機械工程材料教學實踐

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【摘要】機械工程材料是機械類專業重要的專業基礎課。對這門課的特點和教學現狀進行了分析。根據“卓越工程師教育培養計劃”的培養目標和要求，對教學內容、教學方法和實訓環節進行了探索和改進，取得了一定成績。

【關鍵詞】機械工程材料 教學改進 實踐教學

《機械工程材料》是機械工程類專業學生必修的專業基礎課，是為后續學習機械設計基礎、機械制造技術、機械加工工藝等課程做鋪墊，是進行各種機械產品的設計和加工制造，必要考慮的部分。可見，這門課十分重要。根據“卓越工程師教育培養計劃”，要求課程內容、教學方法方式體現培養學生“能力”，即不僅培養學生能熟練掌握理論知識能力，還要培養學生工程能力和創新能力。如何利用現有資源開展這門課理論和實踐教學，以達到“卓越工程師”培養計劃的基本要求，是值得探索的問題。

1機械工程材料特點和教學現狀

這門課安排在第三學期上，是學生開始接觸到專業課階段。它涉及到機械、設計、材料和加工四方面。主要包括材料種類和性能，材料的微觀結構、凝固與變形，鐵碳合金相圖及應用，熱處理，金屬材料和非金屬材料特性及選材。其知識面廣，內容多，專業術語多，概念抽象，理論性強，但邏輯聯系不強。學生們感覺內容頭緒太多、記憶多。由于專業學時調整，課時現削減為32學時，其中理論教學僅為24學時，需要在短時間內掌握大量信息，學生接受難度大。加之，由于此門可前期沒有認知實習，而金工實習通常又在此課之后，學生沒有實踐經驗，缺乏感性認識，很難把它與實際工程聯系起來。實驗教學多為普通驗證性實驗，設備老舊數量少，5—6人用一臺，教學效果不好。因此，學生感覺學習空洞、乏味，興趣低，考試就死記硬背。沒有達到牢固掌握理論知識目的，也沒有達到培養學生分析問題能力和解決工程問題能力。

2機械工程材料的改革措施與實踐

2.1優化教學內容，提升教學效果

機械工程材料，本科生培養目標是保證掌握材料科學基礎理論，運用它進行工程選材和幫助設計工藝流程等。因而教學內容設計，應與機械工程類緊密相連。對金屬學部分，基礎為材料的性能和結構，重點為材料成形的組織變化和性能，如鐵碳合金相圖。對熱處理部分，重點為熱處理的原理和工藝過程，改善材料的性能。對金屬材料部分，重點為常用的機械材料的牌號、性能、熱處理方式，及選材。而對于非金屬材料部分，可不作為重點，但要了解，可精選些前言的新材料、新技術、新工藝講解，如高分子復合材料、陶瓷材料等，開闊學生的眼界。壓縮材料組成和微觀結構，如晶體內部結構等內容。

2.2采用多種靈活的教學方法，聯系工程實際，提高學生學習興趣

興趣是學習的動力之源，僅是枯燥的理論，學生們很難有興趣。為了激發學習興趣，可采用多種生動的形式，如啟發式、討論式等方法，把枯燥的理論與工程實際聯系起來，明白理論與生活密切相關，把抽象概念立體化、生動化，運用它可解決很多實際中難題。如在講解它碳素鋼時，含碳量對鋼性能的影響，可以啟發學生們思考：家中用的傳統菜刀和砍刀，為何菜刀不能砍骨頭，砍刀不能來切菜，原因是什么？若都用碳素鋼，具體成分有何不同？通過層層剖析，讓學生明白，含碳量大小影響材料的強度、硬度，從而影響用途。理論與實際聯系起來，抽象概念具體化，易理解。再者，也可以設立一題目組織學生討論，通過討論發現問題，解決問題。如：自行車外殼和車軸選材，哪些材料可以滿足要求？材料加工工藝路線是什么？學生們提出了20多種方案，令人打開眼界。然后，由老師指導，理清思路，同大家一起對方案討論，優劣對比，得出最佳方案。大大的調動了學生學習的積極性，課堂教學效果好。

2.3改進實踐環節

實訓環節是培養學生工程實踐能力和創新能力的重要教學環節。近兩年，我系更換了一批老舊設備，增添了許多新的實驗設備和儀器，如高清晰的金相顯微鏡、維氏硬度計和金相試樣拋光機等，實驗硬件能力大大提升。可以開設一些新實驗，還可以把某些理論課放到實驗室進行。如講解鐵碳合金平衡組織，可讓每位學生自行動手實驗，觀察組織，總結材料性能，得出結論，老師僅從旁輔助。把原課堂難理解的知識放到實驗室講解，教學效果大大提高。同時，還增加了綜合實驗項目。加強對學生的動手能力和探索精神的培養，能學以致用。由指導老師設定題目，題目通常涉及到的零件是學生們看得見、摸得著的，如銼刀、鋸條、自行車鏈輪等。給出機械零件的工作條件和失效形式。接著，由學生自己查閱相關資料，制定工藝流程方案；指導老師審閱、修改。然后，學生獨立自個動手完成實物操作，得出硬度分析和金相圖，完成實驗報告。最后，參加口試答辯，做為這課成績考核的重要部分。在整個過程中，學生需要能熟練操作硬度計、金相顯微鏡、電阻爐和金相試樣拋光機等儀器設備。像金相試樣制備難度較大，可能需要失敗多次，才能做出合格的試樣。若對設備和操作掌握不牢固，就需要花更過的時間，反復做實驗。而實驗教學一共才8學時，顯然不夠。可允許學生利用課余時間，到實驗室完成實驗。實驗室實行“開放式”管理，學生可根據自我情況安排實驗，避免因時間緊就應付了事。給失敗的同學再做機會，給有興趣的同學敢于嘗試創新的機會。實踐證明，綜合實驗項目，極大地鍛煉了學生的動手能力、觀察能力、分析問題和解決問題能力。另外，根據我系機械工程學生培養方案，機械工程材料和“金工實習”在同一學期，可讓兩者同時進行，而不是同期的一前一后。讓學生們在金工實習中，了解材料和加工工藝，增加感性認識，幫助材料理論知識掌握。如在車工實習中，實習指導教師可引入使用的各類刀具的材料，高速鋼和硬質合金區別；加工工藝中，零件的調質處理方式，就是熱處理的淬火和回火。實踐表明，學生提前有了感性認識，進行理論教學效時，易于接受和掌握知識。

3結論

通過對機械工程材料的教學不斷改進，學生的學習積極性大大提高，知識掌握更牢固、全面，動手能力加強，分析問題和解決問題能力得到鍛煉，創新能力得到激發。在今后的教學中，還要不斷的探索和改進教學方式方法，夯實理論知識，能“舉一反三”，提高學生工程能力和創新能力。

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作者：劉艷華 單位：成都理工大學核技術與自動化工程學院機電工程系