應用型本科《工程材料》課程改革實施方案初探

劉家驊+楊玉芳+崔君軍

【摘 要】《工程材料》是機械大類學生的必修一門基礎課程，本文分析了《工程材料》課程在傳統授課中存在的主要缺陷，探索了針對于應用型本科機械類學生的改革實施方案，目的在于激發學生的學習興趣、培養學生的能力、為以后的核心專業知識的學習打下扎實的根基。

【關鍵詞】工程材料；內容改革；方法改革

0 引言

材料作為人類社會發展的標志，無論是在遠古時代，還是在生產力發達的今天，均離不開材料。20世紀的四項重大發明，也與材料的發展息息相關。因此材料的重要性隨著科技的進步越來越收到人們的重視[1]。機械類專業的學生畢業以后在設計、制造機械產品過程中，選材是一個重要環節，從經濟的角度講，恰當選擇材料，不僅可以降低成本、節約能源，而且可以提高產品質量、增加生產效率。因此，預想成為一名優秀的機械設計工程師，具備豐富材料的知識是必不可少的。

《工程材料》是理工科學生重要的專業基礎課，一般認為是從理論知識學習轉向專業課學習的紐帶。所以該課程開設在大一下學期或者大二上學期，理論相對較深，內容空間化，包含大量的抽象術語和基礎定義，學生首次掌握具有一定難度。因此為了提高機械類人才培養的水平，對于目前枯燥無味的教學方式和方法需要盡快改革，為提高機械類學生的實際應用能力創造良好的平臺，為應用型本科院校高質量人才的培養提供有益參考。

1 傳統教學方法的不足

由于《工程材料》課程是機械大類學生首門接觸到的專業基礎課，學生還沒有掌握學習專業課的方法。因為之前高數和英語課以傳統授課方式為主，在課堂上老師以多媒體和板書進行教學，所以學生自然也會欣然接受這種“知識傳授型”授課方式。這種滿堂灌為主的授課方式，稱之教“死”書；相應的學生以被動接受為主，稱之讀“死”書，所以單調枯燥的教學形式得以延續。可是隨著專業知識的深入，新的術語不斷出現，而專業基礎課最大的特點則是推理性不強，涉及的知識較廣，于是出現了“教和學兩難”的尷尬局面。同時由于專業知識的抽象性特點，學生腦海之中對這些基本術語并不具備感性的認識，從而導致學生很難和老師溝通，教學質量也可想而知。基于《工程材料》實踐性很強的優勢，通過改進教學內容和教學方法，進而可達到高質量授課的目的。

2 教學內容的重構

教學內容是衡量教學質量高低的關鍵性指標，正確把握教學內容是提高教學質量和效率的重要前提[2]。目前《工程材料》中以材料的系統性和理論性為主線，主要由材料的結構與性能、金屬材料的組織結構、鋼的熱處理原理、工程材料、典型零件的選材等五大部分組成。在有限的課時下很難一一講述清楚，那么根據書的順序來講解，后面的章節則會粗略的概述。對于機械類的學生，后面選材和加工方法，才是學習掌握的重點。這勢必會造成學生理論和實踐脫節。所以對于機械類學生工程材料前面的理論知識必須優化，避免過多的浪費課時，同時機械類學生沒必要掌握過深的專業知識。基于上述特點教學內容應以優化基礎、重點突出、強調應用、適當拓展為原則，注重培養學生科學的思維方式，激發學生創新精神，進而提高能力。

重構內容包括：

（1）工程材料的基本理論部分。重點介紹工程材料的強度、塑性指標、硬度指標，在介紹工程材料的結構時重點分析結構-組織-性能之間的關系，學會分析鐵碳相圖和其平衡結晶的組織。學會制定加工件各種熱處理工藝，分析其組織與性能的關系。材料的結構決定其組織，組織決定材料的性能。而對于晶體結構中晶面和晶向指數的標定、位錯的形成理論、熱處理相變原理可簡化；

（2）常用工程材料。重點掌握常用的合金鋼和工具鋼，了解鑄鐵、有色金屬、陶瓷和高分子復合材料、記憶合金、納米材料組織和性能之間的關系。主要目的拓展學生材料知識面，提高學生的創新能力。

（3）機械零件的失效、強化、選材。這章介主要是理論聯系實際。真正做到學以致用。介紹機械零件在各個領域的應用狀態，包括汽車、船舶、橋梁、機床、發動機等，為以后的選材奠定良好的基礎。

3 教學方法的創新

改進教學方法是提高教學質量與教學效果的重要途徑[3]。

3.1 因材施教

對于應用型本科院校的學生，自主學習能力相對較弱，課下復習的學生很少，教師在上課時，首先要對上節課學的重點內容帶領同學一起回顧，在課堂結束前需對本次課的內容做總結，重點的內容要再次的講解。多次提及的知識點學生掌握的會比較好，不容易遺忘。對后續課程的講解也有很大的促進作用，學生接受新知識也更加的輕松，為學生增添了自信。同學和老師之間可以加強溝通和交流，培養學生善于思考的能力。

3.2 啟發和鼓勵式教學法

由于《工程材料》課程知識點繁瑣，新概念較多，如果讓學生不參與到授課的過程中，機械的跟隨老師的思路走，學生很難跟上老師的進度，新概念需要消化和吸收，所以在上課的時候新知識尤其是新概念的講解，一定要引導學生主動的思考，采用啟發式教學方法，教師起到拋磚引玉的作用，這樣新的知識在舊知識的引導下吸收和消化，通過先驗經驗建立起感性的認識。對于相似的知識點，教師要求學生找出不同點，并找同學回答，大家共同思考，加強記憶，避免混淆。

對于回答好的同學給予加分鼓勵，來激發同學學習的興趣。

3.3 微課教學法

對于有些內容適合學生討論學習的，比如說冷卻速度對鋼的組織的影響，可以通過課前錄制一小段理論講解視頻傳給學生，學生在上課之前通過視頻來了解不同溫度下鋼轉變的組織及形成原理。課上的時候可以分成幾個小組，給定一種特定的鋼在不同的冷卻速度下請各組同學來分析室溫鋼的組織結構，判斷其力學性能，最后給小組評分。這種學習方法可以提高學生自主學習知識的能力。

3.4 恰當的運用動畫視頻課件

對于工程材料中抽象的概念，可以通過動畫的形式向同學展示效果非常好。例如通過動畫的形式呈現典型的晶體結構，學生很容易理解晶格、晶胞的概念。通過動畫形式呈現實際晶體結構中點缺陷、線缺陷、面缺陷，學生很容易掌握缺陷和性能的關系。對于晶體的平衡結晶過程做成動畫，學生對于動態知識也比較容易理解了。同時關于熱處理工藝方法，比如表面熱處理，可以通過現場視頻讓學生了解整個熱處理的流程和過程，從而牢牢記住這些知識點。

4 結束語

這是作者根據幾年的經驗針對《工程材料》提的幾點建議，目的是通過改革具體實施方案的推行，提高學生學習興趣，培養高素質學生的效果。

【參考文獻】

[1]崔占全，孫振國.工程材料[M].機械工業出版社，2014，1-2.

[2]畢風琴，張旭均，工力霞.工程材料課程教學改革的實踐[J].大慶師范學院學報，2006，26（5）：41-42.

[3]王章忠.《工程材料》課程教學改革初探[J].南京工程學院學報，2001（1），No.1：48-50.

[4]喬斌.土程材料課程教學改革初探[J].淮海工學院學報，2000（9）：76-77.

[責任編輯：張濤]