《機械工程材料》教學改革與創新

鄧 想，劉 軼，丁 海

（河南工學院 材料科學與工程學院，河南 新鄉 453003）

0 引言

《機械工程材料》是各高校本科機械類和近機械類專業的學科基礎必修課，具有較強的理論性和實踐性，其內容包括金屬學的基本知識、熱處理基本原理和常用方法、金屬的塑性變形、常用金屬材料、機械零件選材及工藝路線分析等。通過該課程的學習，使學生掌握金屬學及熱處理的基本理論和基礎知識，能根據常用零件（軸、齒輪、刀具等）的工作條件選用合理的材料和正確的熱處理方法，提高學生的理論與實踐相結合、分析問題和解決問題的能力，同時為后續課程的學習、課程設計和畢業設計奠定基礎。該課程基本原理和規律多，概念定義多，知識點零碎，晶體結構看不見、摸不到，晶核的形成和長大靠想象來理解，因此學生感到課程難學，對該課程不感興趣，學生到課率低，上課睡覺和玩手機、不積極回答問題、不按時交作業等現象常有發生。教學目標是以培養高素質人才、應用型人才為準則，不僅要求學生掌握基礎知識，還要具備自主思考問題、解決問題的能力[1]。為適應新工科課程建設的要求，保證人才培養的質量，現對教學內容、教學方法和考核方式進行改革與創新，并進行教學實踐，取得了良好的教學效果。

1 優化教學內容

開設的《機械工程材料》課程總學時為48學時，其中理論教學內容為40學時，實驗教學內容為8學時。因教學時數的限制及新材料、新工藝的快速發展，教師無法在有限的課時內將所有的知識全部傳授給學生，必須對教學內容進行整合優化。

（1）教學中縮減了理論部分較強的內容，如金屬結晶的熱力學條件、金屬的塑性變形原理，縮減教學內容的同時，在教學中始終貫穿課程的主線：成分→組織→性能→應用，使分散的知識點有機地聯系在一起，易于掌握。

（2）重點講授實際應用較多的金屬材料和熱處理方法，如軸、齒輪、刀具的選材和熱處理工藝的制定，著重培養學生合理選材和制定熱處理工藝的能力。

（3）為適應現代企業的發展和職業崗位的需求，與時俱進，及時更新和補充新材料、新工藝和新技術方面的內容，如石墨烯材料、3D打印材料、泡沫金屬、真空熱處理、氣相沉積表面強化技術等，使課程體系更完整，激發學生的學習興趣。

（4）在課程中融入思政元素，與思政課程形成協同效應，如講解我國古代在材料及成形技術方面的先進技術時，列舉一些案例（如后母戊大方鼎、越王勾踐劍），在講解新材料的研究和發展時，結合我國成功發射神舟系列飛船。這些案例對于增強學生的民族自豪感，建立文化自信，激發學生深入學習與使命擔當意識起到了積極的作用[2]。

通過整合優化，該課程的教學內容既符合高校人才培養質量的要求，又保證了課程的科學性、理論性和系統性，同時提高了學生學習的積極性和主動性。

2 改進教學方法

傳統教學中，為了讓學生對機械工程材料的成分、組織、性能、熱處理工藝及用途等知識能夠更好地理解，教師在多媒體課件中插入較多動畫、圖片和例題，滿堂灌地給學生講授，但學生接受能力有限，課堂上好像理解了，課后做題還是不會，沒有做到“知其然而知其所以然”。這種單一的教學方法是以教師為主體，不能體現學生的主體地位。另外學生的學習層次不同，傳統的課堂教學不能做到因材施教[3]。

新世紀信息技術發展迅猛，獲取知識的手段更快捷，獲取知識的廣度和深度得到很大的拓展。信息化教學越來越受到更多教育工作者的關注，學生也習慣了用移動終端設備獲取知識，這樣可以不受時間和空間的限制，利用信息技術的方法進行教學改革和創新，是實現“以學生為中心”教育的必然要求，更是對現代教師的重大考驗與挑戰[4]。

為了充分利用各種教學媒體和信息資源，滿足學生多樣化的學習需求，提高教學效果和教學質量，本課程采用基于泛雅平臺的線上線下混合式教學：課前發布相關內容的思考題，以自學網絡平臺上的資料為主，完成相關知識點的預習并回答相關問題，提高學生自主學習的能力；課堂教學中教師對重點和難點內容進行講解，讓學生對教學內容熟練掌握，然后網上發布作業，學生進行練習，以檢測學習效果，對于一些難度大的綜合性題目進行分組活動，學生分小組討論并在課堂上講解討論結果，教師根據各小組的講解情況進行點評和總結；課后答疑在本課程的QQ群進行，學生有問題隨時可以發到群里，先由其他學生進行解答，最后老師進行評價和補充，這樣不受時間和地點的影響，既解決了問題，又加強了師生交流[5]。同時課程學習一段時間后在規定的時間內進行階段測驗，檢測本階段內容的學習效果，并查漏補缺[6]。這樣從“以教師為主體”轉變為“以學生為中心”，從“書本式學習、被動式學習”轉變為“主動式學習、快樂式學習”[7]，從“單一的講課和練習”轉變為“反復的講課和練習”，使學生不僅熟練掌握課程的理論內容，培養了學生的自主創新能力和團隊協作精神，而且提高了學生的工程實踐應用能力。

3 考核方式多樣

該課程改革前考核總成績由期末試卷成績和課內實驗成績兩部分組成，不能真實反應學生的平時成績和學習效果。為了通過考試，學生考前突擊，這樣靠死記硬背的方式即使通過了考試，由于沒有理解這些知識點，很快就會忘記，更不能在以后的實踐中進行運用，沒有為培養高素質應用型本科人才起到良好的服務作用[4]。

改革后《機械工程材料》課程考核總成績由期末試卷成績和課堂活動、階段測驗、作業評價、課內實驗等過程性評價成績組成，如圖1所示，其中期末試卷成績占60%，過程性評價成績占40%。

圖1 改革后課程考核方式

期末考試試題類型為選擇題、填空題、判斷題、簡答題、計算題和分析題等類型，注重考察學生對基本知識的綜合運用、解決問題的能力、創新性思維等方面的綜合素質，避免考核大量單純記憶性的內容，試題分值分配與教學大綱各章節的學時成比例。

在過程性評價成績中，其中課堂互動占30%，成績根據考勤、小組討論與講解、課內提問和搶答等方面的結果進行積分；課內實驗占20%，該課程共有4個實驗，實驗成績根據實驗的預習情況（占30%）、實驗的操作過程（占40%）、實驗結果及分析（占30%）3個方面進行評分；作業評價占30%，章節測驗占20%，作業評價和章節測驗根據每次在泛雅平臺上提交的結果進行評分。其中課內實驗、作業評價和章節測驗取所有成績的平均值作為該項的最終成績。多元化過程性考核的增加，活躍了學生上課的學習氣氛，使學生真正做到為了學習而學習，而不是為了考試而學習。

4 結束語

對《機械工程材料》課程的教學內容優化整合，并對教學方法和考核方式進行了改革和創新，使學生由被動接受知識變為主動、積極探索知識，激發學生的學習興趣，提高課堂教學質量，學生既掌握了課程的理論內容，又提高了工程實踐應用能力，同時通過網絡平臺的建設，拓展了課程的教學資源，提高了教師的業務水平和教學能力。