《機械工程材料》教學方法改革

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摘要：《機械工程材料》課程是高等院校機械類本科專業一門重要的專業基礎課。針對課程邏輯性差、概念繁多、實踐性強的特點，結合教學過程中遇到的實際問題，對教學方法和教學手段提出具體的改革辦法，提升了教學效率，改善了教學效果。

關鍵詞：機械工程材料；教學方法；碎片化學習

一、引言

《機械工程材料》是機械工程類專業必修課，也是很多專業課的先導課程，學習機械工程材料，將為學習機械類專業課打下堅實的基礎。本門學科是一門偏重敘述性質的課程，既具有高度濃縮的基礎知識，又有實踐性很強的應用技術知識。對于缺乏實踐經驗和感性知識的學生來說，既會有新鮮感又有生疏難學之苦。《機械工程材料》涉及的內容不像數理化那樣有著嚴謹的邏輯性，而是廣泛存在合理與不合理，先進與不先進，可行與不可行等需要適當選擇的問題。這會讓缺乏實踐經驗的學生感到難以理解，在教學過程中，教師如果只是簡單采用“滿堂灌”的教學方法，學生學習接受教學內容就會非常吃力，無法深入理解所講授的理論知識，更不能運用所學知識解決實際工程問題。要想取得良好的教學效果，教師就必須要在繼承已有成果的基礎上進行改革和創新，對教學內容進行整合和優化，把理論和實踐教學結合，充分利用現代化教學手段，提高學生的思維能力和創新能力[1]。可從以下幾個方面加強教學方法改革與創新。

二、教學方法

（一）抓住教學中核心問題，把基本概念和實際聯系在一起

機械工程材料種類繁多，各類材料的成分、性能差異很大，各個章節之間沒有很強的邏輯關系，這導致老師教學難，學生學習難。如何理論聯系實際，引導學生對抽象的概念進行理解就顯得非常重要。目前人才培養方案下的《機械工程材料》課程教學內容抽象單一，晦澀難懂，各章節內容間聯系不緊密,學生對于知識的獲取大多為強制記憶和反復練習[2]。這無法有效引導學生發揮空間想象力對抽象的概念有一個具體的理解，這就教師需要抓住重點，把抽象概念具體化，讓學生能可以更加直觀地掌握機械工程材料。比如在講授材料的性能決定于材料的化學成分和其內部的組織結構時，學生理解材料的性能決定于材料的化學成分基本沒有問題，但是材料的性能決定于其內部組織結構，很多學生就無法把他們有效聯系起來。如果能深刻理解材料內部組織結構如何影響材料的性能這一核心問題，就能順利地理解接受通過熱處理和形變加工改變材料內部結構，從而改變材料性能等很多問題，進而大幅度提升教學效果。可以針對這一問題，設計相應的教學方案。

（二）充分利用現代化教學手段，發掘學生學習潛力

隨著多媒體教學的普及，教師不斷更新教學手段，采用包括PPT、錄像、動畫、仿真、圖片等多媒體進行教學，極大地彌補抽象理論教學困境。多媒體一方面可以根據機械類不同專業的教學大綱具體要求修改完善課件，提高了教師備課效率，另一方運用多媒體教學手段就可以把抽象的概念、微觀組織以及機械制造的有關內容形象立體地展現出來，從而能生動地展示課程內容、增強課程的吸引力[3]。教師在講授過程中，充分利用了音頻、視頻、動畫和圖片等多媒體技術，將書本和傳統板書難以描述的材料的微觀結構和組織、宏觀性能、產品的制造生產過程等形象直觀地展示出來，顯著增大了課堂教學的信息量，增強了教學內容的趣味性和吸引力，激發了學生的學習興趣，提高了學習效率，教學效果明顯改善[4-5]。在課堂教學完成后，要充分利用現在發達的網絡環境，引導學生課后自主學習，根據學生層次，相應的工程材料網絡課程，可以根據機械工程材料實踐性強的學科特點，建設相應的案例教學欄目，讓學生能夠在課下隨時根據自己的學習情況，選擇相應的課程完善自己的專業技能、豐富實踐知識。

