《失效分析》實踐教學的感悟

摘要：作者根據《失效分析》課程的特點，結合哈爾濱理工大學的專業實際，指出該課程應加大實踐教學比例，在實踐教學過程中以工程實例為教材，加強學生實際分析問題、解決問題的能力，加深學生對基礎理論知識的認識。同時教師應加強自身修養，從而切實提高《失效分析》課程的教學質量。

關鍵詞：失效分析；實踐教學；感悟

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）38-0108-02

《失效分析》的教學目的是使學生掌握失效分析的基本概念、失效分析的基本知識和分析方法，培養學生分析和解決實際失效實例的能力，提出預防和改進的措施。《失效分析》是一門多學科交叉的學科，綜合了金屬學、熱加工原理、工藝、測試技術、金屬力學性能等多門學科知識?！妒Х治觥氛n程的教學目的及內容直接決定了其與生產實際緊密結合的特性?！妒Х治觥饭ぷ鲗τ诓牧蠈W科的各專業學生尤其重要。產生構件失效的原因多種多樣，涉及到方方面面，由于工件的機械設計、機械加工、鍛造、鑄造，熱處理工藝的不合理或操作不當都可能引起失效。這不僅會由于責任不清而造成糾紛，也會導致經濟損失，甚至發生人員傷亡事故。因此，復雜的生產實踐要求技術人員除具備生產技術和經驗外，還需具備一些產品《失效分析》方面的技術和經驗。而這些經驗除依靠長期的工作實踐外，另一方面應在學校學習期間通過實踐性教學環節中獲得。金屬材料教研室通過增加實踐教學內容增多了學生接觸實際問題的機會，并切實提高了學生對實際問題的分析和解決能力，從而提高學生的綜合素質和就業競爭力。

一、實踐教學的意義與作用

1.激發學生的興趣。金屬材料專業的《失效分析》是指對失去應有效能的金屬構件進行分析，尋找失效的原因，并提出預防措施所進行的一切技術活動。因此，該課程越來越需要多學科、多方面的交叉與綜合。正是由于材料《失效分析》課程本身的綜合性和復雜性，使學生產生畏難心理，遠離課堂。同時由于該課程被設置在大四第一學期，學生面臨考研及找工作等問題，因此，如何將學生留在課堂成為授課老師最頭疼的問題。而要將學生留在課堂，關鍵是激發學生的興趣。由于《失效分析》課程內容和前幾學期的教學內容有交叉，如果一味的采用課堂照本宣科的教學方式會導致學生的厭煩。通過增加實踐教學所占的比重，在課堂上展示實際的失效的金屬構件，給予學生直觀的感性認識，通過對失效的金屬構件的應用條件及使用過程，吸引學生的注意力，通過旁征博引提高學生的興趣。如將低溫沖擊斷口展示給學生的同時，講授泰坦尼克的失事原因。并不失時機地講授《失效分析》的過程及如何保存試樣等，從而提高學生的基本分析技能。

2.加深對理論內容的理解。傳統的教學知識機械地將理論知識講述給學生，其內容往往不能直接應用于實踐中，且經常乏味無趣，在一定程度上損害了學生學習的積極性和學習效果。由于《失效分析》涉及到多門課程，通過實踐教學加深學生對相關理論知識的理解。在教學過程中引入實際案例，通過師生及學生之間的討論形式，加深學生對該案例所涉及到的理論知識的理解。如在介紹鑄造常見缺陷時，給學生展示具有代表性的鑄造構件的斷口試樣，通過講授鑄件凝固過程，加深學生對相關知識的理解，如鑄造組織、縮孔縮松的形成、偏析的形成機理等。

