金屬材料學課程教學探討

李祥 鄭峰 羅詠梅

摘要：提高金屬材料學課程教學質量，夯實學生的專業知識與技能，一直是該門課程教學面臨的難題。本文就該課程教學進行了探討并揭示講授緒論時需要激發學生的學習熱情，講授合金化理論內容時需要進一步與前期專業基礎課程《材料科學基礎》和《固態相變》課程中的知識點相結合，同時該課程教學過程中需要開設一定的課帶實驗，有助于學生掌握抽象的專業理論與技能。此外，引導學生利用現代信息技術了解金屬材料學最新研究發展動態。

關鍵詞：金屬材料學；理論教學；實踐教學；課帶實驗；解決策略

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）24-0169-02

作為金屬材料工程專業的主干課程，《金屬材料學》教學內容主要包含了兩大部分內容：一方面是鋼的合金化理論；另一方面為結構鋼、工具鋼、鑄鐵等金屬材料成分、組織、工藝、性能及應用等知識，具有專業理論與工程應用相結合的特點，是對前期專業課程的深度學習與綜合總結。該課程的學習對于金屬材料工程專業學生的綜合專業素質的培養和提高起著舉足輕重的作用。特別呼應了以應用型人才院校的OBE培養方案，即學生畢業時需要獲得強責任、精技術、善管理、重實踐、求創新等儲多方面的能力。

一、《金屬材料學》課程教學面臨的問題

《金屬材料學》課程內容主要由鋼的合金化理論、結構鋼、工具鋼、鑄鐵及有色合金的成分、組織、工藝、性能及應用等方面的專業知識構成，具有較多的材料學概念、原理及工程應用。特別是合金元素對合金鋼相變中“C”曲線的影響，最終影響材料的各項力學性能指標，其知識體系理解起來非常抽象，而目前該課程教學中大多數僅是采取純理論教學，有些教學條件稍完善可能利用軟件進行模擬合金鋼的相變過程，而實際上這樣的教學效果非常有限，難以真正讓學生接受所講授的內容體系，隨著章節內容的不斷加深，學生對后續內容的理解變得超來越困難，甚至對后期內容的學習失去興趣。因此，該門課程就成為本專業最難的專業課程之一。針對金屬材料學課堂內外教學活動過程中存在的問題，其根源可概述為以下幾點：

1.學生專業基礎良莠不齊。目前本專業僅少數學生具有較好的專業基礎，而大部分學生專業基礎相對薄弱，甚至金屬材料學相關概念、原理及工程應用幾乎一片空白。例如，許多學生在學習前期專業基礎課程《材料科學基礎》的時候，由于沒有領會鐵碳相圖和金屬的強韌化機理等知識體系，所以對《金屬材料學》中典型零件的選材及其熱處理工藝參數的制定依據缺乏明確的認識。

2.對于課程《固態相戀》中的基本概念和原理，學生的基礎較為薄弱。《金屬材料學》在很多章節中涉及的相關知識點均需要關聯到固態相變中幾種相變條件和組織形態。但《金屬材料學》課程側重具體牌號合金材料的相變結果，不會深究固態相變過程，這就導致學生理解并掌握不同類型金屬材料組織的成分、工藝、組織及力學性能時增加了困難。

3.對于《金屬材料學》課程的理論學習，學生缺乏主動性。現階段培養應用型人才是我國大多數地方理工科院校主要面臨的任務和重要發展方向，同時也關系到國民經濟和社會發展及大學生就業情況。但是對于《金屬材料學》課程的理論學習，學生往往缺乏主動性，不符合應用型人才的培養目標。

4.互聯網時代，大學生們各方面知識越來越豐富，因而分配給專業課程的時間與精力較為有限。客觀而言，《金屬材料學》各章節涉及需要記憶和理解的知識點非常多且相互間關聯性不強，因此課前預習與課堂教學后知識點復習鞏固是學好金屬材料學的基本方法和手段，然而許多學生在這方面的學習時間安排不夠合理或根本缺乏時間。

二、《金屬材料學》課程教學的解決策略

針對《金屬材料學》課堂內外教學存在問題，本人嘗試進行了一些教學舉措，并取得了一定的突破和效果，具體歸納如下：

1.講授金屬材料學課程緒論時需要復習前期的專業基礎課程，回顧并梳理《材料科學基礎》的鐵碳相圖知識點和金屬材料幾種強韌化機理，起到承上啟下無縫對接作用。讓學生領會《金屬材料學》是在前期專業課程的基礎之上進行的綜合專業課程學習，從而消除學生學習情緒上的負擔。

2.需要概述性回顧《固態相戀》的相關章節內容，特別是金屬材料在不同熱處理制度下獲得珠光體、索氏體、鐵素體、馬氏體及貝氏體等組織形態，這樣有助于學生理解《金屬材料學》結構鋼、工模具鋼及鑄鐵的熱處理工藝編制依據而不是機械記憶，同時也能激起學生的興趣和學習熱情。

3.講課之前，讓學生明確學習《金屬材料學》的目的和意義。這會促使學生意識到本門課程在建筑工程、礦業工程、石油化工、船泊、壓力容器及機械工程等領域的應用。例如，結合工程結構鋼知識內容可講解該類合金應用于橋梁、船泊及壓力容器時選材應注意強度、抗腐蝕性能及成本的相互關系；結合機器零件用鋼可講解為什么美國、日本、德國等科技發達國家生產的工程機械在強度和耐磨性與國產工程機械相比，服役壽命更長，這些與《金屬材料學》的相關知識有怎樣的關聯性，其中特別是工程材料方面核心技術差距體現在哪些方面；在當今世界上作為我們國家引以自豪的一張名片高速列車，其中的車輪與普通列車相比，在材料學上有何差距，經長時間運行后在幾何形狀與力學性能上有什么差異；著名影片《泰坦尼克》中船體碰撞大西洋中的冰山時小小裂紋為何會引發斷裂行為，運用《金屬材料學》中哪些相應知識點可以解釋這一人類航海歷史事件。

4.理論教學與實踐教學相結合。鑒于許多工科院校的《金屬材料學》理論教學與實際工程問題存在一定脫節，因此設置《金屬材料學》課帶實驗有助于學生理解本門課程中抽象的理論知識，同時還可增強學生的動手能力和創新能力。課帶實驗有助于理解課程中抽象的專業理論并培養工科學生連貫思維與動手能力。

5.引導學生利用現代信息網絡了解《金屬材料學》最新知識、研究成果及應用領域。隨著網絡技術的發展如電腦、智能手機等信息產品的普及，可便捷地查找所需的學習資料，同時通過引入雨課堂教學軟件，將有效監控以往上專業課時大多數學生上網娛樂或瀏覽與課堂教學無關內容等狀況。有意識培養學生運用現代網絡信息技術去搜尋與《金屬材料學》相關的知識內容，將本門課程最新知識與課前預習、課堂講解及課后復習相結合。

三、結論

針對目前《金屬材料學》教學過程面臨的問題進行分析與討論，得出以下研究結論：

1.講授緒論時需要讓學生明確學習金屬材料學課程的目的和意義。

2.講授金屬材料合金化理論時需要進一步復習前期專業基礎課《工程材料科學基礎》和《固態相變》，激發學生對本門課程的學習熱情和主動性。

3.在生產現場開展課帶實驗，有助于理解課程中抽象的專業理論并培養工科學生連貫思維、動手能力及創新能力等專業綜合素質。

此外，引導學生利用信息網絡了解《金屬材料學》最新知識、研究成果及應用領域。

參考文獻：

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[2]文九巴.金屬材料學[M].北京：機械工業出版社，2011.

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