（三）完善實踐教學環節

實驗教學是實踐教學的重要組織形式，實驗教學在培養學生綜合素質的過程中，起著理論教學無法替代的作用。相比理論教學，實驗教學讓枯燥無味的理論知識更生動，通過學生積極參與，既開拓了學生的思路，也培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力。一般來說，實驗分為三個層次：（1）基礎性驗證性實驗；（2）提高性實驗；（3）綜合性和設計性實驗。目前機械工程材料的傳統實驗基本是基礎驗證性實驗，無法充分調動學生學習的積極性、主動性。優化改革實驗環節，淡化實驗的驗證性，加強創新，讓學生通過實驗將所學的理論知識靈活運用于實踐之中，強化學生對理論知識的感悟，提升學生的工程實踐能力。

（四）合理利用課后碎片化學習時間

自從進入移動互聯網時代，人類的生活方式發生了翻天覆地的變化，人們的學習時間、空間都已從連續、固定、封閉走向靈活、開放、多元，學習呈現出碎片化，傳統大模塊大粒度學習內容無法更好滿足學習者利用碎片化時間所進行微型學習活動[6]。目前，得益于社會的長足發展，科技的巨大進步，智能終端延伸到社會生活的每個角落，大學生也幾乎每個人都有智能手機，海量的App吞噬了學生的課余時間，如何把大學生花在微信、qq、直播，游戲上的課余時間爭取回來，提升機械工程材料的教學效果，這是教學一線教師面臨的挑戰。可以把機械工程材料里面的一些相似的，容易混淆的重要概念制成小視頻進行重點講解，長度大約3～5分鐘。比如“鐵素體、奧氏體、馬氏體”這一組概念，都是碳溶解在鐵晶格中形成間隙固溶體，它們有什么區別？很多學生對其具體區別很模糊，但是放在一起進行對比講解，就會看出來它們的不同點。鐵素體是碳溶解在α-Fe中的間隙固溶體，常用符號F或者α表示表示，具有體心立方晶格，其溶碳能力很低，常溫下僅能溶解為0.0008%的碳，在727℃時最大的溶碳能力為0.02%。奧氏體是碳溶于γ-Fe中所形成的間隙固溶體，具有面心立方晶體結構，用字母A或者γ表示，其溶碳能力高于鐵素體，在1148℃時碳質量分數為2.11%的碳。馬氏體是碳在α-Fe中的過飽和固溶體，用符號M表示。借助教具，拍成微視頻進行講解，學生很快就能理解這些概念的差異。這樣把機械工程材料里面一些相似，相近的或者同一類的概念放在一起進行講解，制成微視頻，利用微信、qq等工具進行教學，取得了良好的教學效果。

三、小結

總之，機械工程材料是一門非常重要的專業基礎課程，本文針對課程教學現狀，結合多年教學經驗，從教學內容、教學方法、實踐環節等各方面教學改革進行探索，充分地調動了學生學習積極性，提高了課堂教學質量。從而為培養出具有創新精神、創新能力的人才創造出一個良好的開端，也為機械類后續課程的學習打下堅實基礎。

【參考文獻】

[1]李妙玲,武亞平.互動式教學法在《機械工程材料》課程教學中的實踐[J].山東化工,2015(4):129-130.

[2]向延鴻,李劍.機械工程材料課程教學改革探討[J].科技視界,2016(8):67.

[3]徐建軍.“機械工程材料”教學改革與實踐[J].沈陽農業大學學報：社會科學版,2008,10(3):340-342.

[4]崔占全,高聿為,趙品,等.工程材料課程教學改革措施及成效[J].教學研究,2005(28):341-343.

[5]錢樺,陳劭.“工程材料及機械制造基礎”系列課程的優化研究與探索[J].中國林業教育,1999(3):50-52.

[6]王覓.面向碎片化學習時代微視頻課程的內容設[D].上海:華東師范大學,2013.

作者：姜云峰 單位：蘇州科技大學天平學院機電工程系