3.提高分析問題解決問題的能力。知識的多少不等于能力的高低，學生一味地學習書本中抽象的理論知識而忽視實際能力的培養，不僅對自身的發展有巨大的阻礙，而且將來在工作崗位上開展具體的業務也會受到限制。理論知識只有轉化為實踐能力，才能提高學生實際工作中的表現。對于工科學生而言，關鍵是要掌握和提高分析問題和解決問題的能力。在實踐教學中通過引入案例，讓學生自己分析引起失效的原因并提出解決的辦法，在此過程中教師不直接公布答案，而是讓學生自己去觀察、思考和分析，使得枯燥乏味變得生動活潑。在講授鑄造缺陷時，將存在明顯鑄造缺陷的階梯試塊及為解決此類缺陷做制備的一系列改進后的階梯試塊作為教材，首先展示存在明顯鑄造缺陷階梯試塊，讓學生分析其產生的原因，并提出改進的措施。然后再展示其他試塊，讓學生對照分析自己解決措施的有效性。最后展示無缺陷的試塊，并討論原因。

4.促進師生雙向交流，增強教師自身素質。在實踐教學過程中通過討論的形式促進教師與學生、學生與學生之間進行交流。學生通過參與討論不僅可以加深對理論知識的理解，同時增強了分析和解決問題的能力，培養和提高口頭表達的能力。

二、實踐教學在《失效分析》課程中的應用

1.案例的準備。實踐教學的形式多種多樣，可以將學生帶到生產現場；可以設定題目，讓學生自行設計實驗；可以將生產中的實際案例帶入課堂等。由于《失效分析》課程安排在大四，因此案例要能包含課程相關的理論知識。具體案例的分析應做到針對某一問題，有一個深入性分析，不要涉獵太廣，這樣可以使學生鞏固所學的理論知識要點。

2.以課堂討論式為例說明實踐教學的步驟。①呈現資料引出案例。在案例進入討論開始前，教師要將實際失效的構件展示給學生，或通過幻燈片的形式將案例的圖表、生產和使用情況完整地向學生展示出來，使學生對失效構件有個全面的了解。教師陳述完以后，提出供學生討論的話題，開始進行討論。②案例討論階段?？梢宰寣W生自行分組，各組成員間進行討論和分析，得出自己的結論。然后各組提出自己的結論并進行組與組之間的討論。期間，教師可做適當介紹來引導學生，對于一些模糊的認識和錯誤的觀點，教師也不應采取簡單否定的態度，而應引導學生正確分析錯誤的實質及產生錯誤的原因。③訓練和提高學生參與討論的技能。目前，學生中也確實存在不能清晰表達自己觀點的現象。④教師點評與評價。教師在學生討論完以后，應對學生的結論進行點評，并提出自己的觀點。在這一過程中，教師應注意自己的言辭，不應指責學生的不足之處，而應以鼓勵為主，并將正確的分析方法講述給學生。

三、要注意的問題

《失效分析》涉及多門課程，因此需要教師不僅深入掌握《失效分析》教案，還要有扎實的基礎理論功底。同時，由于《失效分析》是一門與工程實踐緊密相關聯的課程，一個沒有較多工程經歷的教師，本身就是與實際脫節的，很難培養出能解決實際問題的學生。這就要求教師在掌握基礎理論知識的同時，能積極參與各個實踐環節。只有這樣教師才能掌握大量的與課程內容相關的發展動態、前沿趨勢和應用現狀，并滲透到相關的章節中去。此外，作為一名優秀的授課教師，還應掌握多種教學方法以提高課堂質量。任何一種教學方法只有進行科學的應用，才能最大限度地發揮其優勢。實踐教學法是教師教學的一種工具、手段，它是要為完成這門課程的教學目的和要求服務的，使用實踐教學法一定要從本專業的培養方案出發，再加上與其他教學方法結合起來應用，最終使該課程的教學達到最佳的效果。

《失效分析》的實踐教學具有科學性強、涉及面廣、任務艱巨的特點，對于《失效分析》的課程改革與建設，尚處在探索階段，在實踐教學的授課內容、授課方式、教材建設、教學方法等方面，還有待進一步深化改革，以培養學生理論聯系實際的學風，增強分析問題、解決問題的能力。

參考文獻：

[1]張雅妮，黃敏，王宇.“材料失效分析”課程的教學感悟[J].人力資源管理，2012，（02）：111.

[2]張磊.金屬材料工程專業實驗教學研究[J].湖南農機，2009，36（3）：85-86.

基金項目：本文是哈爾濱理工大學教改項目（P201000012）；哈爾濱理工大學校級教改重點項目（A201200001）