淺談《機械工程材料》實效性教學方法

摘要本文針對《機械工程材料》課程的性質、內容和特點，根據教學中發現的不足，結合教學實踐，從實效性教學方法和考評價體系等方面提出一些建設，旨在提高教學的實效性，使工程材料課程教學適應現代工程教育的要求。

關鍵詞 機械工程材料 教學方法 考評體系

中圖分類號：G642文獻標識碼：A

A Brief Talk on Effective Teaching Method of

\"Mechanical Engineering\" Course

XU Yuqiong， LI Li

(College of Mechanical and Material Engineering， China Three Gorges University， Yichang， Hubei 443002)

AbstractThe shortages of prevention method combining the teaching practice are indicated. In connection with the character， content and peculiarities of mechanical engineering course， suggestions on effective teaching method and reformation about evaluation are put forward to enhancing teaching affection， which can meet the challenge of modern engineering education.

Key wordsmechanical engineering; teaching method; evaluation system

近年來，隨著高等教育改革的深入，教育部對各普通高校的學科（專業）進行了大幅度調整，學科（專業）內容也作了相應的變化，最集中地表現在專業口徑進一步拓寬，更加重視與強調創新能力的培養和各學科之間的融合。①由于材料科學的迅速發展，《機械工程材料》課程設置方面先后增加了高分子材料、陶瓷材料、復合材料、功能材料、表面技術等相關基礎知識。與此同時，高等教育改革強調基礎知識、方法和技能的認知和培養，在一定程度上淡化專業，對該課程的課程建設和教學改革，內容設置與教學模式、規劃等方面的研究與改革勢在必行。

本課程的教學目的是使學生了解材料的化學成分、組織結構與性能之間的關系及其變化規律，從而了解材料強化的各種手段及其基本原理，掌握正確選擇材料和合理使用的基本原則、方法和知識，為機械類和近機械類各專業和學科打好必要的專業技術理論基礎，培養創新能力和綜合工程素質。因此，教學的實效性很強，學生既要掌握基本理論，又要能在工程實踐中結合所學加以應用，這就對教與學都提出了較高的要求。

1 本課程在教學中存在的問題

1.1 基本概念多

機械工程材料中涉及到眾多基本概念，名詞和術語較多，概念往往較抽象，很難單純用語言表達清楚，學生理解和記憶時由于沒有感性認識，而導致教學效果不理想。

1.2 內容涉及廣

本課程的教學內容圍繞材料的成分、加工工藝、組織、結構與性能之間的關系這根主線展開，但常用的機械工程材料種類繁多，應用面很廣，使學生難以把握要點，學習起來容易混淆。

1.3 重點難把握

在近年的課程改革中，本課程學時數有所減少。為了完成教學工作，教學進度較快，教中重點較難把握，極易出現教學重點不突出的情況。

2 實效性教學方法

作者在教學過程中做了積極的探索和嘗試，以提高教學的實效性為目的，采用多種方法和手段，將基本概念生動化，抽象內容具體化，取得了一定的成效。

2.1 用歷史激發學生學習興趣

精彩地引入人類社會材料發展的歷史，激發學生學習的動力，為教學打下良好的基礎。我們結合湖北本地特色，講解了越王勾踐劍及黃石銅礦的歷史，讓學生有親切感。我們追根溯源，講授從春秋戰國時期我國開始大量使用鐵器，到明朝科學家宋應星在《天工開物》一書中記載的古代滲碳熱處理等工藝，說明我國在金屬材料及熱處理方面就已經有了較高的成就。并介紹新中國成立后，我國鋼鐵行業的發展歷史，特別是湖北本地的武漢鋼鐵公司的歷史，既讓學生了解的我國國力，又激勵學生學習材料學的熱情，并對金屬材料的應用有了一些基本認識。

2.2 改進教學內容的直觀性

2.2.1 多媒體教學

我們極大程度地利用多媒體技術，縮短教師板書的時間，讓教學內容生動化、立體化，給學生留下深刻的印象。對那些學生難以理解、老師又難以講解的抽象內容，比如晶體結構、晶體缺陷、合金結晶過程、相圖分析、材料變形等，制作了FLASH和視頻資料，形象地演示出復雜的變化過程。運用多媒體講解時，音畫結合，活躍了課堂氣氛，調動了學生的學習熱情。教師利用外出學習和參觀考察的機會，注重收集一些企業在材料加工及熱處理工藝方面的真實圖像資料，使相關課程內容具有較強的真實感，便于學生記憶和掌握。

2.2.2 實例教學

為了貫徹教學內容主線，培養學生實際應用的能力，我們對部分章節實施了實例教學。我們以比較典型的減速器為例，針對減速器中箱體、軸、齒輪、滾動軸承、鍵、螺栓、銷等不同零件的不同工況條件和使用性能要求，并進行合理的選材，正確安排其熱處理工藝。利用學生進行過金工實習的基礎，介紹金結加工廠的實例資料，講解選材、加工、成型的一系列過程，并將相應的最終產品制作成展示臺，說明相應的材料性能。我們還利用現有的實驗室條件，讓學生主動學會材料性能測試的一般方法。

