《機械工程材料》課程教學探討

王嘉鴻

摘 要： 本文細致分析了機械工程材料的課程特點，以及現代課堂教學現狀和不足，結合教學實踐體會，提出改變教學思想，豐富教學方法，采用分組學習互動、多媒體動畫等多種手段相結合的教學方法，激發學生學習興趣，以此達到強化教學效果的目的。

關鍵詞： 《機械工程材料》 教學現狀 教學方法

《機械工程材料》是機械及近機類專業，材料專業和土木建筑類專業的一門重要專業基礎課[1，2]。本課程從材料的本質出發，介紹了材料的種類、組織結構和性能，以及之間的相互聯系，并對其中涵蓋的理論知識做重要闡述，還介紹了機械零件的失效與選材原則、典型工件的選材及工藝路線設計及工程材料的應用等。實驗內容主要為金相試樣制備及硬度實驗和鐵碳合金平衡組織觀察實驗。通過課程的學習，學生能夠掌握工程材料的分類及應用，了解工程材料的基本理論；能夠根據所學的知識解決工程實際問題；能夠對零件進行材料選擇及熱處理，并且能夠完成零件機械加工工藝路線設計。為學習后續專業課程和從事機械設計及制造工作奠定基礎。

《機械工程材料》課程作為一門專業基礎課，里面涉及多種材料的介紹和分類，如金屬材料、高分子材料、陶瓷材料、復合材料、功能材料等。具有信息量大，概念抽象多，涉及知識點廣，理論性性強的特點。各種材料之間缺乏聯系，彼此之間差異性很大，要求學習過程中有靈活轉變的能力。課程的大量內容都以敘述為主，計算的東西少。各概念、規律大多獨立存在，缺乏推理性，不像數學、物理那樣各知識點都有嚴密的邏輯推導和計算關系，也不像機械制圖那樣直觀。最后，課程實踐性強，與實際生產聯系緊密，試驗課程是必不可少的教學環節，這是學生理解抽象概念，直觀認識微觀組織的重要途徑，與學生畢業后從事的施工工作有非常緊密的聯系。

機械工程材料這門課程屬于學生剛剛接觸到跟自己專業相關的少數幾門課程之一，之前并沒有專業基礎，因此對一些抽象概念在理解上存在困難，如涉及的原子、分子水平的微觀概念很多。特別是與金屬學相關的部分，如晶體結構、晶體缺陷、位錯運動及凝固結晶、相的概念、組織轉變等，這些概念都是微觀和抽象的，學生無法通過推導計算獲得，更無法通過肉眼直接觀察和親身體驗到，有時候需要通過豐富的空間想象力理解。近年來，在課程教學改革的引導下，課時不斷被壓縮，課程內容卻在不斷更新和充實，在巨大的教學任務壓力下，很多課堂教學仍然以灌輸知識為主。為了在規定課時內完成教學任務，老師偏重于課程內容和知識點簡單、孤立地傳授，無暇顧及學生對知識點的掌握情況，也沒有過多時間深入挖掘各知識點的深層內涵，學生運用所學知識解決、分析實際問題的能力缺乏訓練。再加上課程敘述性內容多的特點，如果不注重教學方法，教師授課就很容易陷入平鋪直敘的乏味陳述中。學生在課堂上基本處于被動接受狀態，課程知識的晦澀難懂和課堂氣氛的沉悶，使學生學習很容易就喪失積極性、主動性，教學效率不高，結業考試成績偏低。此外，由于受到總體教育學時計劃安排，學校辦學條件和經費欠缺導致的相關實驗儀器設備短缺等的限制，開設的實驗類型較少，大多屬于驗證性實驗，即學生根據實驗指導老師的講解，按部就班操作即可得到實驗結果，幾乎不需要思考，因此學生對實驗課的投入不夠，缺乏興趣。課堂所學知識不能在實驗中得到加強和深化，喪失實驗存在的意義。以上這些因素如不能正確處理，則勢必降低整體教學質量。我結合多年教學經歷和體會，針對教學現狀暴露出的一些不足[3，4]，積極探索更加有效的教學模式，使學生理解并掌握課本基礎知識的同時，更多地了解和把握本領域研究與發展動向。特提出見解如下：

1.著眼于整體，理清課程的整體脈絡，突出重點。

首先，理清教學思路。本門課程具有信息量大，概念抽象多，涉及知識點廣，理論性強，知識點瑣碎等特點，如何使學生掌握《機械工程材料》課程內容，是目前教師面臨的一個難題。教師必須把握本課程的主線，即以材料的成分、加工工藝、組織結構與性能之間的關系為主線，幫助學生理出知識脈絡，明確課程分為幾個部分，主要介紹哪幾種材料，哪幾種加工工藝等，使學生能整體把握課程學習目的、學習內容、學習要求和方法，做到雜而不亂。這項工作在本課程的緒論部分就應該完成。緒論課上得好壞，直接影響學生對這門課程學習興趣的高低。為了激起學生的好奇心，緒論課上應著重介紹材料及成形技術發展的歷史及最新動態，并結合生活中接觸過的材料進行舉例，使學生意識到材料不僅跟人們的日常生活息息相關，而且高科技的發展也離不開材料科學的發展。

