機(jī)械工程材料教學(xué)實(shí)踐

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【摘要】機(jī)械工程材料是機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。對(duì)這門(mén)課的特點(diǎn)和教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行了分析。根據(jù)“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的培養(yǎng)目標(biāo)和要求，對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)進(jìn)行了探索和改進(jìn)，取得了一定成績(jī)。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械工程材料 教學(xué)改進(jìn) 實(shí)踐教學(xué)

《機(jī)械工程材料》是機(jī)械工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生必修的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，是為后續(xù)學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、機(jī)械制造技術(shù)、機(jī)械加工工藝等課程做鋪墊，是進(jìn)行各種機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和加工制造，必要考慮的部分?？梢?jiàn)，這門(mén)課十分重要。根據(jù)“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，要求課程內(nèi)容、教學(xué)方法方式體現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生“能力”，即不僅培養(yǎng)學(xué)生能熟練掌握理論知識(shí)能力，還要培養(yǎng)學(xué)生工程能力和創(chuàng)新能力。如何利用現(xiàn)有資源開(kāi)展這門(mén)課理論和實(shí)踐教學(xué)，以達(dá)到“卓越工程師”培養(yǎng)計(jì)劃的基本要求，是值得探索的問(wèn)題。

1機(jī)械工程材料特點(diǎn)和教學(xué)現(xiàn)狀

這門(mén)課安排在第三學(xué)期上，是學(xué)生開(kāi)始接觸到專(zhuān)業(yè)課階段。它涉及到機(jī)械、設(shè)計(jì)、材料和加工四方面。主要包括材料種類(lèi)和性能，材料的微觀結(jié)構(gòu)、凝固與變形，鐵碳合金相圖及應(yīng)用，熱處理，金屬材料和非金屬材料特性及選材。其知識(shí)面廣，內(nèi)容多，專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)多，概念抽象，理論性強(qiáng)，但邏輯聯(lián)系不強(qiáng)。學(xué)生們感覺(jué)內(nèi)容頭緒太多、記憶多。由于專(zhuān)業(yè)學(xué)時(shí)調(diào)整，課時(shí)現(xiàn)削減為32學(xué)時(shí)，其中理論教學(xué)僅為24學(xué)時(shí)，需要在短時(shí)間內(nèi)掌握大量信息，學(xué)生接受難度大。加之，由于此門(mén)可前期沒(méi)有認(rèn)知實(shí)習(xí)，而金工實(shí)習(xí)通常又在此課之后，學(xué)生沒(méi)有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，缺乏感性認(rèn)識(shí)，很難把它與實(shí)際工程聯(lián)系起來(lái)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)多為普通驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，設(shè)備老舊數(shù)量少，5—6人用一臺(tái)，教學(xué)效果不好。因此，學(xué)生感覺(jué)學(xué)習(xí)空洞、乏味，興趣低，考試就死記硬背。沒(méi)有達(dá)到牢固掌握理論知識(shí)目的，也沒(méi)有達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題能力和解決工程問(wèn)題能力。

2機(jī)械工程材料的改革措施與實(shí)踐

2.1優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，提升教學(xué)效果

機(jī)械工程材料，本科生培養(yǎng)目標(biāo)是保證掌握材料科學(xué)基礎(chǔ)理論，運(yùn)用它進(jìn)行工程選材和幫助設(shè)計(jì)工藝流程等。因而教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)，應(yīng)與機(jī)械工程類(lèi)緊密相連。對(duì)金屬學(xué)部分，基礎(chǔ)為材料的性能和結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)為材料成形的組織變化和性能，如鐵碳合金相圖。對(duì)熱處理部分，重點(diǎn)為熱處理的原理和工藝過(guò)程，改善材料的性能。對(duì)金屬材料部分，重點(diǎn)為常用的機(jī)械材料的牌號(hào)、性能、熱處理方式，及選材。而對(duì)于非金屬材料部分，可不作為重點(diǎn)，但要了解，可精選些前言的新材料、新技術(shù)、新工藝講解，如高分子復(fù)合材料、陶瓷材料等，開(kāi)闊學(xué)生的眼界。壓縮材料組成和微觀結(jié)構(gòu)，如晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)等內(nèi)容。

2.2采用多種靈活的教學(xué)方法，聯(lián)系工程實(shí)際，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

