工程材料課程緒論課教學實踐

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工程材料課程是研究材料的成分、組織、性能之間關系的一門學科，它不僅是工科院校中一門必修的工藝性技術基礎課和工程實踐課，而且是一門涉及人文社會科學和管理科學的多學科交叉課程。它涉及的學生面廣，包括機械類、近機械類的所有學生。但是此課程內容龐雜、概念抽象，教材內容多為大篇幅枯燥的基本原理和概念，學生對這些文字缺乏興趣，學生在學習的過程中往往感到不易理解，難于掌握；而且教授的對象一般是大二的學生，他們從高中直接步入大學，所學課程基本是基礎課，沒有接觸過生產實踐，也沒接觸過專業課，甚至個別學院安排的“工程訓練”滯后，使得學生工程方面的感性知識極少。基于以上原因，為了激發學生的學習興趣，筆者認為講好緒論課是非常重要的。緒論課是指每門學科正式教學開始前的前言課或導入課。其內容主要是對該學科進行綜合性的概括和介紹，使學生對本門學科有一個總體的、大概的認識。同時，了解該學科的教學特點、學習方法和教學總體安排，為今后的教學溝通與配合打下良好的基礎。

1緒論課具有承前啟后的作用

工程材料課程在工科大學中占有特殊的地位，具有承前啟后的作用，在課程安排上，學生必須在學習了理論力學、材料力學、大學物理等基礎課程的前提下，才能學習本門課程；而且必須先進行“工程訓練”，在實踐的基礎上才能更透徹地理解理論知識，才能學好本門課程。而學好工程材料課，又為后續的專業課打下了深厚的基礎。因為形形色色的材料構成了世間萬物，人類的發明創造豐富了材料世界，而材料的不斷更新與發展又推動了人類社會的進步，所以材料與許多學科都是息息相關的。因此在緒論課中講明本門課程在大學學科中乃至在社會上所占的重要地位是非常必要的。[5-7]在緒論中，通過列舉工程材料在生產、生活中的實例，可以激發學生學習本課程的興趣，提高他們在生活中對材料的關注度。例如筆者以建筑行業中學生熟知的鳥巢為例，鳥巢能容納觀眾九萬余人，重達4.2萬頓，主體結構龐大，其鋼結構最大跨度達到343米，鋼板最大厚度達到110毫米，這就需要一種抗拉、抗壓和抗彎強度大的特種鋼材做支撐柱，那么采用哪種鋼材呢？先給學生留有疑問，有興趣的學生就會在課下查找資料，而本課程會在第七章詳細講解。通過邊問邊答的形式，讓學生通過實例自己悟出其中的道理。又如筆者在介紹新中國成立以來學生熟知的橋梁，依次列舉武漢長江大橋(建于1957年，長128米)、南京長江大橋(建于1968年，長168米)、九江長江大橋(建于1993年，長216米)、蕪湖長江大橋(建于2000年，長312米)，因其長度不同，其所承受的強度就不同，它們分別采用哪些材料，有何發展？引導學生對課程后續章節產生興趣。另外工程材料在機械行業、汽車工業、核能工業、信息技術、電力行業等都有廣泛應用，每一方面都可以舉出學生熟知的例子。工程材料的重要性自然就體現出來。

2緒論課要結合學科前沿

在緒論課中，要多結合一些學科前沿研究的內容。可以以科普的形式介紹幾種新興材料，如：形狀記憶合金，有鎳基合金、銅基合金、鐵基合金系列，鎂、鈦合金和高分子聚合物、陶瓷材料、超導材料等，學生不知道什么是形狀記憶合金，可以先不引入定義，只是通過一個學生感興趣的例子，學生就會記住這種材料，如最典型的例子是Ti-Ni合金板制造的人造衛星天線：發射人造衛星之前，將拋物面天線折疊起來裝進衛星體內，火箭升空把人造衛星送到預定軌道后，只需利用太陽能或其他熱源加熱，折疊的衛星天線因具有“記憶”功能而自然展開，恢復拋物面形狀。通過引導學生課下查找相關資料使學生將形狀記憶合金的認識擴展到機器人、自動控制系統、醫療設備等。另外，還可以舉一些學生感興趣的例子來介紹鎂合金、鈦合金，納米材料(例如：隱形飛機和核潛艇利用納米材料吸收雷達波；納米電腦芯片和光盤的運算速度和記錄密度高于常態的幾個數量級)、超導材料、環保材料等，通過緒論課就為學生開啟了材料的大門。緒論課中關于材料的分類，依據不同，分類方法不同。在介紹每一種材料時，可以結合當前材料發展的動態，結合目前有關材料(如非鐵金屬材料及其合金、高分子材料、陶瓷材料、復合材料等)在研的各種國家基金項目，給學生舉例說明；對于一些常用的工程材料，也可以追述它的發展歷史，如建筑材料，可以以橋梁為例，理論聯系實際，就可以吸引學生的注意力。這就要求教師不僅具有深厚而廣博的專業知識，而且要及時關注科研動態，用新的科學理論和科技知識豐富教材，并且開課前只有通過認真準備，包括充分備課，精心準備課件，做好課堂設計，才能在緒論課時激起學生的學習興趣，為整個學期的學習打下一個好的基礎。

3緒論課采用目錄法

所謂“目錄法”，就是通過介紹教材目錄，以目錄為綱，用一根主線將各章節的內容串起來，達到了解書中內容及其相互聯系的目的。本課程的內容包括金屬學、熱處理、金屬材料、失效分析與選材以及非金屬工程材料，表面上看彼此孤立,互不相關,但實際上是互相聯系的，這種聯系是內在的、不直觀的,作為初學者很難發現。學生學完之后總感到是一塊一塊的，不具有系統性。這種聯系掌握不好，將會影響學生學習積極性以及對知識的掌握程度。而實際上各個章節都是以研究材料的成分、組織和性能之間關系為主線的，教師可以將“成分－組織－性能”這條主線教給學生，要求學生抓住這條主線，將各章節的內容串起來，以便在具體內容的學習過程中能順藤摸瓜,獨立總結找到其中的聯系。

4采用激勵手段

“萬事開頭難”，緒論課是每門學科開課的第一堂課，上好緒論課是今后正常教學的基礎。緒論課中教師在對本學科進行綜合性的概括和介紹的同時，應多結合日常生活、生產實際。教師在舉例過程中，學生往往會表現出很大的興趣，參與意識很強，此時教師應善于運用表揚、贊許和肯定等激勵手段，使學生體驗成功，激發學生學習興趣，并使之逐漸形成和穩固下來。學習興趣是學生進行主動學習的內在動力，講好緒論課是激發學生學習興趣的最好機會。

5結束語

緒論課作為教師與學生的第一次接觸，在本課程的整個教學中具有特殊的教學地位和重要意義，它對學生的學習興趣的培養、對教師與學生在今后教學過程中的溝通與配合以及學生自主學習能力的養成等許多方面有著非常重要的作用。另外，青年人有理想、有抱負，對未來充滿希望，緒論課也正是利用了學生的這個特點調動他們的求知欲、好奇心，對學生進行了一次專業科普教育，得到了很好的反響及效果。因此，我們必須充分認識上好緒論課的重要性，認真研究和分析緒論課的教學特點和方法，上好緒論課。

作者：許萍 劉慧敏 賈瑞靈 張瑞英 劉軍 單位：內蒙古工業大學材料科學與工程學院