應用型本科《機械工程材料與熱加工工藝》課程教學改革探索

孫文芳

【摘 要】隨著高等院校教育理念的轉化，對應用型本科教育教學提出了新的要求，各應用型高校課程的教學過程也在發生改變，通過培養學生興趣、提高實踐能力為目的的各種考核方式改革應運而生。本文通過分析影響機械工程材料與加工工藝課程考核方式改革的因素，建立較為完善的課程考核方式改革方案，以達到學生積極、主動學習的目的。通過對教學方法以及評價環節等方面進行改革，達到所需目的。

【關鍵字】機械工程材料;熱加工;教學改革;應用型

中圖分類號： G642 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）03-0076-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.03.030

1 機械工程材料與熱加工工藝課程的重要地位

《機械工程材料與熱加工工藝》是面向機械設計制造及其自動化專業開設的專業基礎課。該課程主要包括兩大內容，即機械工程材料、熱加工工藝。機械工程材料部分主要以介紹機械材料屬性及選材，是保證零件質量的基礎;熱加工部分以介紹材料處理為主，是實現零件使用性能的關鍵手段。該課程從工程材料的基礎理論知識入手，使學生充分掌握工程材料的物理、化學等屬性，充分運用熱加工與材料屬性之間的關系，達到綜合運用所學理論知識，解決生產中從零件使用條件分析到零件合理選材并經過熱處理過程達到合格零件生產的目的。在工科院校機械類專業的課程設置中，該課程屬于專業基礎課，是培養應用型機械類專業人才分析零件失效、零件選材及工藝處理的必修課程。

2 機械工程材料與熱加工工藝課程學習的困難

《機械工程材料與熱加工工藝》課程所涵蓋的內容較多、理論性很強，大多為抽象的傳統的教學方式主要是以灌輸式為主，老師講，學生聽，課堂氣氛沉悶，教學效果差。

機械工程材料與熱加工工藝主要分為四個模塊：一是機械工程材料的屬性、組織結構方面知識;二是常用的機械工程材料在生產生活中的應用;三是機械材料失效分析及材料選用的知識;四是機械工程材料的熱處理方面知識四個模塊。這四個模塊涉及的內容比較抽象，比其他機械結構等方面的知識難理解，學習起來有一定的困難。

該課程各章節的知識面較廣，材料部分的名詞較多，熱加工的工藝方法也較多，若只是死記硬背無法深刻了解材料的性能和成形的具體過程，不但記憶起來困難，等到具體操作時，更無法合理的進行選材，以至于理論與實踐相脫節。可見這門課程對于理論和實踐兩個體系都有很高的要求。

3 機械工程材料與熱加工工藝課程的考核現狀

機械工程材料與熱加工工藝課程現階段的考核考核方式以閉卷考核為主，閉卷考試以試卷命題，考核成績作為考核之一，另一部分為考核平時成績。具體考核成績評定辦法如下：

課程考核成績：平時成績考核（30%）+期末考核成績（70%）。

《機械工程材料與熱加工工藝》課程中需要掌握的內容，具有以下特點：

（1）內容涉及內容比較多，主要包括金屬材料（有色金屬、黑色金屬）、非金屬材料（塑料、陶瓷、復合材料等）、加工工藝（鑄、鍛、焊等工藝）。

（2）理論計算少，課程中多為原理規律和定義。學生備考多采取死記硬背，并且采取這種方式考核的分數難以體現學生的應用能力，無法達到學以致用培養學生實踐能力的目的，這也違背了學習該門課程的初衷。

多所學校的《機械工程材料與熱加工工藝》課程都在進行課程改革，但是該課程的整體建設水平和質量還沒有較為明顯的提高，可以考慮從考核方式方法上做進一步改進，以提高應用能力。

