高麗+宋秋紅+袁軍亭+李永國

摘要：本文通過對(duì)《工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)》課程性質(zhì)和特點(diǎn)的分析，提出了課程改革的思路和做法。重視教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化，改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法，靈活多樣地利用多種教學(xué)手段，新增設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和進(jìn)行考核方式的改革。通過上述的改革和創(chuàng)新，提高了教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：工程材料；教學(xué)改革；機(jī)械制造

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）15-0074-02

一、引言

《工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)》是上海海洋大學(xué)工程學(xué)院為機(jī)械類專業(yè)開設(shè)的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，該門課是從基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向?qū)I(yè)課學(xué)習(xí)的橋梁。它的任務(wù)是使學(xué)生了解和掌握各種金屬材料的內(nèi)部組織與性能之間的關(guān)系，金屬材料的強(qiáng)化方法（尤其是熱處理強(qiáng)化）以及各類金屬材料的選用原則及注意事項(xiàng)。研究常用機(jī)械零件的制造方法及選擇材料、制造毛坯直到加工出零件的綜合性課程。該課程的特點(diǎn)是內(nèi)容繁雜、原理規(guī)律多、術(shù)語概念多。學(xué)生普遍感到枯燥無味、難以掌握。同時(shí)，有限的學(xué)時(shí)和繁多的課程內(nèi)容形成強(qiáng)烈反差，給教學(xué)帶來困難。學(xué)生普遍反映課堂信息量大，課后難以及時(shí)消化，尤其對(duì)一些較復(fù)雜，有一定難度的問題更是難以理解和掌握，影響了學(xué)習(xí)興趣[1-5]。通過對(duì)《工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)》課程性質(zhì)和特點(diǎn)的分析，并結(jié)合本人多年的教學(xué)實(shí)踐，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和考核方式等方面進(jìn)行改革和創(chuàng)新，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性有了較大提高，能更好地掌握、理解該課程，課程改革取得了初步效果。

二、課程建設(shè)的改革

1.優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。我校所開設(shè)的《工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)》課程總共64學(xué)時(shí)，其中課堂授課56學(xué)時(shí)，內(nèi)容知識(shí)面廣。由于教學(xué)課時(shí)有限，必須在教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行整合優(yōu)化，突出一個(gè)主線教學(xué)。整個(gè)教學(xué)內(nèi)容以金屬材料的成分、工藝、組織結(jié)構(gòu)、性能、選材及應(yīng)用為主線，層層展開，由淺入深，循序漸進(jìn)。既保證了學(xué)科知識(shí)的系統(tǒng)性和完整性，也突出了知識(shí)的實(shí)踐性。重點(diǎn)講解主要的原理規(guī)律和概念定義，比如工程材料的力學(xué)性能、常見純金屬的晶體結(jié)構(gòu)，合金的相結(jié)構(gòu)及鐵碳合金相圖、塑形變形以及回復(fù)和再結(jié)晶，熱處理原理和熱處理工藝等。此外，進(jìn)一步增加了與實(shí)際生產(chǎn)相聯(lián)系的知識(shí)點(diǎn)的講解。例如：第九章“工程材料的選用及機(jī)械零件毛坯的選擇”中，重點(diǎn)講解了齒輪類（汽車、拖拉機(jī)齒輪，機(jī)床變速箱齒輪），軸類零件（車床主軸、鏜床主軸和內(nèi)燃機(jī)曲軸等）材料的選擇和熱處理工藝路線的設(shè)計(jì)，以及熱處理后所獲得的組織。對(duì)于一些抽象難以理解的知識(shí)點(diǎn)做到弱化處理，例如常見金屬晶格密排面和密排方向的確定。同時(shí)，給學(xué)生介紹了與高新技術(shù)或產(chǎn)業(yè)有關(guān)的新材料、新工藝及新技術(shù)等先進(jìn)知識(shí)。例如汽車、飛機(jī)中常用的超高強(qiáng)度鋼，航空、航天領(lǐng)域常用的鈦合金及鎂合金，同時(shí)引入一些功能材料，如超導(dǎo)材料、減震材料、傳感器用敏感材料、新型磁驅(qū)動(dòng)形狀記憶合金材料等。