2.2.3 實物教學

“百聞不如一見”，實物教學立足于生活中的常用工程材料，使生活與教材融為一體，在具體的實物分析和演示中闡明理論。我們將司母戊鼎的微縮模型帶入課堂，講解表銅器的用材。當講解工業鋼料時，我們盡量準備相應的實物零件（如鋸條、刀頭、滾動軸承、滑動軸、鑄鐵塊等）；當講解高分子材料時，也將日常用品（薄膜、杯、塑膠等）實物加以展示。通過親眼目睹，很容易區分不同材料的使用性能和適應的工況條件，且記憶深刻。

2.3 優化教學方法

教學是教和學的辯證統一，教學方法的優化包括教的方法和學的方法，二者相互聯系，實現互動式教學。②針對該課程的特點，主要采用了以下教學方法：

2.3.1 導學法

在學習之前，我們誘導學生培養出適合自己的學習方法和可持續發展的學習能力。在講授過程中，以學生為主體，通過導學問題設置及教學內容的轉換，引導學生積極思考，與學生一起探討選材和提高材料性能等方面的辦法。針對工業用鋼的實際應用，組織學生對鋼材料的性能進行討論，提出各自不同的觀點和見解，加深理解，激發學生的創新性思維。課后，我們適當留下一些懸念，讓學生自主查閱相關資料找到答案，在掌握知識擴大視野的同時，培養學生的自學能力。

2.3.2 比較法

我們運用比較法把課程中的概念、材料種類、處理工藝、性能等不易區分的內容聯系起來，通過比較進行講解。如幫助學生把勻晶相圖、共晶相圖、包晶相圖、共析相圖對比起來學習和記憶。鐵碳合金中的特征點、特征線、基本相、組織組成物等，也通過比較其成份、組織形態和性能來區分理解。熱處理中的“四火”用表格形式進行比較，一目了然，便于學生記憶掌握。對于繁多的鋼材種類、牌號等，則用對比表加上實物的形式進行講解。

2.3.3 理論聯系實際法

通過理論聯系實際，把知識直觀化和簡單化，能讓學生直接感受到所學知識的必要性和重要性，既提高了學生的學習興趣和動力，也大大增強了教學的實效性。如在講解金屬材料的種類和應用時，可緊密聯系學生接觸到的自行車的各個零部件和學生們金工實習時所使用的普通車床上典型的各零部件；在講解高分子材料和復合材料時，可聯系學生們比較感興趣的生活用品、運動器材、軍事武器裝備領域的新材料等，以開闊學生的眼界。

3 改革課程的考評方式

能否順利通過所學課程考核是學生們比較關心的問題。傳統的考評方式大多采用課程結束后單一的“一卷定音”模式，學生也往往靠臨時突擊過關，達不到培養目標。因此需要對具有導向作用的課程考評方式進行改革。

我們采用了平時學習考核、實踐能力考核和期末閉卷考核相結合的新模式，每個學生的考核成績由平時成績、實驗成績和期末考試成績三部分組成，分別占總成績的20%、20%和 60%。平時成績由課堂討論、平時作業、小論文等組成，主要考查學生對本課綜合系統知識的掌握和應用所學知識能力，引導和幫助學生閱讀材料學和材料加工應用的中外文獻，讓學生養成平常積累知識的好習慣。實驗考核注重考查學生的實際動手能力和解決實際問題的能力，鍛煉實踐能力和創新能力，使理論教學與實踐教學融為一體。實驗教學中開放實驗室場地，要求學生現場預習，③確保動手機會。期末的閉卷考核時，試題的難易程度適當，試卷內容既突出了課程重點又兼顧了知識面的廣度，有良好的區分度。采用這樣多形式的考評方式，盡量避免 “死記硬背”和“突擊過關”的現象，讓學生真正成為學習的主體，不斷提高自主學習的能動性。

4 結束語

隨著科學技術的發展和各種新材料的不斷涌現，《機械工程材料》教學的內容多且更新較快，老師需要不斷地對該課程的教學內容、教學體系、教學手段和方法、考評模式等多方面進行改革和實踐，以充分調動來自不同專業學生的學習積極性和主動性。在教學中我們深深體會到，應充分發揮學生的主體作用，培養學生的自學能力，將實效性教學的宗旨滲透到教和學的各個環節之中，不斷提高教學質量，讓學生能學懂、會應用，為學生學習后續專業課程和畢業后從事相關產品設計工作奠定堅實的基礎。

注釋

①孫繼兵，丁賀偉，王清周，等.機械工程材料精品課程建設與教學改革的實踐與思考.教學改革與實踐，2010(1).

②賈繼紅，任瑩.“工程材料及機械制造基礎”教學改革研究.科教文匯，2010(6).

③趙漢雨，王棟，李云東.《機械工程材料》實驗教學改革研究.科技創新導報，2010(3).