工程材料教學方法與課程改革

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摘要：工程材料是機械類專業學生必修的一門學科基礎課程。針對工程材料課程的特點和機械類專業學生的需求情況，通過教學實踐，在教學內容、教學方法和手段、課程考核方式等方面對此課程進行了改革，取得了良好的教學效果。

關鍵詞：機械工程材料；教學改革；教學內容；教學方法

工程材料是各工程類專業尤其是材料專業學生必修的一門技術基礎課程，也是類機械專業知識實踐的基礎課程。掌握工程材料的基本知識有利于拓寬機械類專業學生的知識結構，提升其綜合科學素質。所以如何建設好該門課程，對其畢業生的培養質量影響很大。工程材料課程主要介紹實際工程中使用的各種材料，尤其是鋼、鐵等金屬材料，本課程開設的目的是培養學生區別、認識各材料的基本性能和熱處理工藝，并能夠靈活選材[1]的能力。但在實際課程教學中發現，采用傳統的教學方法，學生獲得知識較慢、課堂氛圍沉悶，究其原因是由本門課程的特點決定的。傳統的工程材料課程教學體系將材料類專業學生應掌握的工程材料學知識進行縮減，所用教材和實際教學內容卻又強調材料學的理論性與系統性，而忽視了非材料專業(如機械、能源、動力、化工等專業)學生材料相關知識基礎薄弱的實際，在某些知識點方面，如晶體學、合金相圖，對學生要求過高，耗費時間較長，卻得不到好的教學效果。在教學過程中未側重強調在工程實踐中合理選材、靈活取材的重要教學思想，未能突出工程材料學在其他學科中的交叉應用。結果就是很多非材料專業畢業生連常用材料的牌號與基本特性都沒有掌握，因而靈活取材、選材，并選擇正確的加工方法和制定工藝路線更是無從談起。加之工程材料學本身教學內容廣、概念多且較為抽象，學生學習感到枯燥乏味，現有的教學方法已無法滿足工程材料對于非材料專業學生的教學需求，工程材料課程改革勢在必行。本次改革從教學內容、教學方法和手段以及課程體系建設等方面對工程材料的教學進行探討。

1明確教學目標　優化教學內容

材料工程師和機械設計工程師對于工程材料知識的需求是不同的，不僅側重點有差異，深度也不一樣。機械工程師側重于正確地選材、用材，合理選擇加工方法并制定工藝路線。他們需要的是工程設計制造中相關材料知識的運用能力，相對于材料工程師來說，更加偏向于材料的實際應用。因此機械類專業工程材料課程的教學要求和教學目標應符合機械類專業學生的實際工作需要，強調學以致用。因此，針對新的教學要求和目標，本次改革對工程材料課程的內容進行了重組。在滿足所需基礎理論知識的前提下，遵從“精簡基礎、突出重點、實用為度”的原則，將課程內容重組為三個部分。第一部分是材料科學基礎知識，在此部分刪掉了不必要且較深入的理論內容(如晶面、晶向指數，復雜的位錯結構理論)，精簡晶體學、相圖以及熱處理原理工藝等知識。第二部分為合理選材、用材知識。此部分為本課程的重點，應加強工程材料的實際應用內容，在總學時不變的情況下，增加實驗學時并減少純理論課時。第三部分是工程材料的加工工藝，要求學生可以對所選材料采用合理的加工方法并制定出加工路線。

2改進教學方法　豐富教學手段

工程材料課程涉及的概念多、內容多，知識點抽象、知識面廣，不僅有基本概念與原理，也有工程實踐應用內容。目前的教學模式，基本上是沿用傳統的板書教學，即“知識傳授型”教學，教師以課堂灌輸為主，難以克服教學內容多而雜的難點，將知識有效地傳授給學生。本次改革選擇以翻轉課堂[2]為主要教學模式，利用先進的現代科學手段創新優化教學方法，豐富教學手段，并充分結合工程材料課程的特點，收獲了良好的教學效果。翻轉課堂旨在實現知識傳授和知識內化的顛倒，將傳統課堂中知識傳授轉移至課前完成，知識的內化則由原先課后做作業的活動轉移至課堂中的學習活動，很好地解決了工程材料學知識雜、繁、多的難點。