2.教學(xué)方法的改革。傳統(tǒng)的教學(xué)方法是以教師、書本、課堂為中心的應(yīng)試教學(xué)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中主動(dòng)性不高、學(xué)習(xí)效果差。因此，在教學(xué)中應(yīng)改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法，采用啟發(fā)式、導(dǎo)入式、討論式、案例式等多種形式的教學(xué)方法去引導(dǎo)學(xué)生思考分析各類問題，使學(xué)生由被動(dòng)地單向接受知識(shí)轉(zhuǎn)為主動(dòng)地探索知識(shí)，在教學(xué)過程中可預(yù)先設(shè)置一些問題，引導(dǎo)學(xué)生積極思考和學(xué)習(xí)，通過列舉貼近生活的具體案例來講述教學(xué)內(nèi)容。例如，在講授金屬的塑性變形時(shí)，可以先問學(xué)生“金屬鋅、銅、鎂哪個(gè)塑性更好，為什么？”在講解金屬的加工硬化時(shí)，可以問學(xué)生“為什么室溫下反復(fù)彎折鋼絲，會(huì)越彎越硬？”學(xué)生經(jīng)過討論，產(chǎn)生疑問，帶著問題聽取老師講授基本原理更加專注，更認(rèn)真。講課時(shí)，經(jīng)常采取啟發(fā)式教學(xué)，給學(xué)生思考的空間，再加以引導(dǎo)，加深了學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)的理解。比如當(dāng)講解金屬?zèng)_擊韌性這個(gè)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，可詢問學(xué)生巨輪“泰坦尼克號(hào)”是如何沉沒的。大部分學(xué)生對(duì)電影“泰坦尼克號(hào)”都很熟悉，當(dāng)大家眾說紛紜時(shí)，老師從材料學(xué)角度去科學(xué)分析并給出結(jié)論，學(xué)生們很感興趣。案例式教學(xué)特別是靈活多變地引用學(xué)生們所熟悉的實(shí)例，能把所學(xué)知識(shí)實(shí)用化，在快樂中學(xué)習(xí)，大大激發(fā)了學(xué)生們求知欲望。另外，本課程增加了兩節(jié)討論課，分別在鐵碳相圖和鋼的熱處理課程講完以后進(jìn)行，給學(xué)生預(yù)先準(zhǔn)備八個(gè)討論題目，以班為單位進(jìn)行討論，每個(gè)題目討論完畢及整個(gè)討論課結(jié)束時(shí)，老師及時(shí)總結(jié)，學(xué)生普遍反映良好。

3.充分利用教學(xué)手段，提高教學(xué)效果。對(duì)于《工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)》這門課程，基本原理非常抽象，如果僅采用傳統(tǒng)的板書教學(xué)，學(xué)生難以理解。此時(shí)，豐富多樣的多媒體教學(xué)正好彌補(bǔ)了這個(gè)缺憾。大量圖片、動(dòng)畫以及視頻等教學(xué)資源的運(yùn)用，使得本來晦澀難懂的內(nèi)容，變得形象、生動(dòng)，便于學(xué)生理解，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。例如線缺陷主要包括刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)，由于位錯(cuò)理解起來很抽象，通過三維造型軟件建立模型，通過模型演示其位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。主要包括兩種位錯(cuò)的立體圖，前視圖和俯視圖，這樣學(xué)生能更好理解。又例如講解勻晶相圖時(shí)，合金結(jié)晶過程中，隨著溫度的變化，液相和固相除了數(shù)量的變化外，液相的成分沿著液相線在變，固相的成分沿著固相線在變。教課書上僅有一張圖片，學(xué)生較難理解?，F(xiàn)通過ppt動(dòng)畫演示，學(xué)生反映較好。再如講解鑄造、鍛壓和焊接這三章時(shí)，介紹新型生產(chǎn)方法，僅有文字簡單介紹，較難理解。對(duì)于機(jī)制專業(yè)的學(xué)生，了解最新的熱加工的各種方法是十分必要的。通過網(wǎng)上搜索和各種培訓(xùn)，收集到許多相關(guān)視頻。上課時(shí)除了老師的講解外，相關(guān)視頻的播放，更加形象和生動(dòng)。采用多媒體手段進(jìn)行教學(xué)，雖然比較直觀生動(dòng)，但最大的缺點(diǎn)在于授課進(jìn)度較快，學(xué)生只是表層的快速瀏覽，其實(shí)并未真正理解掌握。因此，傳統(tǒng)的板書教學(xué)在該門課中仍然起到了非常重要的作用，在某些章節(jié)還有一定比例的增加，板書起到了提綱挈領(lǐng)的作用。對(duì)于每堂課的重點(diǎn)、難點(diǎn)仍然采用板書形式。傳統(tǒng)的板書和多媒體教學(xué)是個(gè)相輔相成的關(guān)系，現(xiàn)代與傳統(tǒng)教學(xué)手段有機(jī)結(jié)合，互相補(bǔ)充，才能有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率，提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

