“機械工程材料”課程教學與考核方法改革探討

賀小偉，李 平，張有強，劉金秀，王 龍，弋曉康

（塔里木大學機械電氣化工程學院，新疆 阿拉爾 843300）

0 引言

“大力推動重點領域突破發展”是《中國制造2025》的9 項戰略任務和重點之一，其中新材料作為重點領域之一，對貫徹“創新驅動、質量為先、綠色發展、結構優化、人才為本”的中國制造發展基本方針至關重要；新材料發展中，“提出以特種金屬功能材料、高性能結構材料、先進非金屬材料為發展重點，研發新材料制備關鍵技術和裝備，高度關注顛覆性新材料對傳統材料的影響，加快基礎材料升級換代”。可見，機械工程材料的發展和研究在我國成為制造業強國進程中起著舉足輕重的作用，契合“中國制造2025”戰略的課程教學和考核方法改革勢在必行。

《機械工程材料》課程是我國各高校機械類、近機械類各專業的一門技術基礎課，是“機械制造課程群”中重要的核心課[1]。《機械工程材料》課程以工程材料的組成（成分）→結構→組織→性能之間的關系及變化規律為主線[2]，培養學生在認知各類工程材料的基礎上學會合理選用材料、掌握提高材料性能的能力，為學習后續專業課程及今后從事材料學研究、機械設計制造和研發打下良好的專業基礎。

本文結合新時代工科建設要求，通過分析當前《機械工程材料》課程教學和考核中存在的問題和不足，對教學和考核方法進行改革措施探索，并實施有效教學，不斷提高學生的學習興趣及積極性，達到人才培養的目標。

1 當前課程教學中存在的問題與不足

1.1 教學實施中重理論輕實踐

《機械工程材料》是一門從實踐中發展起來，又直接為實踐服務的技術基礎課程；但目前在課程教學中以理論講解為主，而實踐參與及實驗環節較少[3]；以筆者所在學校塔里木大學機械電氣化工程學院開設的《機械工程材料》課程為例，該課程教學學時已由原來的56 學時縮減至48 學時，其中理論教學學時為42學時，實驗學時6 學時，且實驗內容均為驗證性實驗，未設置綜合性的實踐教學學時。在42 學時的理論教學中，僅前6 章的教學內容所用學時就占到了81%，且前6 章教學內容中基礎理論微觀、抽象，以定性描述為主，概念性知識多，以王忠老師主編的《機械工程材料》教材（清華大學出版社）為例，僅第一章需要掌握的名詞多達25 個[2]。基礎理論知識多，在教學實施中易于引起浮躁、厭學的情況，實踐教學的缺乏導致理論知識與實踐脫節、理論知識易學易忘、知識內化量減少[4]。

1.2 傳統教學方法不適應新的教學目標

新的教學目標以培養高素質人才、應用型人才為準則，要求學生在獲取基礎知識、基本能力的基礎上，提高自主思考問題、解決問題的能力[5-6]。當前教學方法的關注點仍集中在知識的傳授和研究方面，而對將理論知識應用于工程實際的問題重視程度不夠，沒有突出學生的主體地位，致使學生的工程應用能力較差，獨立分析問題和解決問題的能力欠缺。

隨著科技的不斷發展進步，機械工程材料學科出現了許多新的前沿知識，新材料、新技術、新工藝層出不窮，課程教學中必須重視新內容的引入。針對當前該課程教學內容增多而課時減少的突出問題，必須與時俱進改革教學方法、改進教學策略、創新人才培養模式，建立有效、科學的教學方法。

1.3 課程考核不夠全面

考核既是對學生學習效果的考核，也是對教師教學質量的檢驗，因此考核方式要具有科學性、客觀性、多元性[7]。當前本校該課程的考核以期末成績的卷面分數為主來決定學生的最終成績（圖1），無法真實反應學生的學習水平和學習效果。試卷的內容包括名詞解釋、填空題、選擇題、判斷題和簡答題，其中綜合分析作為一個小題設置在簡答題的最后一題，綜合分析試題偏少。目前的考核方式易形成考前死記硬背、臨時抱拂腳的現象，弱化了對學生自主學習能力、實踐應用能力的培養，沒有為培養高素質應用型人才起到良好的服務作用。

