工程材料課程教學(xué)的初步探索

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摘要：結(jié)合應(yīng)用型本科的人才培養(yǎng)目標(biāo)，針對(duì)“工程材料”課程教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題和不足，對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)等進(jìn)行了初步探索，旨在全面提高學(xué)生的實(shí)際工程應(yīng)用能力，拓寬學(xué)生視野，提高教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：課程教學(xué)；能力培養(yǎng)；工程應(yīng)用；創(chuàng)新意識(shí)

制造業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主體，是立國(guó)之本、興國(guó)之器、強(qiáng)國(guó)之基[1]?！肮こ滩牧稀弊鳛闄C(jī)械和材料基礎(chǔ)系列課程，是一個(gè)傾向于敘述性質(zhì)的課程體系，通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)要求學(xué)生能夠了解和掌握與材料相關(guān)的基本理論，同時(shí)具有較強(qiáng)的分析和解決問(wèn)題能力[2]。該課程的特點(diǎn)是內(nèi)容繁多、術(shù)語(yǔ)概念較多、課程乏味，同時(shí)又與工程應(yīng)用緊密相關(guān)。因此，在有限的學(xué)時(shí)范圍內(nèi)，組織和協(xié)調(diào)好課堂理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)，使學(xué)生盡可能多的掌握課程內(nèi)容，同時(shí)拓寬學(xué)生的專(zhuān)業(yè)視野以及培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力是擺在工程材料課程教師面前亟待解決的課題之一[3]。為此，筆者結(jié)合南京工程學(xué)院的應(yīng)用型本科定位，對(duì)“工程材料”課程教學(xué)進(jìn)行了初步探索。

一本課程在教學(xué)體系中的現(xiàn)狀

應(yīng)用型本科教育是一種以強(qiáng)調(diào)應(yīng)用為目的的教育，重點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力。“工程材料”的教學(xué)對(duì)象以機(jī)械類(lèi)和材料類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生為主，目的是培養(yǎng)滿足社會(huì)需求的機(jī)械工程師和材料工程師，側(cè)重點(diǎn)是使學(xué)生能夠根據(jù)實(shí)際工程需求進(jìn)行正確地選材，并合理地選擇加工方法以及制訂工藝路線[4]。因此，為實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型本科教育的培養(yǎng)目標(biāo)，該課程教學(xué)需圍繞工程應(yīng)用展開(kāi)，要學(xué)以致用。該課程的教學(xué)活動(dòng)主要安排在第二、三學(xué)期，授課對(duì)象剛剛開(kāi)始專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)，缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和機(jī)械加工制造工藝的感性知識(shí)，而課程術(shù)語(yǔ)概念多，實(shí)踐性強(qiáng)，造成學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，學(xué)習(xí)效果不明顯。此外，現(xiàn)有的理論課程內(nèi)容體系是建立在知識(shí)系統(tǒng)性和完整性之上，在知識(shí)點(diǎn)選擇和安排上仍以傳統(tǒng)的金屬材料為主，而與新材料、新技術(shù)以及新工藝等密切相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)較少，所用教材的知識(shí)內(nèi)容體系創(chuàng)新性不足，造成學(xué)生的專(zhuān)業(yè)視野較為局限。實(shí)踐教學(xué)作為工程材料理論教學(xué)的重要補(bǔ)充，在學(xué)生能力和綜合素質(zhì)提高方面有其獨(dú)特的作用。但目前工程材料課程的實(shí)驗(yàn)大多屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，即學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)機(jī)械地完成實(shí)驗(yàn)，對(duì)邏輯思維和分析問(wèn)題能力的鍛煉和培養(yǎng)不足，造成學(xué)生缺乏創(chuàng)新和獨(dú)立思考能力。