興趣是學(xué)習(xí)的動(dòng)力之源，僅是枯燥的理論，學(xué)生們很難有興趣。為了激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，可采用多種生動(dòng)的形式，如啟發(fā)式、討論式等方法，把枯燥的理論與工程實(shí)際聯(lián)系起來(lái)，明白理論與生活密切相關(guān)，把抽象概念立體化、生動(dòng)化，運(yùn)用它可解決很多實(shí)際中難題。如在講解它碳素鋼時(shí)，含碳量對(duì)鋼性能的影響，可以啟發(fā)學(xué)生們思考：家中用的傳統(tǒng)菜刀和砍刀，為何菜刀不能砍骨頭，砍刀不能來(lái)切菜，原因是什么？若都用碳素鋼，具體成分有何不同？通過(guò)層層剖析，讓學(xué)生明白，含碳量大小影響材料的強(qiáng)度、硬度，從而影響用途。理論與實(shí)際聯(lián)系起來(lái)，抽象概念具體化，易理解。再者，也可以設(shè)立一題目組織學(xué)生討論，通過(guò)討論發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題。如：自行車(chē)外殼和車(chē)軸選材，哪些材料可以滿足要求？材料加工工藝路線是什么？學(xué)生們提出了20多種方案，令人打開(kāi)眼界。然后，由老師指導(dǎo)，理清思路，同大家一起對(duì)方案討論，優(yōu)劣對(duì)比，得出最佳方案。大大的調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，課堂教學(xué)效果好。

2.3改進(jìn)實(shí)踐環(huán)節(jié)

實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。近兩年，我系更換了一批老舊設(shè)備，增添了許多新的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器，如高清晰的金相顯微鏡、維氏硬度計(jì)和金相試樣拋光機(jī)等，實(shí)驗(yàn)硬件能力大大提升?？梢蚤_(kāi)設(shè)一些新實(shí)驗(yàn)，還可以把某些理論課放到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。如講解鐵碳合金平衡組織，可讓每位學(xué)生自行動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，觀察組織，總結(jié)材料性能，得出結(jié)論，老師僅從旁輔助。把原課堂難理解的知識(shí)放到實(shí)驗(yàn)室講解，教學(xué)效果大大提高。同時(shí)，還增加了綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力和探索精神的培養(yǎng)，能學(xué)以致用。由指導(dǎo)老師設(shè)定題目，題目通常涉及到的零件是學(xué)生們看得見(jiàn)、摸得著的，如銼刀、鋸條、自行車(chē)鏈輪等。給出機(jī)械零件的工作條件和失效形式。接著，由學(xué)生自己查閱相關(guān)資料，制定工藝流程方案；指導(dǎo)老師審閱、修改。然后，學(xué)生獨(dú)立自個(gè)動(dòng)手完成實(shí)物操作，得出硬度分析和金相圖，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。最后，參加口試答辯，做為這課成績(jī)考核的重要部分。在整個(gè)過(guò)程中，學(xué)生需要能熟練操作硬度計(jì)、金相顯微鏡、電阻爐和金相試樣拋光機(jī)等儀器設(shè)備。像金相試樣制備難度較大，可能需要失敗多次，才能做出合格的試樣。若對(duì)設(shè)備和操作掌握不牢固，就需要花更過(guò)的時(shí)間，反復(fù)做實(shí)驗(yàn)。而實(shí)驗(yàn)教學(xué)一共才8學(xué)時(shí)，顯然不夠?？稍试S學(xué)生利用課余時(shí)間，到實(shí)驗(yàn)室完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)室實(shí)行“開(kāi)放式”管理，學(xué)生可根據(jù)自我情況安排實(shí)驗(yàn)，避免因時(shí)間緊就應(yīng)付了事。給失敗的同學(xué)再做機(jī)會(huì)，給有興趣的同學(xué)敢于嘗試創(chuàng)新的機(jī)會(huì)。實(shí)踐證明，綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，極大地鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力、觀察能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力。另外，根據(jù)我系機(jī)械工程學(xué)生培養(yǎng)方案，機(jī)械工程材料和“金工實(shí)習(xí)”在同一學(xué)期，可讓兩者同時(shí)進(jìn)行，而不是同期的一前一后。讓學(xué)生們?cè)诮鸸?shí)習(xí)中，了解材料和加工工藝，增加感性認(rèn)識(shí)，幫助材料理論知識(shí)掌握。如在車(chē)工實(shí)習(xí)中，實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師可引入使用的各類(lèi)刀具的材料，高速鋼和硬質(zhì)合金區(qū)別；加工工藝中，零件的調(diào)質(zhì)處理方式，就是熱處理的淬火和回火。實(shí)踐表明，學(xué)生提前有了感性認(rèn)識(shí)，進(jìn)行理論教學(xué)效時(shí)，易于接受和掌握知識(shí)。

3結(jié)論

通過(guò)對(duì)機(jī)械工程材料的教學(xué)不斷改進(jìn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性大大提高，知識(shí)掌握更牢固、全面，動(dòng)手能力加強(qiáng)，分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力得到鍛煉，創(chuàng)新能力得到激發(fā)。在今后的教學(xué)中，還要不斷的探索和改進(jìn)教學(xué)方式方法，夯實(shí)理論知識(shí)，能“舉一反三”，提高學(xué)生工程能力和創(chuàng)新能力。

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作者：劉艷華 單位：成都理工大學(xué)核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院機(jī)電工程系