淺談《機械制造與材料基礎》的學習

肖蓓蓓+夏兆旺

摘要：《機械制造與材料基礎》是高等工科學校熱能與動力工程等近非機械類本科專業學生學習機械制造知識而開設的一門重要的專業基礎課，其重要地位不言而喻。該課程通常將教學內容分為三大模塊：材料性質，材料加工以及零件性能。但是教學內容涉及學科廣，知識點分散，難以記憶。在教學的過程中，往往存在學生主觀能動性不強，學習效果不佳的現象；對于知識點，往往是生搬硬套，無法做到融會貫通，活學活用。結合筆者的教學實踐，將教學內容孤立成三大模塊是不合適的，嘗試以零件分析—材料選擇—毛坯選擇—熱處理—切削加工—熱處理—使用性能為主線，將教學內容一體化。

關鍵詞：能源與動力工程專業；《機械制造與材料基礎》；教學內容一體化

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）30-0097-02

能源與動力工程專業，圍繞船舶特色，培養適應社會主義市場經濟建設需要的德、智、體全面發展的，具有寬廣的熱、機、電、管理論基礎，掌握動力工程與工程熱物理、機械工程、電工電子等學科方面的基礎理論知識，擁有較強的工程實踐動手能力的熱能與動力工程方面的高級工程應用型技術人才。《機械制造與材料基礎》是高等工科學校熱能與動力工程等近非機械類本科專業學生學習機械制造知識而開設的一門重要的專業基礎課，其重要地位不言而喻。

《機械制造與材料基礎》是一門綜合性技術基礎課程，在形式上濃縮了原有的機械工程材料（機械工程材料基礎以及材料熱處理及表面工程）、材料加工（成型技術以及切削加工以及特種加工）、機械零件的設計與材料及其處理、制造工藝的選擇關系等主要教學內容。在課程的教學過程中，按照參考教材的編排順序，將教學內容分為三大模塊。“材料性質”部分主要給學生提供材料性能和材料學的基礎知識，為產品選材、零件改性、材料成形和產品制造提供材料基礎知識。“材料加工”部分包含材料熱處理、材料成型以及機械制造工藝。材料熱處理是指材料在固態下，通過加熱保溫盒冷卻的手段，獲得不同組織和性能的加工工藝，主要介紹了普通熱處理和表面熱處理的作用，了解材料的適用性。材料成型主要為學生提供各種形狀的產品或毛坯的外形制造技術，了解產品制造首先是對外形的制造，材料成形是產品制造過程中不可或缺的制造技術，理解各種成形工藝在產品制造中具有多樣性、可替換性和選擇性，材料成形的技術基礎與材料和選材部分密切相關。機械制造工藝部分主要介紹毛坯的切削加工與精加工技術以及特種加工與先進制造技術，該部分與材料成形和毛坯生產部分緊密銜接，是產品獲得所需幾何尺寸和精度的重要生產方法，機械制造工藝在產品制造中同樣具有多樣性、可替換性和選擇性。“零件性能”部分是總括性的內容，包含材料選擇、加工方法選擇以及零部件之間的相互配合。

但是在教學過程中，這種基于模塊化的組織方式不可避免的出現了教學內容分散、知識點難以前后聯系的問題。《機械制造與材料基礎》，知識面廣、內容概念多，這就要求教師如何梳理三大模塊之間的聯系，歸納整理材料選擇—加工方法選擇—工藝方案評價的遞進關系，進而合理地安排教學內容，將教學內容一體化是授課教師的工作重點。據此，經過較長時間的分析匯總，我們初步形成了如圖1所示的課程內容組織結構關系圖。

在課程的教學過程中，根據課程內容有選擇地使用案例教學法，將教學內容進行串聯。以機床主軸為列，零件結構簡單，用途為傳遞運動，因此要求具有較高的綜合力學性能以及良好的加工精度和表面質量。從材料的選擇上看，低碳鋼塑性好，中碳鋼綜合力學性能良好，高碳鋼強度高，因此選擇通用材料為45鋼。從毛坯選擇方面，鍛造力學性能高于鑄造力學性能，結構簡單，無需使用焊接連接。對于中碳鋼的預先熱處理為調質，主要目的是為了進一步提高綜合力學性能。隨后，根據加工精度以及表面質量的要求，安排粗車—半精車—精車—精磨的切削加工方法。為了提高表面硬度，增強耐磨性，安排的最終熱處理為表面淬火。在整個過程中，以零件分析—材料選擇—毛坯選擇—預備熱處理—切削加工—最終熱處理—使用性能這一條主線為基礎樹干，逐步安排加工工藝方案，將《機械制造與材料基礎》的知識點以樹枝的形式進行添加，進而有效形成知識網絡。

此外，為了避免學生過分在意概念的記憶而忽略知識的理解與運用，課堂上有序組織學生自行分析工程實例，側重知識點的綜合運用。將傳統專業基礎課的閉卷測試方法改為開卷測試，題型上加重分析題的比重，避免了題型教材化、概念化、孤立化。除了基礎知識測試外，設置開放性試題，答卷的評價要著眼于回答是否符合題目要求，立場觀點是否正確，邏輯表達是否清楚。除了堅持必須的學科術語的運用外，評分意到即可。通過平時訓練以及期末總評，加深學生對《機械制造與材料基礎》教學內容的認識以及理解，做到真正意義上的掌握。