4.新增設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。以往《工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)》課程所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目大多是驗(yàn)證性的，例如鐵碳合金平衡組織觀察、鑄鐵組織觀察等。課堂上學(xué)生只是簡單的觀察和驗(yàn)證，不能發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，學(xué)習(xí)積極性差，不利于科學(xué)思維的培養(yǎng)。為了克服這些缺點(diǎn)，本次課程改革在課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，增加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比例。學(xué)生根據(jù)題目可以自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。本課程新增設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為：不同鋼種熱處理工藝路線設(shè)計(jì)和顯微組織觀察?？蛇x題目為“彈簧鋼熱處理工藝路線設(shè)計(jì)和顯微組織觀察”、“碳素工具鋼熱處理工藝路線設(shè)計(jì)和顯微組織觀察”、“高碳鋼熱處理工藝路線設(shè)計(jì)和顯微組織觀察”。主要內(nèi)容包括：通過分析每個(gè)鋼種的工況條件和失效方式，根據(jù)所學(xué)理論知識(shí)并查閱相關(guān)資料，設(shè)計(jì)合理正確的熱處理工藝路線，并將熱處理后的試樣，進(jìn)行金相試樣的制備并進(jìn)行光學(xué)顯微組織的觀察。在這個(gè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生成了主體，教師只是指導(dǎo)者，重點(diǎn)考查設(shè)計(jì)方案的可行性，并啟發(fā)學(xué)生完善實(shí)驗(yàn)方案。當(dāng)實(shí)驗(yàn)方案可行后，學(xué)生開始熟悉與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，包括熱處理箱式爐、金相試樣磨拋機(jī)、金相顯微鏡；同時(shí)準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)材料。學(xué)生根據(jù)制定好的熱處理工藝路線獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)操作，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的增加，學(xué)生可以自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)操作，充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性。

5.考核方式的改革。以往該門課程的考核內(nèi)容、形式單一，主要包括平時(shí)成績和期末考試兩大部分。而考試題目則主要由名詞解釋、填空、選擇、簡答等組成。由于該門課計(jì)算題較少，主要是原理闡述和性能的分析。這種考核模式，常常會(huì)導(dǎo)致部分學(xué)生不注重平時(shí)學(xué)習(xí)，僅靠考前突擊、死記硬背，有時(shí)僥幸還能取得不錯(cuò)的成績，但其實(shí)并未真正理解和掌握，未能達(dá)到該門課對(duì)學(xué)生的要求。因此，這種考核方式存在一定的局限性，急需對(duì)考核方式進(jìn)行大膽的改革和創(chuàng)新。目前我們將“結(jié)果性”考核變?yōu)椤斑^程性”或“階段性”考核，結(jié)合教學(xué)實(shí)際，增加課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、課堂討論的成績比重，同時(shí)將平時(shí)作業(yè)、課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)成績、階段測試與期末考試等結(jié)合起來綜合考察，評(píng)定最終成績。目前，該門課程期末考試成績占60%，階段測試占10%，實(shí)驗(yàn)成績占10%，平時(shí)作業(yè)占10%、課堂討論占10%。這種綜合考核方式，更加注重學(xué)生平時(shí)知識(shí)的積累，所學(xué)知識(shí)的靈活運(yùn)用，實(shí)驗(yàn)操作能力的提高，更能客觀地評(píng)價(jià)學(xué)生綜合知識(shí)的掌握程度，更有效地達(dá)到提高教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量的目的。

三、結(jié)束語

本文對(duì)《工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)》進(jìn)行了課程改革的初步探索，主要包括教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、實(shí)踐教學(xué)和考核方式的改革和創(chuàng)新。通過幾年的教學(xué)實(shí)踐，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，活躍了課堂氣氛，改善了以往課堂死氣沉沉的局面，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。不僅使學(xué)生更好地掌握基本理論知識(shí)，還提高了學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題和解決問題的能力，取得了良好的教學(xué)效果。

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