學資源共享。通過網絡平臺構建圖文并茂、動靜結合、聲情融會的教學環境，將復雜、抽象、難以理解的內容變得簡單、具體和形象，充分激發學習者的學習熱情，優化教學模式，提高教學質量。

5.考核方式的改革

以往該門課程的考核內容、形式單一，主要包括平時成績和期末考試兩大部分。而考試題目則主要由名詞解釋、填空、選擇、簡答等組成。由于該門課計算題較少，主要是原理闡述和性能的分析。這種考核模式，常常會導致部分學生不注重平時學習，僅靠考前突擊、死記硬背，有時僥幸還能取得不錯的成績，但其實并未真正理解和掌握，未能達到該門課對學生的要求。將“結果性”考核變為“過程性”考核，結合教學實際，增加課內實驗、課堂討論的成績比重，評定最終成績。課程期末考試成績占50%，實驗成績占20%，平時作業占10%，課堂討論占20%。更注重學生平時知識的積累，所學知識的靈活運用，實驗操作能力的提高，達到增強教學效果和提高教學質量的目的。

參考文獻：

[1]鄧想.《機械工程材料及熱處理》教學改革的探索與實踐[J].內江科技，2012，（3）：199-120.

[2]張有強，羅樹麗，周嶺.機械工程材料課程教學探討[J].中國現代教育裝備，2013，（3）：56-58.

[3]李學偉，王振廷，徐家文，等.大工程背景下機械工程材料課程建設的探索[J].黑龍江冶金，2009，（29）：64-65.

[4]武曉峰，陳淑英，尹桂麗，等.《工程材料》課程中關鍵詞教學法的探索[J].遼寧工業大學學報：社會科學版，2013，15（1）：99-115.

[5]武曉峰，陳淑英，屈華，等.工程材料及其成型技術課程改革的探索與實踐[J].遼寧工業大學學報：社會科學版，2015，2（1）：103-105.

[6]許萍，王峰，趙金蘭.“互動式教學方法”在《工程材料及機制基礎》課程教學中的應用[J].內蒙古工業大學學報（社會科學版），2009，（2）：98-101.

[7]施鑫煜.《工程材料》教學方法與應用[J].教學研究，2011，（4）：43.

[8]高麗，宋秋紅，袁軍亭，等.《工程材料及機械制造基礎》課程改革的探索[J].教育教學論壇，2015，2（1）：74-75.

[9]楊慧，高瑩，王睿，等.基于團隊合作模式學習的《工程材料》課程改革[J].創新教育，2014，197.