材料連接導(dǎo)論課程的實踐與思考

漢晶 林健 郭福

摘要：本文在材料連接導(dǎo)論課程教學(xué)實踐的基礎(chǔ)上，提出了具體的教學(xué)建議：明確教學(xué)目標(biāo)，因材施教，授人以漁；讓課堂變得生動有趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；理論結(jié)合實際，重視實踐教學(xué)；采取靈活多樣的考試形式，注重中間環(huán)節(jié)的考評。

關(guān)鍵詞：材料連接導(dǎo)論；教學(xué)實踐；教學(xué)建議

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）18-0228-02

目前，社會對復(fù)合型人才的需求日益增加，大學(xué)公共選修課是各高校為了適應(yīng)這一需求，在充分考慮學(xué)生興趣愛好的前提下，學(xué)生自主選擇，教師集中授課的一種教學(xué)方式，是各專業(yè)必修課的有益補充和拓展[1]。北京工業(yè)大學(xué)的材料連接導(dǎo)論課程是材料科學(xué)與工程學(xué)院為全校本科生開設(shè)的一門校選課，每學(xué)年秋季學(xué)期授課，已開設(shè)八年之久。課程內(nèi)容豐富有趣，主要采用多媒體授課的方式，適當(dāng)結(jié)合實驗教學(xué)。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以了解材料連接技術(shù)與工藝的基本內(nèi)容以及相關(guān)的具體應(yīng)用實例，認識到材料連接在實際生活中無處不在，有效提升學(xué)生的材料素養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生對材料科學(xué)的興趣，同時，有效提升學(xué)生的實踐操作能力，引導(dǎo)學(xué)生獨立思考和分析解決問題。為此，結(jié)合2017—1018學(xué)年第一學(xué)期材料連接導(dǎo)論課程的教學(xué)實踐，深入思考，總結(jié)經(jīng)驗。

一、因材施教，授人以漁

教師需要明確授課對象，2017—2018學(xué)年第一學(xué)期選修本課程的各年級本科生共25人次，其中三人為材料科學(xué)與工程專業(yè)的學(xué)生，其余為非材料相關(guān)專業(yè)的學(xué)生。可見，大部分學(xué)生材料專業(yè)基礎(chǔ)知識相對薄弱，因此幫助學(xué)生理清課程思路就顯得尤為重要了，課程主要分為材料和材料連接方法兩大部分，其中，材料部分包括材料的支柱和先導(dǎo)作用、從元素周期表認識材料、鋼鐵材料、微電子領(lǐng)域的材料四部分，材料的連接方法及其原理部分包括機械連接、膠接和焊接。機械連接部分主要介紹螺栓連接和鉚接，膠接部分主要介紹了膠粘劑和涂料，焊接部分主要介紹了固相焊接、熔化焊和釬焊。

教師要引導(dǎo)學(xué)生去思考，在授課過程中讓學(xué)生逐漸認識到，材料的連接方法是在不斷發(fā)展的，早期的金屬塔結(jié)構(gòu)都是鉚接的，早期的鋼框架結(jié)構(gòu)的高層建筑也是鉚接的，后來才逐漸改為更為廉價可靠的焊接。有的時候不是某些連接方法做不了，而是要選擇最佳的連接方法，達到最佳的效果。材料也是在不斷發(fā)展的，我們可以引導(dǎo)學(xué)生想象一個世界，那里最高可以居住的建筑只有30米，最長的橋梁只有100米，想象一個沒有汽車、火車或者鉆油井的世界，那就是一個沒有鋼鐵的世界。可見，表面上司空見慣的、習(xí)以為常的東西，例如：摩天大樓、橋梁、汽車、高鐵，大家體驗這些激動人心的創(chuàng)意，享受這些現(xiàn)代化成果的同時，是否想到這其中有大量的材料問題，有大量材料高新技術(shù)的問題，創(chuàng)新也必須在這個方向上著眼，無論材料還是工藝，存在大量創(chuàng)新的課題。教師可以通過引導(dǎo)學(xué)生獨立思考，提高學(xué)生的邏輯思維能力和綜合素質(zhì)。

二、使課堂生動有趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

課堂上遇到問題，教師要與學(xué)生互動，鼓勵學(xué)生表達看法。例如，材料的支柱和先導(dǎo)作用包括以下四個方面：（1）材料的定義、分類和選材標(biāo)準(zhǔn)；（2）材料的作用：材料是社會進步的標(biāo)志，人類文明的根基，產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，創(chuàng)新的源泉，國家核心競爭力的體現(xiàn)；（3）材料科學(xué)與工程學(xué)科的定義和學(xué)科特點，這里涉及到“材料科學(xué)與工程四要素”這一重點概念；（4）材料和創(chuàng)新的關(guān)系。