4 考核方式改革分析

課程建設和課程改革在發展的過程中主要包括多種形式的改革，有教學理念的革新，教學模式上的創新，教學體系的改革規劃，教學手段和方法改革，考核方式改革等，這些改革思路是相互關聯的，考核方式改革的方案制定也必須考慮這些之間的銜接性。而這些改革形式中對考核方式改革最為影響的部分則是教學內容，教學模式和手段，教學環節設計。因為首先教學內容的改革，直接決定考核中知識點的分布，教學模式則是在教學環節中調動學生情趣的關鍵手段，這也決定著學生是否愿意并且對這門課感興趣。教學環節的設計，是決定在整個課程建設中是否能夠加入一些其他形式小內容，而這些新設計的教學環節都可以作為課程考核的組成形式。所以確定合理的考核方式改革方案，需要考慮以上關鍵因素，從而形成確實可行并有效的改革體系，而不是各方面相互脫離，憑空想象的進行的考核改革。

其次，有關材料類的創新設計較少。當今社會，國家提倡“大眾創業，萬眾創新”，學校作為安徽省高水平應用型大學建設單位，近年來大力鼓勵全校師生科技創新創業活動，包括大學生創新創業競賽、大學生電子設計競賽、智能車競賽、互聯網+競賽和計算機成圖技術大賽等。而在各種科技創新活動中，材料類設計偏少，在教學中，我們可以把本課程與機械制造課程聯系起來，布置設計零件生產工藝過程的任務，學生通過此設計充分掌握零件從選材到機械加工再到熱處理的過程，并鼓勵能完成零件作品，從而提高學生的動手能力，培養創新思維。

5 機械工程材料與熱加工工藝課程改革方案

5.1 合理規劃教學內容，制定相應的教學計劃，建立一個完整的教學體系

為提高教學質量，增強學生學習的興趣，建立新的在教學體系，重新修訂了機械工程材料的教學計劃安排，在學時分配上對理論和實踐環節做了重新的安排。把原來的8學時實驗穿插到金工實習中去，在金工實習中安排一周讓大家提前了解熱處理和熱加工（鑄、鍛、焊）的相關內容，為將要學習的《機械工程材料與熱加工工藝》課程做準備工作;另外，一個完整機械產品的加工應該包括以下步驟：選材-毛坯成形-機械加工-熱處理-裝配等（熱處理穿插在機械加工過程中），而機械加工在《制造技術基礎》課程中具體介紹，因此在學習完這兩門課之后安排3周的課程設計，該課程設計將這兩門課知識結合起來，制訂一個完整產品生產的工藝規程，這樣也完成了零件完整生產的新的教學體系的建立，具體教學體系安排如表1所示：

5.2 在上述教學體系的建立之上，采用“任務驅動法”教學

結合我校遵循“應用能力培養為先、理論服務于實踐”的原則，在《機械工程材料與熱加工工藝》課程中采用“任務驅動法”的教學模式，通過改革激發學生的自主學習興趣，培養發現問題、分析問題、解決問題的能力。將課程中的理論知識與實踐能力結合起來，進一步滿足應用型人才培養的需要。

考慮前面分析的《機械工程材料及熱加工工藝》課程內容復雜繁瑣、推理性內容少、缺少實踐能力培養的特點，給學生的課程學習帶來了諸多困難，主要體現在由于內容枯燥無味，需要記憶的內容太多，學生死記硬背，不能熟練應用，考試時成績尚可，一旦考試結束后知識點全部遺忘。大多數院校機械類專業在開設此門課程的時候依然采用傳統的教學模式，多為填鴨式教學方法，或只是單純的對考核方式進行考核，不考慮輔助教學內容及教學方法的改革。考核方式改革輔助以教學內容和教學方法的改革可采用“任務驅動法”來完成合理考核。“任務驅動”主要以任務為主線、教師為主導、學生為主體，而具體的體現如下：

（1）任務導入 ? 根據課程大綱要求，通過實例導入，提出任務。選擇一個與當前知識點或者學習要點密切相關的問題作為學習的中心，學生根據這個學習中心找出亟待解決的問題，并設法找到解決問題的思路及解決方案，引導學生主動學習，并在解決問題的過程中掌握相關知識。

（2）教師主導 ? 找到合適的案例用以掌握知識點，在結合實例解決問題的過程中，教師擔任的主要任務是講授相關的知識，并在學生遇到問題時提供解決問題的線索。

（3）學生主體 ? 學生根據任務及已知知識點，通過自主學習或協作學習的方法獲取解決問題的有關信息，再通過教師引導，驗證問題的正確性或者糾正解決問題的方法，最終獲得正確的解決方案，并掌握新的知識點。

