劉昊+董光明

摘要：《工程材料及成型技術(shù)》是高等教育機(jī)械類專業(yè)的一門重要的綜合性技術(shù)基礎(chǔ)課程。本文分析和總結(jié)了課程的特點(diǎn)以及教學(xué)現(xiàn)狀，基于課程特點(diǎn)從教學(xué)主線與重點(diǎn)、教學(xué)方法和教學(xué)實(shí)驗(yàn)三個(gè)方面探討了課程改革方案，以期激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和自主性，提高教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：課程特點(diǎn)；學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)；教學(xué)主線；教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）11-0089-02

《工程材料及成型技術(shù)》是高等教育機(jī)械類專業(yè)的一門重要的綜合性技術(shù)基礎(chǔ)課程[1]，肩負(fù)著為國(guó)家制造業(yè)戰(zhàn)略的實(shí)施培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的專業(yè)人才與技術(shù)人才的任務(wù)。課程內(nèi)容由工程材料和成型技術(shù)兩大部分組成。通過本課程的學(xué)習(xí)，在給出一般機(jī)械產(chǎn)品或其零部件的功能、工作環(huán)境和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提下，學(xué)生能獨(dú)立完成選材、編制加工工藝等整個(gè)制造過程，并能對(duì)產(chǎn)品及零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)給出指導(dǎo)性建議。

一、課程特點(diǎn)與教學(xué)現(xiàn)狀

1.教學(xué)內(nèi)容涵蓋廣，教學(xué)重點(diǎn)不夠突出。根據(jù)大學(xué)通識(shí)教育的指導(dǎo)思想，本課程實(shí)際上由原先的《工程材料》、《金屬工藝學(xué)》和《材料成型技術(shù)基礎(chǔ)》三門課程的內(nèi)容合并而成。本課程教學(xué)內(nèi)容多而繁雜，包含材料學(xué)、熱處理工藝、工藝設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。近些年，專業(yè)基礎(chǔ)課程的課時(shí)被縮減，在客觀上造成了教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)課時(shí)不成比例，導(dǎo)致在教學(xué)中教師不得不一味地趕進(jìn)度來完成教學(xué)內(nèi)容。這就容易造成課堂氣氛沉悶，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低，教學(xué)效果堪憂。

2.課程綜合性強(qiáng)、涉及基礎(chǔ)知識(shí)多。本課程的教學(xué)內(nèi)容建立在材料科學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制圖等課程的基礎(chǔ)知識(shí)上，具有基本概念多、記憶性強(qiáng)、邏輯性較差的特點(diǎn)。例如，課程中介紹了大量常用的金屬材料、非金屬材料和復(fù)合材料，需要識(shí)記眾多的牌號(hào)、性能特點(diǎn)、熱處理工藝、適用場(chǎng)合等等，對(duì)于機(jī)械類專業(yè)的工科學(xué)生，材料科學(xué)基本知識(shí)儲(chǔ)備較為薄弱，對(duì)出現(xiàn)的相近概念容易混淆，很難進(jìn)行理解記憶，導(dǎo)致學(xué)生在考試前突擊記憶，即使考試順利通過，在考試后這些知識(shí)迅速被遺忘，達(dá)不到理想的教學(xué)目的。

3.課程理論性與實(shí)踐性強(qiáng)，與金工實(shí)習(xí)或工程訓(xùn)練結(jié)合緊密。課程具有較強(qiáng)的理論性，尤其在工程材料部分，涉及大量晶體學(xué)、金屬學(xué)、凝固學(xué)的基本概念和原理。同時(shí)課程也具有實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，例如，在材料性能上就包括靜載拉伸實(shí)驗(yàn)、沖擊實(shí)驗(yàn)等；在成型技術(shù)上更包含了以鑄造、鍛造、焊接為代表的各種成型方法。而實(shí)踐性比較強(qiáng)的教學(xué)內(nèi)容，如果只是通過傳統(tǒng)的課堂講解灌輸知識(shí)，往往老師教得枯燥而費(fèi)力、學(xué)生學(xué)得吃力而乏味。許多院校認(rèn)識(shí)到必須開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以增強(qiáng)教學(xué)效果。但由于實(shí)驗(yàn)設(shè)置單調(diào)，引導(dǎo)性差等原因，導(dǎo)致學(xué)生機(jī)械化地、按部就班地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，沒有達(dá)到設(shè)置實(shí)驗(yàn)教學(xué)的預(yù)期目的。

