工程材料課程教學改革研究

摘要：工程材料是機械類和近機類專業必修的一門學科基礎課。本文在分析了工程材料課程特點的基礎上，提出了相應的教學體系調整措施，并在教學內容、教學方法和學習評價方法等多方面進行了改革和創新。由此可提高學生的學習效率，培養出面向實際的應用型人才。

關鍵詞：工程材料；教學改革；應用型人才

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A？搖 文章編號：1674-9324（2013）18-0020-02

機械工程材料是機械類和近機類專業的必修學科基礎課。對學生而言，課程概念抽象，術語繁多，內容相對分散，學習難度大。如何使學生有效掌握課程重要知識點，是授課教師的一個重要課題。為此，需要調整工程材料課程的教學體系，從教學內容、教學方法和學習評價方法等多方面加以改革。

一、教學體系調整

現有工程材料課程與其他專業課程銜接不夠，有部分教學內容重復。如工程材料的《鑄鐵》章節和金屬工藝學部分重疊，需從專業培養方案上溝通并合理調整。課程體系改革的原則要堅持“厚基礎、寬口徑、反應現代、融入前沿、綜合交叉、注重實踐”。保證適度的材料基礎理論知識，突出工程材料的應用和加工工藝方法，加強實驗和實訓等實踐性教學環節。處理好課程之間的銜接、分工和配合。避免教學內容的重復和知識點遺漏，以達到整體優化的目的。

二、教學內容優化

工程材料課程以培養應用型人才為目標，所以教學內容上適當進行整合和優化。以各專業培養目標為導向，精心組織相應專業對應的工程材料課件。適當簡化課程中過于深奧的理論知識點，簡化復雜的公式推導，如晶向和晶面指數的確定和標識可簡化講解。要保證教學內容的基礎性、實用性和先進性。材料的強度、硬度和塑性、韌性之間的此消彼長的關系是基礎性的知識點。從實用性的角度看，工藝部分對機械和近機類學生非常重要，重點講解。如何選用適合材料，并制定符合條件的熱處理工藝流程。熱處理章節同樣非常重要，使學生真正理解如何在不改變材料化學成分的前提下改變材料的性能。為保證學生能接受到工程材料學科的前沿科技，在課堂上要增加對工程材料新工藝和新材料的介紹。如生物醫用材料、納米材料等新型功能材料可簡要介紹其性能和應用。同時隨著科技的進步和國際化進程的推進，很多國家標準進行了合并或修訂。在教學過程中必須及時對改動部分及時更新。如金屬力學性能試驗標準中的拉伸試驗標準、硬度試驗標準有所變動；金屬材料中鋼分類標準、具體鋼牌號的標準等都發生了變動。

三、教學方法提高

1.理論與實踐結合。從出土的越王勾踐劍能鋒利到割斷頭發，引出功能梯度材料；從古代的銅鏡提到錫青銅；從磁懸浮列車講到超導材料。如此結合，學生從一個興趣點進入學習，對知識點掌握的就非常牢固。

2.自然科學與人文科學結合。人類的社會經驗、生活哲理是在生活實踐中體會總結出來的，但卻與自然科學有著異曲同工之處。例如，我們在講解材料結構中發現，在自然界中絕對沒有完美無缺的材料，因此，也使人類能夠通過熱處理、塑性變化、添加合金元素等來改變原有材料的性能。就此，我們在課堂上引導學生，做人不要自卑，因為每個人生下來不可能全知也做不到完美，我們才有可塑性。通過了解追求強度、硬度就不可能保證塑韌性，讓學生懂得人生也要學會取舍。在課堂上把人文科學與自然科學有機結合，讓學生有切身體會，學起來不會感到陌生和枯燥。

3.多媒體與板書結合。現在的教學即不應該完全是傳統的板書教學，也不該是純粹的多媒體教學。而應該是結合課程特點的兩者有機結合。多媒體課件的設計和制作要參照美國當代教育學家Merrill倡導的首要教學原理的五星教學標準。在課件的設計過程中，知識點的內容劃分和設計上要注重關聯性、邏輯性。頁面設置避免格局和字體過于花哨。準確適當地運用flash動畫、視頻錄像、圖表等，少量的文字注釋要起到畫龍點睛作用。

4.實驗環節創新。工程材料課本身是一門實踐性和應用性都極強的課程。實踐教學是理論和實踐聯系的橋梁。本課程的實驗部分為鐵碳合金平衡組織的觀察、硬度測定、碳鋼的熱處理。合金鋼和鑄鐵有色合金組織顯微觀察、金相顯微組織試樣制備為選作實驗。實驗時學生被動在教師的指導下按照實驗步驟完成實驗過程。不能通過實驗深刻理解材料的成分、組織和力學性能與熱處理工藝之間的內在聯系。為此，本文提出改進工程材料實驗教學內容。將實驗內容設置為必做基本實驗、選作綜合實驗和演示實驗三部分。金相顯微組織試樣制備和硬度測定為必做實驗。目的是培養學生的動手能力和實驗技能，掌握本課程的基本內容，為綜合實驗打下必備的實驗基礎；碳鋼的熱處理為學生的選作實驗，學生可在一定范圍內自選工程材料自主制定熱處理工藝實驗方案。在教師的指導下討論確定實施方案并完成實驗。綜合性實驗可極大地提高學生學習主觀能動性，激發其創新意識，培養他們的創新能力。鐵碳合金平衡組織、合金鋼和鑄鐵有色合金組織顯微觀察為演示實驗。學生通過顯微鏡觀察金相組織，進一步認證組織結構的表象和內部的關系。

5.網絡教學平臺建設。網絡教學的教學模式可以實現人機互動，師生互動。使學生減少學習壓力，自主安排學習時間。解除時空束縛，拓展課堂空間，開闊思維方式。形成課堂教學、試驗、自主學習及復習的開放、靈活的教學環境。具有推動教學改革、提高教學質量的重要意義。

四、學習評價方法改進

改變以往工程材料課程考核集中在期末，一卷定成績的古老方法。在學習評價方法上做了如下改革。課堂提問10分、作業10分、試驗30分、開卷考試30分（主要考察學生查詢金屬手冊獲得不同工程材料牌號與性能及對應工藝的能力）、報告20分（通過查詢文獻總結出自己感興趣的一種材料，表達清楚其材料特性及應用前景）。實踐證明這種考核方式的改進很受學生歡迎。學生學習壓力降低，學習效果反而上升，學習主動性極大地增強。

工程材料作為機械和近機類專業的主要學科基礎課，在工科院校課程設置中一直占有重要的地位。本文從課程體系調整出發，分別在教學內容、教學方法和考核方式等多方面加以改進和創新。以期培養出面向實際的應用型人才。

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基金項目：遼寧省教育廳教學改革項目“面向應用型創新人才培養的機械設計系列特色課程改革的研究與實踐”

作者簡介：潘穎（1977-），女，黑龍江省雙鴨山人，講師，博士學位。研究方向為納米材料、基礎工業工程、精益生產等。