汽車類專業《工程材料》教學方法探索

李敏　楊慧　韓敬華

摘要：針對《工程材料》具有概念性強、實踐性強、連貫性強及抽象性強等課程特點，尤其授課對象為汽車類各專業學生時其課程特點尤為突出。本文以充分調動學生積極性為目的，以改變傳統的枯燥授課方式為途徑，結合作者教學經驗從團隊合作式教學、多媒體教學、學生參與教學、案例驅動式教學及感情交流等方面進行了教學方法改革。實踐結果表明，該教學方式能夠充分調動學生學習的積極性，鼓勵學生參與到課堂教學過程中來，培養了學生自學能力及獨立思考能力，提高了教學效果。

關鍵詞：工程材料；教學方法；案例驅動式；教學改革

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）04-0177-02

《工程材料》是我校機械類、材料類及汽車類各專業必修的一門專業基礎課，本課程要求學生獲得有關工程材料的基本理論和基礎知識，掌握常用工程材料成分—組織—性能—工藝之間的一般規律；并具有根據機械零件的服役和失效形式，合理選用工程材料的初步能力，根據實際生產需要確定熱處理工藝的能力[1]。它既是引導機械類和近機類專業學生進入專業領域、掌握基本原理的理論課程，也是培養學生具有自學能力、獨立分析能力的綜合訓練課程[2]?！豆こ滩牧稀穫鹘y的教學方式多是由課堂講授和基礎實驗組成，由于其內容多而抽象且具有較強的理論性，學生的實踐感知少，因而教學效果不是很理想。根據汽車類專業特點及對學生能力培養要求，對課程中材料晶體結構、材料組織與性能之間關系機理等理論性知識要求較低，但是對于材料分類及選材并根據應用制定相應的熱處理工藝要求較高。在短短的32學時課程學習過程中不能充分了解工程材料與本專業的關系，甚至意識不到工程材料在汽車領域的重要性。學生普遍認為這門課太過抽象，難以理解，學習時枯燥乏味，是一門較難的課程，學習積極性較低。針對教學過程中存在的問題，為充分調動學生學習的積極性和課堂參與性，在傳統授課基礎上采用團隊案例驅動式教學、合作式教學、多媒體教學、學生參與教學及感情交流等多種教學方式，收到了較好的教學效果。

一、案例驅動式教學

針對授課學生年級較低，專業知識掌握較少，對于初步接觸專業基礎課學生學習積極性不高等特點，在教學的過程中引入案例式教學。包括案例問題、案例引入、案例所涉及的課程內容、案例分析等四部分。案例主要來自汽車各結構用常規材料選材和熱處理工藝制定、汽車工業轉型中新材料的助力作用及環保材料在汽車綠色制造中的應用。在課程安排的后半部分，在學生對基本知識有了初步掌握的基礎上引入車用新型材料前沿，如新型鎂合金材料或碳纖維及其前沿復合材料等。每一個案例問題首先提出一個工程或實際生活中所常見的問題，引入部分則指出案例問題所含的核心內容，引入部分后面的內容則是解決案例問題所需的工程材料的知識。舉例如下。

案例：汽車半軸選材及制定相應的熱處理工藝，如圖1所示。

選材：優質碳素結構鋼，如45鋼。

熱處理工藝：毛坯件—鍛造—預備熱處理—粗加工—最終熱處理—精加工。

案例分析：汽車半軸也叫驅動橋。半軸是差速器與驅動輪之間傳遞扭矩的實心軸，其內端一般通過花鍵與半軸齒輪連接，外端與輪轂連接。其支承結構簡單、成本低，因而被廣泛用于反力彎矩較小的各類轎車上。因此在選材上一般選用常用的性價比較高的優質碳素結構鋼，如45鋼。根據汽車半軸的作用及其對性能特點的要求，在預備熱處理工序中選用正火處理以保證較高的強度及良好的切削加工性能，最終熱處理選擇軸類常用的熱處理工藝調質（淬火+高溫回火）處理，以保證其具有優良的綜合力學性能。

通過此案例學習，能夠讓學生在充分掌握汽車半軸工作原理的基礎上，學習如何選材，根據其力學性能要求掌握熱處理工藝的制定。案例式教學同樣對教師提出了更高的要求，教師在課前應做好周詳的準備，必須明確教學目標。課堂設計要科學嚴謹，使課堂教學緊緊圍繞主題，并要注意啟發學生思維，起到激發學生興趣，引導學生掌握較為全面的知識量，調動學生學習積極性。

