工程材料工藝課改途徑

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1課程特點

《工程材料與材料加工工藝》是機械類、近機械類學生必修的一門專業(yè)技術基礎課，其主要內容包括：工程材料的機械性能、晶體學、金屬的凝固與結晶、熱處理原理及工藝、工程材料的生產工藝及應用等。由于該課程擁有龐雜的知識體系，術語概念多，微觀原理抽象晦澀，工藝方法實踐性強，以板書為主，掛圖為輔，黑板上畫相圖，粉筆頭上出概念的教學模式，難以體現(xiàn)材料微觀的組織結構和制造業(yè)恢弘的生產現(xiàn)場。缺乏實踐經驗和對工藝知識感性認識的學生，普遍感到該課程抽象、枯燥、難學。我們先后制定了科學、完整的教學大綱，編寫和修訂了公開出版的教材；制作、更新、補充了大量的幻燈投影片、教學電視錄像片；建立了教學輔導網站；在教學中引入英文教材，全方位采用多媒體開展雙語教學。即便如此，我們發(fā)現(xiàn)該課程學習仍然存在困難。如何用較短的課時高質量地完成該課程的教學任務，培養(yǎng)出跨國的復合型工程應用人才是我們的工作重點。

2課程改革

由于課程內容涉及面廣，結合學生在金工實訓時已經初步了解了該課程的基礎內容的現(xiàn)狀，我們在教學中優(yōu)化課程內容體系，改進教學方法和手段。用較短的課時高質量地完成該課程的教學任務。

2.1優(yōu)化授課內容

本著培養(yǎng)學生的自學能力、工程意識和金工技能的原則，本課程的任務是：使學生獲得有關工程材料的基本理論和基本知識；掌握常用工程材料的化學成份—組織狀態(tài)—力學性能—工程應用之間關系的一般規(guī)律；熟悉常用工程材料的生產工藝過程；具有根據機械零件的服役條件和失效形式，合理選用工程材料的初步能力。其基本教學要求是：重點闡述工程材料的性能與其組織結構之間的聯(lián)系；說明如何通過工藝手段改變材料的組織結構，以達到提高材料性能的目的；介紹常用工程材料及其應用等基本知識；為工程結構和機械零件的設計和制造提供合理選用材料的方法。結合教學大綱，整合資源，優(yōu)化授課內容。課堂上重點講授金屬材料和目前制造業(yè)中最主要的成型方法，課后自學非金屬材料，金工實訓鑄鍛焊和車鉗銑刨磨等傳統(tǒng)的冷熱加工技術及數控中心等先進加工技術。用“材料加工熔一爐，組織成分相圖書，機械性能試驗測，改性成型工藝籌”四句話囊括了自編教材九章三十二節(jié)的主要內容。其中，金屬材料部分圍繞著“一條主線、二張圖、三種材料、四把火”進行展開。理論知識的講授堅持“淺、寬、通”的原則，不進行數學公式推導，重點放在講清物理意義及其本質上。工藝部分重點講清鑄、鍛、焊中最典型的成形工藝，如金屬液態(tài)成形部分重點介紹目前應用最多的砂型鑄造，焊接部分重點介紹電弧焊。強調“少、精、寬、新”，做到重點解剖一個“麻雀”、觸類旁通。編寫的教材介紹了很多新工藝新技術，學生可以利用課外時間自學了解。機械零件材料及成型方法選用部分則采用案例教學法，學以致用，培養(yǎng)了學生的工程技術應用能力。通過以上教學內容的組織和安排，使學生對該課程有一個全面、系統(tǒng)的了解，既見樹木，又見森林。與此同時，又能對材料加工領域的發(fā)展有個清晰的了解，培養(yǎng)學生的專業(yè)興趣。

2.2改進授課方式

針對該課程內容、圖表、概念、難點多的特點，將每章節(jié)的講課提綱、教學目的和要求、重點、難點、學習方法、結論和小結，文字和重要的圖表制成幻燈片，有效運用多媒體技術，加大了課堂的信息量。學生對每堂課要達到的目的更加明確，對每章節(jié)的內容有了全面系統(tǒng)的了解。調動了學生學習的積極性，較大地提高了課時利用率和課堂效果。

（1）動畫模擬微觀過程

CAI軟件內容生動形象，圖文并茂，信息量大，可清楚地描述材料成型的微觀、動態(tài)的變化過程與狀態(tài)；如對晶體結構和缺陷等，采用三維立體圖形，讓學生觀察其形體特征，內部結構等，即清晰，又動感；如對位錯運動，結晶和重結晶過程，冷卻曲線的形成，合金相圖的建立，共析碳鋼的奧氏體化以及沖壓中的沖裁、拉深和彎曲等工藝，采用二維或三維動畫模擬將微觀過程可視化，加上教師精講點撥，形象生動、直觀、感染力很強，變單純的聽覺語言為視聽同步的動畫模擬演示，可化解難點，大大降低了學生學習的難度，提高了教學效率和教學效果。

（2）視頻演示工藝生產

將錄像片應用于緒論、鑄、鍛、焊等成形工藝與設備的講解中，彌補了學生工藝和專業(yè)知識的不足，增強了學生的感性認識。錄像片中先進的材料成形工藝與方法，比較系統(tǒng)、全面、真實地反映了相關的新工藝、新技術、新發(fā)展，拓寬了學生的知識面，使課程的教學內容具體化、形象化，使概念和規(guī)律簡單化，易于學生的理解和掌握。極大地調動了學生的積極性，激發(fā)了學生的學習興趣性[2]。

（3）討論式教學

專業(yè)課的教學如果學生只做聽眾，容易造成枯燥無味的感覺，尤其是對《工程材料與材料加工工藝》這種工藝性很強的課程，課堂上盡量多地采用案例教學的方法，就某種工藝方案的多種可能展開討論，這樣既有利于發(fā)揮教師的專業(yè)特長，把所講的那部分內容講深、講透、講生動；又為學生提供了一個較大的選擇空間，體現(xiàn)了“教”與“學”雙向的靈活性和主動性，使教學投資收益比最大化。

2.3開設綜合性實驗

配合理論教學，增強實踐教學環(huán)節(jié)，在傳統(tǒng)的驗證實驗基礎上增設綜合性設計實驗。組織學生設計試驗，提高學生動手能力；增強結合工程實際的綜合性設計訓練環(huán)節(jié)，開展大學生創(chuàng)新大賽等活動，讓學生在實驗中進行學習并獲得做的經驗，培養(yǎng)學生工程技術應用能力。

2.4建設課程網站和試題庫

建立了教學和輔導網站，介紹材料及其成型方法的發(fā)展前沿，錄入教學大綱、備課教案、課件和教學錄像，設立師生互動平臺，及時解答學生所提出的問題，增設試題庫方便學生復習和自測。

3結語

總之，教學過程是一個比較復雜的過程，教學方法需要根據課程的特點來設計。上述教學改革是教研室課題組全體成員智慧的結晶，受到了學生的普遍歡迎，學生學習這門課程的積極性和自學能力都有提高，同時也增強了他們解決實際問題的能力。我們的教學改革還是初步的，有待進一步深人發(fā)展，在教學內容，教學形式等方面仍存在許多不足．只有不斷改革，完善和提高，才能適應現(xiàn)代教學發(fā)展的需要。