2.1教學方法的改革

教學方法是指教師和學生為了共同完成“教”和“學”的任務而采用的工作方法，“教”與“學”兩種方法相互聯系、不可分割。改進教學方法是提高教學效果和教學質量的重要途徑，針對本課程的特點，本次課題在實際教學過程中綜合了啟發式教學，討論式教學，理論聯系實際教學等方法。啟發式和討論式相結合的教學方法較于傳統的“填鴨”教學更能調動學生積極性，活躍課堂氛圍。教師在授課過程中不應只按照自己的思路來陳述知識或分析問題，還需要引起學生的響應，利用啟發式和討論式教學方法讓學生積極參與到課堂中來，可以充分調動他們學習的主動性和積極性，并提高他們自主思考和解決問題的能力。鑒于工程材料的理論內容多、知識點抽象的特點，采用理論聯系實際的教學方法，在課堂中恰當引入實際工程中的案例，由實際導出理論，就可以把知識簡單化和具體化。如淬透性的概念易混淆且不易掌握，將其聯系實際應用進行講解，就能使學生更容易理解這一概念。

2.2教學手段的改革

隨著科學技術的進步，發展出了很多簡便、有效的教學手段，而傳統的“教師—黑板—教材”的教學方式再也不能滿足現代化教學的要求。通過引進多媒體教學、案例教學以及現場實物教學等新的教學手段，工程材料課程教學效果進一步得到提升。多媒體教學可以把陳述性表達無法取得良好效果的教學內容更直觀生動地展示給學生，不僅可以提高學生的學習興趣，更加深了其對基本理論內容的理解[3]。案例教學法[4]即“圍繞一定專業背景(在這里主要是工程材料學)、目的把實際中真實的情境加以典型化處理形成實際的案例，供學生思考分析和決斷，并通過獨立研究和相互討論的方式解決案例問題”。以機械設計中的減速器為例，減速器中的箱體、軸、齒輪等不同零件在不同工況下的使用性能要求不同，因而需要針對其不同失效形式進行合理選材，并確定加工路線。現場實物教學對于加深學生對理論知識的理解和提高他們的實踐能力有很大的幫助。

3改革考核方式

考核既是學生學習成果和教師教學質量的考查和體現，更是學生在課程學習中的學習價值和學習方式的導航器[5]。傳統的考核方式大多是“一卷定音”的期末考試模式，很多學生靠死記硬背也能通過考試，能否順利通過課程考試也就成為學生比較關心的問題，甚至是部分學生學習的動力。這種考核方式不能正確反映學生的學習情況，更不能調動學生的學習興趣和積極性，達不到培養目標。因此，需要對傳統的考核方式需要做出一些改革。為了能夠真實地考核出學生對知識的掌握情況，并激發學生學習的動力，本次改革采用了平時學習考核、實踐考核和期末測試考核相結合的考核方式，學生對應的成績也由平時成績、實踐成績和期末考試成績三部分組成。平時成績又細分為課程小論文、課堂討論和平時作業成績，這部分主要考核學生對本課程理論知識的掌握程度；實踐成績由實驗與工程實踐成績組成，注重考核學生的動手能力和自主解決問題的能力；期末考試試卷由教師自主命題，知識點覆蓋全面，考核學生對工程材料知識的綜合運用能力。多元化的考核標準充分考慮到答案的多樣性與多質性，鼓勵不同的想法；既重視考試結果，也重視學習過程；調動學生的學習積極性，不再死記硬背以求通過考試。

4結語

通過機械工程材料的課程教學實踐，從重視探究性、研究性學習，體現以教師為主導、以學生為主體的現代教學理念出發，對教學內容、教學目的和教學方法進行了合理的設計，探討得出了一套較為合適的教學體系。該體系以翻轉課堂為主要教學模式，融合了啟發式、討論式、理論聯系實際等教學方法，并輔以信息化教學技術和多元的考核評價方式，將現代教育思想融入了教學實踐。另外，隨著科學技術的發展與課程改革的實施，機械工程材料還需要及時更新教學內容與教學手段，把最新的研究成果和教學方法融入課程，與時俱進，使教學質量保持在較高的水平。

參考文獻

[1]衣雪梅,張衛國,尤芳,胡耀華.機械工程材料課程教學改革探討[J].中國教育技術裝備,2013(35):77-78.

[2]王紅,趙蔚,孫立會.翻轉課堂教學模型的設計[J].現代教育技術,2013(8):5-10.

[3]尤芳,靳紅玲.《機械工程材料》課程教學方法初探[J].科技教育創新,2008(6):248-249.

[4]經柏龍,羅巖.論案例教學及其運用[J].沈陽師范大學學報:社會科學版,2006(1):38-41.

[5]王章忠,張祖鳳.《工程材料》課程的改革與實踐[J].大學教育科學,2004(1):57-59.

作者：孫紅亮 楊康 貴 邱慧 單位：西南交通大學材料學院