二教學(xué)過(guò)程的初步探索

（一）課程理論教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整

早期的“工程材料”教學(xué)主要側(cè)重于對(duì)不同種類(lèi)材料組織和性能的介紹，內(nèi)容之間無(wú)緊密的聯(lián)系，同時(shí)內(nèi)容比較陳舊，缺少新材料、新技術(shù)以及新工藝在工程材料中的應(yīng)用實(shí)例。根據(jù)這種情況，我們首先在教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行了補(bǔ)充，加入的“大數(shù)據(jù)”、“智能制造”以及“材料基因組”等新技術(shù)和手段在工程材料中的應(yīng)用實(shí)例，使學(xué)生了解當(dāng)下工程材料的發(fā)展變革，拓寬學(xué)生的專(zhuān)業(yè)視野。其次，我們調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，重新分配教學(xué)學(xué)時(shí)。以往的“工程材料”教學(xué)知識(shí)點(diǎn)以金屬為主，對(duì)高分子、陶瓷以及復(fù)合材料等教學(xué)內(nèi)容較少。結(jié)合當(dāng)下工程應(yīng)用中對(duì)新材料和新工藝的需求，我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中增加“材料結(jié)構(gòu)和性能”以及“工程材料的選擇與應(yīng)用”的教學(xué)時(shí)長(zhǎng)，并結(jié)合國(guó)家重點(diǎn)工程中新材料應(yīng)用實(shí)例，通過(guò)對(duì)比學(xué)習(xí)使學(xué)生深入掌握不同材料間的共性和異性特征。最后，要求學(xué)生結(jié)合國(guó)家重點(diǎn)工程中的新材料和新工藝問(wèn)題開(kāi)展自主學(xué)習(xí)和文獻(xiàn)閱讀，對(duì)材料的發(fā)展方向和趨勢(shì)有感性的認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲。

（二）課程教學(xué)方法的改革

“工程材料”課程內(nèi)容分散，系統(tǒng)性不強(qiáng)而理論知識(shí)較多。學(xué)生普遍感到這門(mén)課程學(xué)習(xí)比較困難，枯燥乏味，難以聯(lián)系實(shí)際[5]。為此，我們從以下方面對(duì)課程教學(xué)方法進(jìn)行了改革：（1）從工程中來(lái)到工程中去。教學(xué)過(guò)程中以工程實(shí)例為切入點(diǎn)，提煉工程實(shí)例中的材料問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生帶著問(wèn)題去學(xué)習(xí)，最后再將掌握的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際工程中，實(shí)現(xiàn)從工程中來(lái)到工程中去。如“鋼的熱處理”這一章，我們以風(fēng)力發(fā)電機(jī)中高速齒輪的材料問(wèn)題作為切入點(diǎn)，使學(xué)生帶著問(wèn)題學(xué)習(xí)熱處理知識(shí)，然后再結(jié)合類(lèi)似的熱處理問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生自主制定相應(yīng)的熱處理工藝，從而提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)以及解決問(wèn)題的能力。（2）“互聯(lián)網(wǎng)+”平臺(tái)的應(yīng)用。傳統(tǒng)的教學(xué)以課堂為主，忽略了課后的討論和交流。為此，我們以“藍(lán)墨云班課”應(yīng)用作為平臺(tái)，針對(duì)某些材料問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生在平臺(tái)上進(jìn)行交流和研討，并對(duì)學(xué)生的參與情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。（3）突出重點(diǎn)，強(qiáng)化應(yīng)用。教學(xué)過(guò)程中突出重點(diǎn)，刪減或淡化與核心理論無(wú)關(guān)的公式推導(dǎo)和內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)內(nèi)容的物理意義及其在工程中的應(yīng)用，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容的掌握，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)材料的選用和制定零件加工工藝的技能，鼓勵(lì)學(xué)有余力的學(xué)生進(jìn)行更深層次地學(xué)習(xí)。