二、教學(xué)內(nèi)容與方法的探索與思考

1.明確教學(xué)主線，緊扣教學(xué)重點(diǎn)。課程教學(xué)內(nèi)容繁多，但應(yīng)該充分挖掘各部分教學(xué)內(nèi)容中內(nèi)在的邏輯關(guān)系，明確教學(xué)主線，形成合理的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。在教學(xué)中，首先向?qū)W生強(qiáng)調(diào)表明教學(xué)主線，結(jié)構(gòu)知識(shí)體系，隨后逐步細(xì)化。這樣，一方面有助于學(xué)生從較高的視角把握課程的總體內(nèi)容，另一方面也能幫助學(xué)生從邏輯上理解各部分教學(xué)內(nèi)容，深化記憶。例如，在工程材料部分，前三章內(nèi)容分別是：材料的主要性能、金屬材料的組織結(jié)構(gòu)、熱處理即表面處理，章節(jié)內(nèi)容看似相對(duì)獨(dú)立。但在教學(xué)中要注意貫穿“微觀組織結(jié)構(gòu)——宏觀性能表現(xiàn)”這條教學(xué)主線，這樣，第一章內(nèi)容是材料宏觀性能表現(xiàn)，具體細(xì)化為強(qiáng)度、塑性、韌性、硬度為代表的力學(xué)性能和材料的工藝性能；第二章內(nèi)容解析材料的微觀組織結(jié)構(gòu)，根據(jù)教學(xué)主線，講授相關(guān)微觀組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)時(shí)，回顧并建立與宏觀性能的關(guān)聯(lián)，如點(diǎn)、線、面的晶體缺陷與力學(xué)性能的關(guān)聯(lián)；第三章的內(nèi)涵是通過熱處理改變微觀組織結(jié)構(gòu)而調(diào)控力學(xué)性能。

為適應(yīng)學(xué)時(shí)的縮減，在教學(xué)中不能多點(diǎn)開花，一定要注意突出重點(diǎn)。根據(jù)學(xué)生反饋，鐵碳合金相圖抽象難以理解。但鐵碳相圖同時(shí)也是教學(xué)重點(diǎn)，是關(guān)聯(lián)后續(xù)選材、熱處理、成型工藝的主線。如果學(xué)生不能學(xué)會(huì)鐵碳合金相圖，本課程后續(xù)大部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生都很難真正理解，必然落入碎片化的簡(jiǎn)單機(jī)械記憶，導(dǎo)致學(xué)習(xí)動(dòng)力和學(xué)習(xí)興趣下降。在僅有32個(gè)學(xué)時(shí)的條件下，材料學(xué)基礎(chǔ)部分的教學(xué)內(nèi)容僅針對(duì)金屬材料展開，再考慮到針對(duì)機(jī)械工程方面的實(shí)際應(yīng)用，對(duì)于后續(xù)非金屬材料和復(fù)合材料、非金屬材料成型章節(jié)，應(yīng)該留給學(xué)有余力的學(xué)生課后自學(xué)。

2.合理運(yùn)用教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。教學(xué)手段與方法的合理運(yùn)用，能幫助學(xué)生深入淺出地理解知識(shí)點(diǎn)，也能激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。工程材料及成型技術(shù)的課程內(nèi)容實(shí)際上與日常生活息息相關(guān)，教師可以充分利用學(xué)生身邊感興趣的事物，引入知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)。例如，向?qū)W生播放彎曲勺子的魔術(shù)視頻，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)金屬材料的興趣，也對(duì)形狀記憶合金有深刻的認(rèn)識(shí)。

組織生動(dòng)有趣的教學(xué)語言，可以有效提升教學(xué)效果，加深學(xué)生印象。比如，講述到鋼的熱處理時(shí)，學(xué)生通常容易混淆退火、正火、淬火、回火之間的區(qū)別和關(guān)系。若根據(jù)四種熱處理工藝的關(guān)系，講授中稱“退火和正火是一對(duì)雙胞胎，淬火和回火是一對(duì)好兄弟”，使學(xué)生深化理解退火和正火工藝目的的相似性和工藝特點(diǎn)的區(qū)別，淬火和回火熱處理之間的關(guān)系。在各教學(xué)單元或知識(shí)點(diǎn)之間，利用其內(nèi)在的邏輯關(guān)系，設(shè)置合理的過渡性語言或者問題，幫助學(xué)生內(nèi)化理解。比如，在金屬材料的組織結(jié)構(gòu)中，學(xué)習(xí)了合金的晶體結(jié)構(gòu)和基本概念后，提出問題“合金的結(jié)晶過程是怎么樣的呢”，進(jìn)而引出合金相圖的教學(xué)內(nèi)容，這樣既表示了所學(xué)知識(shí)點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系，又通過設(shè)問導(dǎo)入新的教學(xué)內(nèi)容。