二、團隊合作式教學

《工程材料》作為汽車類專業必修的一門重要專業基礎課，在我校授課年級主要為大一下學期，是引導其進入專業領域、掌握基本原理的理論課程，也是培養學生具有自學能力、獨立分析能力的綜合訓練課程。只依靠授課教師“講課”是遠遠不夠的，需要精心設計課堂，實現學生的積極參與。經過課題組多年的教學及實踐經驗，團隊合作式教學方式具有良好的教學效果。即授課時將學生自由組合成若干個學習小組，推選自己的組長，并給自己的團隊起名字。上課采用小組競賽積分制，任何有利于課程學習的行為表現都可以積分，并精心設計許多教學環節，學生自己動手制作教具，主動設置學習問題，討論交流學習心得，設定短期以及長遠的目標。實踐下來可培養學生的學習興趣，有利于培養學生團隊合作能力及能夠在交叉學科背景下的團隊中承擔個體、團隊成員以及負責人的角色。

三、多媒體教學

多媒體教學能夠將較為抽象的理論知識以視頻或動畫模擬的形式形象生動地表達出來。在本課程中，諸如原子排列方式、合金中相的分布、微觀組織形貌等內容只依靠教師以“講課”的形式教授，學生理解較為困難。以某種常見合金為載體，將電鏡下觀察到的相組成、分布及微觀組織形貌以多媒體形式直觀展現出來，可以大大減小知識的難度，加深印象，增強記憶。例如，金屬塑性變形章節講解中，對于塑性變形過程中位錯的移動同學們覺得非常抽象，運用多媒體可以將實際的位錯運動以動畫模擬形式展現，使這一非常難以想象的抽象概念生動化，并將單調、呆板的講解趣味化、靈活化，有利于同學們理解。

四、學生參與式教學

教學是一個學生和老師互動的雙邊過程，學生參與到教學中來能夠有效提高學習興趣。本課程分為金屬材料的機械性能、金屬學、熱處理原理及工藝、工程材料及材料選擇五部分。在每一部分內容中以“項目式”形式設置關于材料與汽車關系的問題，在授課過程中預留出10-15分鐘時間讓學生站到講臺上針對此項目講解。學生為了能夠清晰、準確地表達自己的觀點，闡述自己的見解，需要對所學知識加以理解、分析、歸納、綜合，并將其應用到所學專業之中。由于學生所學專業知識較少，就需要在講好每一個項目的基礎上翻閱較多的參考資料，以充實他們的知識面。在其學習工程材料及查閱參考文獻的同時，思維活動總是處在積極活躍及思考全面的狀態，有利于提高學生的思維能力和學習的積極性；另外，由于我校為師范類院校，學生畢業后大部分是到各類高校、高職、中職學校當教師，要求學生具有一定的口才，能給其他人講清楚自己要表達的內容。通過學生參與式教學，在培養學生掌握理論知識的基礎上盡可能地培養學生的師范性。

五、感情交流

為了營造良好的課堂氛圍，建立相互信任的師生關系，需要師生間多進行課上、課間及課外的情感交流。大學一年級正處于專業迷茫期，師生間良好及活躍的課堂氛圍對于構建學習興趣和產生學習動機具有積極的促進作用。作者在第一節緒論課時以工程材料種類進行分類，將汽車進行分割，邀請同學以自己專業為基準對汽車進行介紹，進而進入到工程材料這門課的主題。除此之外，利用課間走入學生之中，聊大家感興趣的話題，比如：為什么選擇自己的專業、考研問題、最新上市的車型、汽車用的先進材料等，通過交流能夠營造良好的師生關系，使學生對本課程甚至自己所學專業有一定的了解，有利于促進課堂教學的活躍性，提高教學效果。

六、總結

針對汽車類專業特點，在傳統的授課方式基礎上綜合采用案例驅動式教學、團隊合作式教學、多媒體教學、學生參與式教學及感情交流等教學方式，使授課效果生動形象，清晰易懂，能吸引學生的注意力，培養學生的學習興趣，取得良好的教學效果，提高了教學質量。

參考文獻：

[1]戴枝榮，張明遠.工程材料[M].北京：高等教育出版社，2014.

[2]王章忠，張祖鳳.《工程材料》課程的改革與實踐[J].大學教育科學，2004，（1）：57-59.endprint