5.3 采用任務驅動教學與啟發式教學相結合

任務驅動教學法的實施必須輔助以啟發式教學，啟發式教學的核心是啟發學生的思維，出發點自然從學生出發，教師在教學的過程中根據課程大綱要求，凝練知識點。課程內容的講解，多以問題開始，問題的提出需要緊密貼合知識點。比如在講到金屬材料時，可以引導學生回顧工程訓練中遇到的金屬材料，先拋出問題讓學生思考，鉗工操作時加工的圓鋼是什么材料？此材料為什么可以使用的鋸條和銼刀直接加工？加工出來的錘子是否可以直接使用？為什么？引發學生的思考，并根據問題考慮各 零件的材料。圓鋼是低碳鋼，低碳鋼硬度較低，可以使用硬度較高的鋸條和銼刀進行加工，通過鉗工加工的錘子硬度較低需要通過熱處理才能使用，而鋸條和銼刀的材料是都是碳素工具鋼，一個是T10，另一個是T12，但是T10和T12雖都是工具鋼，又有何不同？隨著一個個問題的提出和解決，使學生的思維更加活躍，枯燥的課程內容也更易掌握。因此，教師在上課之前設計啟發式問題就成為較為重要的一個環節，它決定著課程是否能順利開展及課程教學的實際效果。

5.4 考核方式的具體改革實施

綜上所述，我們已經結合課程考核中的重要影響因素制定了相關內容的改革措施實施，接下來，我們把重點內容放在考核方式的改革落實上。

（1）改進考核的組成結構

隨著新的教學方法的改革應用于實踐當中，該課程的考核方式應進行了相應的調整。第一，我們在相應的章節后面都設置了練習題，隨堂進行測試，并把測試的成績納入期末總成績，也可以考查學生對相應知識點的掌握情況;第二，在主要內容學習結束后，讓學生根據所學內容，結合相關知識，廣泛閱讀資料，自由命題，自主創新案例設計，獨立設計案例內容，撰寫一篇與工程材料及熱加工工藝相關的論文。具體考核內容及比例如下圖1所示：

在改革后的考核方案中，我們加大了學生自主創新設計比例的成績，增強學生自主學習的興趣，充分體現“應用型”的教學理念;同時也可以一定程度上減輕傳統的期末考試前臨時抱佛腳、考前背一背的現象。

（2）改變期末考試中理論題型的分布

在機械工程材料與熱加工工藝的課程考核改革中，根據前期對課程內容的整合情況，我們對期末考試中試卷的題型和相應的比例做了適當的調整，降低客觀題固定答案的比重，利于學生發揮自主學習及解決問題的能力，可以適當的提高學生的卷面得分率。具體的題型改革和比重如圖2所示：

（3）加大過程考核，提高學生學習的主動性

為改善目前這種考前突擊的臨時抱佛腳的備考模式，在課程的學習中，加強過程考核。針對每一章節或者每兩章的學習重點，做好章節考核。并將學生分配小組，根據課程重點給學生布置討論課題，學生以小組為單位進行課下討論，并提交討論結果材料，學生通過共同協作，獲取相關分數，并將考核列入平時成績中。

6 結束語

我們通過對考核方式改革的探索，提出推進過程化教學的思路和方法，提高學生的自主學習能力及協同學習能力，通過考核方式改革的方向，引導教師、學生各司其責，既縮短課堂與學生、社會與學生之間的距離，又推動了應用型高等教育教學質量的提高。

【參考文獻】

[1]丁曉非，謝忠東，施偉，馬先英，武立波.《工程材料及成型技術》課程考核改革的實踐與探索[J].教育教學論壇，2018（33）：176-177.

[2]王嫻.《工程材料與熱處理》課程教學方法初探[J].成才之路，2012（18）：118.

[3]胡會娥，孔小東，李國明，胡裕龍，陳珊，蘇小紅.探究式案例教學模式在《工程材料》課程中的應用[J].教育教學論壇，2017（04）：191-192.