對(duì)于抽象難懂的概念及理論，要善于運(yùn)用圖片、動(dòng)畫、視頻等多媒體教學(xué)手段，將抽象的知識(shí)點(diǎn)感性化、具體化、形象化，使學(xué)生更易理解，也更能加強(qiáng)記憶。比如，通過真實(shí)的金相組織顯微圖片配合相應(yīng)的示意圖，引導(dǎo)學(xué)生理解和區(qū)分珠光體、萊氏體、貝氏體等組織的分布特點(diǎn)。

在金屬材料的教學(xué)中，要羅列學(xué)習(xí)介紹碳素結(jié)構(gòu)鋼、滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、滾動(dòng)軸承鋼、碳素工具鋼、合金工具鋼以及不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等特殊性能鋼等常用金屬材料。如果采用以教師為主體進(jìn)行講解的傳統(tǒng)教學(xué)方法，學(xué)生被動(dòng)接受，嚴(yán)重挫傷學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，教學(xué)效果很不理想。組織討論環(huán)節(jié)，分小組，每個(gè)小組負(fù)責(zé)一類材料，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)搜集資料，然后小組之間討論學(xué)習(xí)。這樣改變了學(xué)生簡(jiǎn)單接受講授知識(shí)的學(xué)習(xí)方式，調(diào)動(dòng)了學(xué)生積極性，有利于培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。

3.注重實(shí)驗(yàn)，鞏固課堂教學(xué)效果。本課程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)意味著在教學(xué)中必須強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課堂教學(xué)的結(jié)合，以實(shí)驗(yàn)教學(xué)鞏固強(qiáng)化課堂教學(xué)，才能達(dá)到理想的教學(xué)效果。這一點(diǎn)基本是本課程教育教學(xué)的共識(shí)。針對(duì)這門課程，各院校也開設(shè)了“碳鋼的力學(xué)性能”、“金相組織觀察”、“冷變形強(qiáng)化”等綜合實(shí)驗(yàn)[2]，目的在于鞏固課堂所學(xué)基本理論與概念，培養(yǎng)學(xué)生綜合分析能力和動(dòng)手實(shí)踐能力。但目前實(shí)驗(yàn)課教學(xué)，多采用教師制定實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)計(jì)劃中的步驟一步一步執(zhí)行的方式來進(jìn)行。這種方式學(xué)生缺乏自主思考過程，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)程中處于被動(dòng)接受狀態(tài)，甚至在完全沒有理解實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的情況機(jī)械地執(zhí)行完了實(shí)驗(yàn)過程。這背離了與實(shí)驗(yàn)開設(shè)的初衷和目的，無法激活學(xué)生的積極性和創(chuàng)造力。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，探索出新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案：設(shè)置分組競(jìng)賽，由教師明確實(shí)驗(yàn)要求和目標(biāo)，學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法，通過教師確定實(shí)驗(yàn)可行性，最終在小組間評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)效果。例如，開設(shè)“鋼的熱處理”實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)要求和目標(biāo)是采用熱處理提高鋼的硬度，給學(xué)生提供幾種不同的鋼材以及可使用的熱處理設(shè)備，由學(xué)生根據(jù)課堂知識(shí)自主選擇鋼材、獨(dú)立設(shè)計(jì)熱處理工藝，在教師審核可行性后執(zhí)行實(shí)驗(yàn)，以硬度提升幅度等指標(biāo)評(píng)價(jià)各小組的實(shí)驗(yàn)效果。這樣，以實(shí)驗(yàn)的自主性激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造力，以競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制刺激學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。

三、結(jié)語

通過總結(jié)《工程材料及成型技術(shù)》的課程特點(diǎn)以及在目前教學(xué)中面臨的共性問題，從明確教學(xué)主線與重點(diǎn)、合理運(yùn)用教學(xué)方法、提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)三個(gè)方面，對(duì)本課程的教學(xué)改革進(jìn)行了初步的探討。所提出措施旨在通過激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和自主性，鞏固教學(xué)成果和提高教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]林建榕.工程材料及成形技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2007.

[2]曹宇.《工程材料及成型技術(shù)基礎(chǔ)》課程的案例教學(xué)方法探討[J].科技教育，2015，（31）.

Discussion on the Teaching Reform of Engineering Materials and Molding Technology

LIU Hao，DONG Guang-ming

（School of Mechanical Engineering，China University of Mining and Technology，Xuzhou，Jiangsu 221116，China）

Abstract："Engineering materials and forming technology of mechanical specialty of higher education" is an important basic course of comprehensive technology. This paper analyzes and summarizes the course characteristics and teaching situation，based on the characteristics of the course from the teaching and focus on the three aspects of teaching methods and teaching experiment of curriculum reform plan，in order to to stimulate students' learning motivation and autonomy，improve the teaching effect.

Key words：curriculum characteristics；learning motivation；teaching main line；teaching method