教師在講解材料的第一個作用——材料是人類社會進步的標(biāo)志的過程中，提出問題：從舊石器時代到新石器時代、陶器時代、青銅器時代、鐵器時代，都是以材料為這個時代命名，這說明了什么問題？說明材料在人類社會進步過程中具有標(biāo)志性的作用。比如說，什么是舊石器時代？什么是新石器時代？標(biāo)志分別是什么？大概的分界線在什么年代？所謂新石器時代，就是經(jīng)過人類有目的做的加工的石器，出現(xiàn)了這種石器，人類就進入了新石器時代。在講解新石器時代的過程中列舉了收藏于浙江省博物館的河姆渡文化石斧、河姆渡文化骨針、良渚文化神人獸面紋玉鉞、良渚出土玉琮王等著名文物，并指出它們的區(qū)別與聯(lián)系，引發(fā)學(xué)生的獨立思考，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

教師在介紹陶器時代時指出：陶器在人類文明進步過程中的作用非同小可，陶器是人類第一次按照意愿靠自然的原料加工出來的一種物件，并引導(dǎo)學(xué)生想象：一次大雨過后，古人在泥地里走出很多腳印，然后發(fā)生了一場山火，古人發(fā)現(xiàn)泥腳印可以盛水，這應(yīng)該就是陶器時代最早的開始。而出土文物中的陶器很多，包括收藏于陜西歷史博物館的秦彩繪跪射俑和三彩載樂駱駝俑，收藏于哈佛大學(xué)博物館的唐朝彩塑供養(yǎng)菩薩，收藏于中國國家博物館的唐代陶駱駝載樂舞三彩俑。通過將課程內(nèi)容與材料連接的應(yīng)用實例相結(jié)合，使課堂變得生動有趣，有效地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。

三、理論結(jié)合實際，重視實踐教學(xué)

教師在授課過程中要重視理論結(jié)合實際。例如，將釬焊理論與半導(dǎo)體器件的實際應(yīng)用相結(jié)合，深入淺出，引導(dǎo)學(xué)生認識到：硅材料是90%以上半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)，而硅材料來源于本身并不起眼的二氧化硅，由此，通過理論與實例的結(jié)合，自然而然地得出了結(jié)論：材料科學(xué)與工程可以點石成金，化腐朽為神奇。

教師講解隱形無人駕駛機部分，讓學(xué)生明確飛機本身離不開復(fù)合材料、半導(dǎo)體材料、高精度GPS模塊和大容量電池等。而美國“福特號”航母采用的“全天候電子助降系統(tǒng)”彈射并且降落無人駕駛機的過程除了電磁彈射技術(shù)以外，還應(yīng)用到了一系列尖端科技：高精度雷達技術(shù)、電子計算機技術(shù)、遙測導(dǎo)航技術(shù)、微波通訊技術(shù)和微電子技術(shù)等。通過理論與實際的結(jié)合，引發(fā)了學(xué)生的興趣，加深了學(xué)生對知識的理解。

四、采取靈活多樣的考試形式，注重中間環(huán)節(jié)考評

考試的形式不拘泥于閉卷考試或上交大作業(yè)，更加側(cè)重中間環(huán)節(jié)的考評，將25名學(xué)生分成5個小組，針對不同專題進行分組討論。本學(xué)期的5個議題分別為：（1）試指出“劍橋橋梁進步史”中每種代表性橋梁所使用的材料和連接方法；（2）試從材料角度解釋“9·11”世貿(mào)大廈垮塌事件和“3·11”福島核電站事故；（3）試將材料科學(xué)與工程四面體應(yīng)用于布加迪奇戎汽車；（4）試論述“新材料是國家核心競爭力的體現(xiàn)”；（5）試論述“材料是文明社會進步的標(biāo)志”，并說明材料如何伴隨人類走過漫長的歲月。5個議題涵蓋了材料連接導(dǎo)論課程的各個方面，要求學(xué)生把學(xué)到的材料連接知識融會貫通，使學(xué)生有針對性地開展閱讀活動，活學(xué)活用，學(xué)以致用，同時，也提高了學(xué)生的協(xié)同合作能力、邏輯思維能力以及綜合素質(zhì)。另外，教師在分組的過程中格外注意將相同專業(yè)、相同年級的學(xué)生分到不同小組，有效避免了相同專業(yè)、相同年級學(xué)生思路和思維方式的一致性。此外，教師在課程伊始便給全部學(xué)生提供了課程整個學(xué)期的日程表，包括何時進行分組討論，何時進行課堂討論，何時進行口試。使課程檔案的作用不僅僅局限于教務(wù)處的檢查，還能有效幫助學(xué)生了解課程進度。

五、結(jié)語

在材料連接導(dǎo)論課程的教學(xué)實踐基礎(chǔ)上，結(jié)合課程的教學(xué)大綱，針對課程內(nèi)容和授課方式提出了具體的教學(xué)建議：教師要明確教學(xué)目標(biāo)，因材施教，授人以漁；讓課堂變得生動有趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；理論結(jié)合實際，重視實踐教學(xué)；采取靈活多樣的考試形式，期末考試不拘泥于閉卷考試，注重中間環(huán)節(jié)的考評。學(xué)生在收獲知識的同時，其思維變得更為發(fā)散，想象力變得更為豐富，獨立思考和分析解決問題的能力得到大幅提高，并取得了良好的教學(xué)效果。

參考文獻：

[1]梁興連，操良平，羅江華.在線討論變革高校公選課學(xué)習(xí)模式的實證研究[J].現(xiàn)代教育管理，2016，（7）：99-103.