工程能力培養目標下的機械工程材料課程教學改革

尤芳　胡耀華　張衛國　王翔　張李嫻

摘要：本文圍繞提高學生工程實踐能力、增強創新意識的培養目標，分析了機械工程材料課程教學過程中存在的問題，提出通過及時更新教學內容、改進教學方法、豐富教學手段、加強過程考核等措施，對機械工程材料課程進行必要的教學改革。

關鍵詞：工程能力；機械工程材料；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）31-0091-03

隨著經濟社會發展，工程技術領域從業人員在工程實踐能力、創新能力等方面要求不斷提高。在高等工程教育過程中，高等院校借鑒發達國家高等工程教育的經驗，以工程技術為主線紛紛優化人才培養方案、改革人才培養模式，通過不斷提高學生的工程意識、工程素質和工程實踐能力來培養創新能力強、適應企業發展需要的應用型人才，從而全面提高高等教育人才培養的針對性和實用性。

作為機械類和近機械類專業的一門專業基礎課，機械工程材料課程圍繞材料成分、組織、熱處理工藝、性能和用途之間的關系對機械工程材料進行研究。學生在熟練掌握常用機械工程材料基本理論、熱處理工藝和性能特點、常用金屬材料等基礎知識的前提下，能夠根據零件工作條件和失效方式，合理選用工程材料、正確制定加工工藝路線，提高學生綜合工程素質、創新能力、實踐動手能力、綜合分析和解決實際問題的能力，將有助于實現提高學生創新能力和工程實踐能力的培養目標。該課程涵蓋工程力學、金屬學、熱處理原理與工藝、金屬材料、非金屬材料等多門學科，概念眾多而且抽象、圖表及組織照片多，龐雜的課程內容與有限的授課學時形成鮮明反差，給教師教學以及學生學習帶來了困難。

考慮到機械工程材料課程的教學現狀，在提高學生工程意識、工程素質和工程實踐能力的教學宗旨指導下，從教學內容、教學方法、教學手段、考核方式等方面進行改革，在學生熟練掌握專業基礎理論知識的同時，注重培養學生的實踐應用能力、開創性思維和創新能力。

一、課程教學現狀

機械工程材料課程具有較強的理論性和實踐性，在體現知識綜合性和實用性的同時，也強調創新能力、綜合分析和解決生產實踐問題的能力。同時，機械類專業學生對機械工程材料基本知識的掌握程度在其從事機械產品開發、設計、制造等相關工作時起著舉足輕重的作用。但目前的教學體系在一定程度上忽視了學生實踐應用能力、開創性思維和創新能力的培養。

首先，現有課程內容體系注重知識的系統性和完整性，傾向于材料結構、成份、組織形態等抽象理論的研究和論述，而對材料性能特點、適合范圍及選材原則等與工程實際應用密切聯系的知識則講授較少，不能真正培養學生解決實際問題的能力。此外，諸如材料結構、材料結晶、材料應用等內容間缺乏有機聯系，不利于學生理解、記憶和掌握。

其次，囿于課時安排，缺少學生自主的研究性學習內容和訓練環節。教師采用傳統灌輸式的教學方法，單方面講授理論知識，學生只是被動地接受所學知識，不能主動參與到教學環節中，學習積極性不高，學習效果不理想、創新能力培養欠佳。

再次，教學活動側重理論知識的講解，與工程實踐結合不緊密，缺乏能夠體現能力培養的實驗設置，造成學生死學課本知識點、不會靈活運用所學理論知識解決實際問題的問題，不能真正實現提高綜合分析和解決生產實踐問題能力的培養目標。

最后，在教學過程中，由于忽視案例教學、問題教學等教學方式以及先進教學手段的應用，導致課堂氣氛沉悶、教學信息量較少、教學效果欠佳。

二、課程教學改革

為了在規定教學課時內提高教學質量和教學效果，培養學生解決實際問題的能力，盡快適應制造業的發展需求，有必要對機械工程材料課程教學內容、教學方法、教學手段、考核方式等進行必要的改革。

（一）圍繞能力培養要求，合理選擇教學內容

結合學生創新能力和工程實踐能力培養目標對本課程的要求，考慮機械類專業學生就業領域以及授課學時限制，在教學內容基礎性和實踐應用性并重的前提下，確定教學內容和重要的知識點，合理安排理論教學內容和實驗教學內容。在合理安排培養目標所要求的基本知識點以外，在“能力”培養上應有所突破，如結合社會發展和行業需求重點講授材料的選用舉例、工藝路線分析以及與生產實際緊密融合的綜合應用等方面的內容；在滿足基礎理論前提下，淡化某些理論內容（如材料結構一章中的晶向指數以及晶面指數求法等）。

加強與實踐密切聯系的內容，對已有的實驗內容進行優化和更新，增設在知識掌握、實踐應用和創新能力培養方面有重要作用的綜合型、設計型、研究創新型實驗項目。同時，強化實踐教學環節、提高實驗教學的質量，從而提高學生的感性認識和實踐應用能力，達到提高“能力”培養的目標。

（二）改革教學手段和教學方法，提高課程教學質量

機械工程材料課程涉及領域廣、概念多、知識抽象，為提高教學效果和教學質量，需要根據課程特點，采用先進的教學手段，優化教學方法，以材料成分、工藝方法、組織形態、性能特點、應用范圍為主線，把貌似孤立的內容有機地聯系起來，便于學生學習和掌握。

1.充分利用多媒體技術和網絡技術，豐富教學手段。除了利用傳統的黑板板書之外，還需合理運用多媒體教學素材，其有助于抽象概念形象化、微觀物體宏觀化、不可見現象可見化、復雜過程簡單化、枯燥知識生動化。尤其對于晶體結構、合金結晶、位錯運動等學生難以理解而老師又難以講解的抽象內容，通過多媒體組織教學，可以增加課堂教學的信息量，提高教學效果。在講授鋼的熱處理工藝等知識時，輔助播放平時所搜集的企業實際熱處理過程錄像，使課程內容具有真實感，便于學生記憶和掌握。

此外，充分利用校園網絡資源進行知識的補充和課后答疑，強化課后知識復習，補充課外知識，拓寬學生知識面，加強師生之間的交流。

2.緊密聯系實際，引入實例豐富教學內容，激發學習興趣。通過援引身邊現象和問題引導和啟發，使學生愉快地接受、掌握新知識。例如，在介紹中華民族在材料發展方面所做的貢獻時，列舉秦始皇兵馬俑二號坑出土的青銅劍，介紹其不可思議的鉻鹽氧化處理工藝（該工藝是德國于1937年發明并申請專利，而且只有在比較復雜的設備和工藝流程下才能實現）及令人瞠目結舌的韌性（青銅劍被陶俑壓彎超過45°，當陶俑移去后依然能夠反彈平直、自然還原），激發學生學習興趣，為隨后的課程教學打下良好的基礎。