2 教學改進措施

2.1 以培養目標為導向，優化教學內容

針對新的教學要求和培養目標，提出以“夯實基礎、抓住主線、重視實踐”為方針的教學內容優化方法。首先，在基礎理論的教學中，注重運用現代化技術方法（動畫、仿真、錄像、圖片）將抽象的教學內容具體化，便于學生更好理解，充分利用有限的教學學時，提高學生的學習興趣；比如將金屬結晶時晶核形成的兩種方式、典型鐵碳合金的平衡結晶過程中結構和組織的變化、鋼在等溫和連續冷卻時組織轉變等內容做成動畫，使得枯燥的內容變得生動起來。其次，抓住“工程材料的組成（成分）→結構→組織→性能之間的關系及變化規律”這條主線，循序漸進講授基礎理論，并在夯實基礎的同時，注重理論聯系實際；比如，在講解熱處理工藝時，結合各種熱處理工藝的圖片和視頻，加強學生對理論知識的學習。最后，重視實踐教學，增設綜合性的實踐教學學時，增添熱處理實驗器材，圍繞典型機械產品—減速器中各零件如箱體、軸、齒輪等，分組分別開展針對各零件進行結構設計、選擇材料并制定合適的加工方法及工藝路線，完成各零件的制造，培養學生的工程實踐應用能力。

2.2 以學生為中心，改進教學方法

以學生為中心的教育理念決定了教育質量評價的落腳點在于學生能力的提升上，如果學生在學習上收獲有限，就不能證明教育教學質量是高的[8]。改進教學方法旨在提高教學效果和教學質量，針對本課程的特點，在采用互動式教學法、案例教學法的基礎上，引入“翻轉課堂”、線上線下混合式等新的教學方法，依據學習和教學的規律提升學生學習的深度，引導學生由被動接受知識變為主動、積極探索知識，學生的學習興趣得到激發。

采用混合式教學方法，要求教師投入較多的時間，把傳統的課堂講授通過微視頻上線的形式進行前移，讓學生在線學習的基礎上走進課堂，經線下課堂的進一步學習進行查缺補漏，有利于所學知識的鞏固和掌握。該課程采用“翻轉課堂”，教師每章節都選擇一個科學、合理的教學主題，學生通過互聯網學習豐富的在線課程（慕課、微課），自主規劃學習進度、學習節奏，由“被動式學習、書本式學習”向“主動式學習、快樂式學習”轉變，引導學生積極探索解決問題的方法，實現知識和能力的雙提升。

2.3 注重過程考核，優化考核機制

針對當前課程考核不夠全面的情況，提出考核優化方法：將期末成績所占比重下調，在期末考試試題中增加綜合分析題的數量和分值比例；注重過程考核，提高平時成績占比，平時成績重點考察課程參與度、課堂表現、線下學習評價、章節作業成績；驗證性實驗占比不變，增設實踐教學成績。優化后的成績組成如圖2，強化過程考核旨在培養學生自主學習、提高工程實踐的能力。

2.4 以項目為驅動，培養學生的創新能力

積極組織教師擔任大學生創新訓練計劃項目的指導老師，指導學生申報機械工程材料類研究課題，以項目為驅動，培養學生的創新能力。教師在指導過程中，主要就研究思路、設計原則、工藝路線等方面給予方向性意見[9]，具體工作讓學生自行去實踐，充分調動學生學習的積極性和主動性，提高分析問題、解決問題的能力，加強學生創新意識和創新能力的培養和訓練。

3 結語

本文針對《機械工程材料》課程教學現狀，從教學內容、教學方法及考核方式等多方面教學改進進行探索，以持續改進促進教學質量不斷提升。優化教學內容、增加實踐課時、注重過程考核、以項目為驅動，強調學以致用，充分調動學生學習的主觀能動性，培養學生的實踐應用能力。教師在教學中處于主導地位，必須緊跟時代，不斷提高專業知識、個人整體素質水平，為培養出思路開闊、創新意識強、綜合素質高的應用型人才而不斷努力。