其次，完善教學方法，突出重點。在日常分章節具體知識點教學當中，老師要充分理解教學大綱的要求，在授課過程中利用各種方法教會學生善于歸納、提取和濃縮知識要點，如對概念、材料種類、熱處理工藝、材料性能等相近或相反不容易區分、識記、掌握的內容，可以通過類比法進行講解。要善于將知識點模塊化，便于學生掌握和理解，使學生認識到《機械工程材料》課程中的每種材料學習都有一個知識結構，那就是材料的成分、生產工藝、技術性質、國家和行業標準的規定、試驗檢測方法、應用。學習過程中，應有意識地提醒學生注意知識結構。這樣經過前幾種材料的講授，學生基本就可以形成對知識結構體系的認識和把握能力。本課程信息量大，涉及知識點多，如果眉毛胡子一把抓，勢必給學生的學習帶來巨大負擔。因此，在全面介紹的基礎上，根據教學大綱和教學要求，對教學內容進行整合，以應用為核心，以實用、實際、實效為原則，大膽地刪掉一些過時的、落后于本專業發展的舊的知識，引入材料科學的最新研究成果，及時地、有選擇地補充最新技術標準、規范和規程，使教學內容處于動態優化過程中，做到詳略得當、重點突出。

2.豐富教學手段和方法，培養學生興趣。

教學效果在很大程度上取決于課堂教學。課堂教學效果的強弱，決定了教學質量的高低[1]。提高課堂教學質量的關鍵是激發學生興趣，勾起他們的學習欲望，調動學生的學習主動性和積極性，促使他們生動活潑地學習。

首先，教學重心應該由以教師為中心轉為以學生為中心，充分發揮學生的主觀能動性，改變以往“滿堂灌”的做法，使學生由被動接受知識變為主動獲取知識，提高學生的自學能力。傳統課堂講授法和演示法均以教師為主，學生被動聽講，學生在課堂上自主學習時間不足，學習興趣不濃厚，課堂氣氛沉悶，上課易走神，實踐證明課堂教學效果不佳。為了調動學生學習積極性，可以采用分小組學習方式，即將課堂學生按人數分成若干個學習小組，老師根據教學計劃提出下節課的重點提綱和需要解決的問題，將這些問題分到各組，要求各小組學生課前解決。課上由各小組派代表講解并相互提問，最后老師做總結，并對學生不能解決的問題進行解答。這種方法不但繼承了傳統課堂上提問法的優點，而且提高了課堂學習的效率，使學生參與進來，真正成為課堂的主人。

其次，老師在重難點講解的過程中要引入大量實際案例或生動例子，能幫助學生理解抽象的概念和變化過程，吸引學生的注意力，加深對理論知識的認識，使枯燥的理論知識立體化，有利于學生對知識的記憶和存儲。例如講到熱處理部分時，可以引入“鳥巢建造”的案例。介紹國家體育場用鋼4.8萬噸，使用焊接材料超過2000噸，整個工程沒有一顆螺絲釘和鉚釘，100%全焊鋼結構，所有構件作用力全都由焊縫承擔。分析焊接時的高溫對焊縫附近的熱影響區的微觀組織的影響，從而聯系所講知識在其中的運用和體現。

最后，教師要充分運用現代多媒體技術，使之在課堂教學中發揮重要作用。多媒體圖片、Flash動畫等具有直觀、生動、形象的特點，因此使用多媒體輔助教學是一種較為理想的現代化教學手段。一些微觀、動態的變化過程及狀態，采用傳統的教學方法很難描述清楚。若采用動畫進行動態演示，則可以形象生動地描述變化形態，效果直觀、生動，學生容易記憶，容易理解，可提高課堂的可觀賞性[5]。

3.結語

《機械工程材料》這門課程無論對于老師還是學生都是一個很大的挑戰，如何在有限的課時內，使學生更加容易掌握大綱所要求的知識點，這是一個值得探討的話題。在大綱的指引下，突破傳統理念的束縛，不斷變換教學方法，積極激發學生的學習興趣，敢于創新，大膽地進行探索和實踐，教學效果必定會得到強化。

參考文獻：

[1]張建梅，云介平.加強教學改革，提高《機械工程材料》課堂教學質量[J].考試周刊，2011（5）.

[2]倪衛華，汪中厚.機械工程材料教學方法探討[J].教育教學論壇，2015（9）.

[3]覃海英.機械工程材料課程建設與改革淺議[J].廣西大學學報，2008（9）.

[4]張有強，羅樹麗，周嶺.機械工程材料課程教學探討[J].中國現代教育裝備，2013（3）.

[5]曹霞.機械工程材料課程教學方法探討[J].中國現代教育裝備，2014（11）.