（三）實(shí)驗(yàn)教學(xué)的完善

“工程材料”是一門(mén)理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的課程。理論課程教學(xué)過(guò)程中，老師發(fā)揮主導(dǎo)作用，學(xué)生往往處于被動(dòng)學(xué)習(xí)的局面，而學(xué)生要在較短的時(shí)間內(nèi)掌握比較系統(tǒng)的理論知識(shí)，往往只能靠死記硬背的方法，因而知識(shí)不夠扎實(shí)。而實(shí)驗(yàn)教學(xué)“以學(xué)生為中心”，可以培養(yǎng)學(xué)生在材料的加工成型、性能檢測(cè)分析和選用等方面的實(shí)驗(yàn)技能，提高學(xué)生解決和分析問(wèn)題的能力，從而最終提高工程應(yīng)用能力。鑒于實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí)（6個(gè)學(xué)時(shí)）的限制，我們轉(zhuǎn)變觀念，以材料的成分、工藝、組織和性能之間的關(guān)系為主線貫穿始終，重點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中的科學(xué)思維和自我思考能力。為避免學(xué)生應(yīng)付式完成課程實(shí)驗(yàn)，整門(mén)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)貫徹以設(shè)計(jì)性為主的原則，預(yù)先給學(xué)生提供任務(wù)書(shū)，要求學(xué)生根據(jù)任務(wù)書(shū)要求，自己查閱資料選擇合適的材料，設(shè)計(jì)加工流程以及熱處理工藝，制定實(shí)驗(yàn)方案提交指導(dǎo)老師進(jìn)行審閱和修改。之后，依據(jù)實(shí)驗(yàn)方案獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，在這過(guò)程中進(jìn)行原材料和經(jīng)過(guò)各種熱處理后的材料性能檢驗(yàn)和金相組織觀察。后期撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告過(guò)程中，要求格式規(guī)范，邏輯思維嚴(yán)謹(jǐn)。最后，增添答辯環(huán)節(jié)，結(jié)合學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行問(wèn)答，了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度以及解決問(wèn)題的能力。

三課程教學(xué)中的不足

通過(guò)對(duì)教學(xué)過(guò)程的初步探索，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性有顯著提高，同時(shí)結(jié)合實(shí)踐教學(xué)，動(dòng)手能力和分析問(wèn)題能力也有明顯進(jìn)步，但仍暴露出一些問(wèn)題亟需解決：（1）個(gè)體差異明顯。由于個(gè)體學(xué)習(xí)方法的差異，學(xué)生間學(xué)習(xí)效果差異明顯，部分學(xué)生學(xué)習(xí)情況雖有改善，但仍顯不足。（2）大班化教學(xué)效果較差。受制于教學(xué)條件和教學(xué)師資的顯著，部分學(xué)生采用大班化教學(xué)。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，大班化教學(xué)的學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度明顯弱于小班化教學(xué)，在有限的教學(xué)條件下如何改善這一情況是需解決的一個(gè)重要問(wèn)題。（3）工程應(yīng)用能力仍有待加強(qiáng)。通過(guò)實(shí)踐教學(xué)發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生實(shí)際工程應(yīng)用能力仍有所不足，表現(xiàn)為所提出的解決方法過(guò)于理論，對(duì)實(shí)際工程應(yīng)用中的可操作性和經(jīng)濟(jì)性缺乏合理的評(píng)價(jià)。

四結(jié)束語(yǔ)

應(yīng)用型本科教學(xué)的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際工程應(yīng)用能力，為此，完善適應(yīng)該目標(biāo)的人才培養(yǎng)方案，推動(dòng)課程教學(xué)改革和創(chuàng)新是廣大教師的一項(xiàng)重要任務(wù)。我們對(duì)“工程材料”課程教學(xué)進(jìn)行了初步探索，取得一定的效果，同時(shí)仍存在一些問(wèn)題，必須在實(shí)踐中不斷修正和完善。

參考文獻(xiàn)

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[3]袁廣銀.基礎(chǔ)理論與前沿研究相結(jié)合——工程材料學(xué)教學(xué)體會(huì)[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備,2013(19):23-24.

作者：李旋 巨佳 李華冠 呂學(xué)鵬 王玨 巴志新 單位：南京工程學(xué)院 材料工程學(xué)院