工程材料及熱處理課程教學(xué)改革

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摘要：《工程材料及熱處理》作為機(jī)械類專業(yè)的必修課，存在內(nèi)容多、課時數(shù)少、學(xué)生興趣不大等問題，解決這些問題的唯一辦法就是教學(xué)改革。本文從教學(xué)目的、教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法等方面探討了該課程教學(xué)改革方案，在教改基礎(chǔ)上選擇Authorware作為開發(fā)平臺，開發(fā)了便于操作和學(xué)生聽課的CAI課件，并且根據(jù)教學(xué)實踐，指出了在CAI課程教學(xué)中的應(yīng)注意事項。

關(guān)鍵詞：工程材料及熱處理；教學(xué)改革；CAI課件

《工程材料及熱處理》是機(jī)械工程類各專業(yè)的一門學(xué)科基礎(chǔ)課，課程教學(xué)內(nèi)容涉及面廣、工藝性強(qiáng)、基礎(chǔ)理論抽象、概念多。傳統(tǒng)的課程教學(xué)中，在理論和基本知識方面教學(xué)時數(shù)較多，課堂教學(xué)以教師講解為主，輔以少量照片以及黑板上畫圖等方式，既難以描述清楚微觀狀態(tài)，對于非材料類專業(yè)的學(xué)生其實用性和實際效果也不好，學(xué)生普遍反映學(xué)習(xí)枯燥、難以理解，影響學(xué)習(xí)效果和教學(xué)質(zhì)量。隨著教學(xué)改革的深入，新的知識不斷增加，學(xué)時卻在減少，我校《工程材料及熱處理》課程教學(xué)學(xué)時為32學(xué)時，這對該課程的教學(xué)提出了新的要求。雖然現(xiàn)在MOOC、SPOC等教學(xué)方式正在興起，但對教師和學(xué)生都有較高的要求。一個好的CAI課件可以實現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)所不能實現(xiàn)的靈活、形象、生動的效果，能顯著加大課堂教學(xué)的信息量，增強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容的趣味性和吸引力，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高教學(xué)效果[1-4]。根據(jù)筆者多年的教學(xué)經(jīng)驗和CAI軟件開發(fā)，本文對《工程材料及熱處理》課程的教學(xué)改革進(jìn)行了探討。

一、課程教學(xué)改革的探討

（一）教學(xué)內(nèi)容的改革

《工程材料及熱處理》課程的教學(xué)內(nèi)容基本上是材料工程類專業(yè)所學(xué)幾門主要課程的濃縮，教師往往以對材料專業(yè)學(xué)生的教學(xué)思路來進(jìn)行講授，對材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與村料性能之間的關(guān)系講解的較深。但對機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生來說，他們畢業(yè)后的工作主要不是去挖掘材料性能的潛力，不需要深入研究獲取材料性能的工藝問題，他們從事的主要是產(chǎn)品設(shè)計及解決產(chǎn)品制造過程中的工藝問題。因此，機(jī)械工程類各專業(yè)學(xué)生與材料工程類各專業(yè)學(xué)生對材料知識的要求，不僅深度上有差異，而且側(cè)重點(diǎn)也應(yīng)該完全不同。他們對各類材料的性能特點(diǎn)與適用范圍只需要一般性的了解，側(cè)重點(diǎn)是能夠正確地選擇材料，合理地選擇加工方法和制定加工工藝路線，要求掌握各類零件在不同服役條件下的失效方式，并且根據(jù)服役條件、失效形式對材料使用性能的要求以及工藝性和經(jīng)濟(jì)性的要求，通過分析對比來選用材料。在市場經(jīng)濟(jì)的社會中，對學(xué)生實用性的要求顯得更為重要。

（二）教學(xué)方法和手段的改革

《工程材料及熱處理》課程涉及內(nèi)容廣泛，要在32學(xué)時的時間內(nèi)獲得好的教學(xué)效果，靠“教師機(jī)械灌輸、學(xué)生被動接受”的傳統(tǒng)方式是不行的。首先在課程的一開始就要能吸引學(xué)生，使他們產(chǎn)生學(xué)習(xí)該課程的興趣?！熬w論”是課程的第一課，因此很重要。在教學(xué)中我們發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對新材料及其應(yīng)用的內(nèi)容較感興趣，而這部分我們只作簡介，因此將這部分內(nèi)容放在緒論中進(jìn)行。又如在緒論中，我們通過齒輪的生產(chǎn)過程，引出材料改性工藝與機(jī)械制造之間的關(guān)系。通過緒論內(nèi)容的增補(bǔ)，既拓寬學(xué)生的視野，又能使學(xué)生對本課程產(chǎn)生興趣。教師講課時，如果只顧自己講解，學(xué)生很難理解，更不會分析。在講課要時經(jīng)常提出問題，讓學(xué)生回答，要啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行思考，讓學(xué)生開動腦筋想問題。如以拔絲加工工藝路線作為示例來分析思考塑性變形和回復(fù)與再結(jié)晶時的組織與性能變化及回復(fù)與再結(jié)晶退火的作用，同時還引出拔絲模具的設(shè)計應(yīng)注意事項。在課外作業(yè)上，不要采用可以從書上直接找到答案的習(xí)題，要讓學(xué)生做綜合性分析思考題。教師要指導(dǎo)學(xué)生怎么去分析問題而不是只給出答案，要充分發(fā)揮學(xué)生對知識的綜合運(yùn)用、分析與創(chuàng)造性思維的能力。通過不斷的積累，從而提高學(xué)生分析問題解決問題的能力。

二、課件的制作

CAI課件要根據(jù)使用目的和使用的具體情況來設(shè)計。從使用的角度應(yīng)具有易用性、便捷性、開放性。在使用PowerPoint制作的許多課件中，采用的是順序式的流程，很不方便。我們利用Authorware軟件開發(fā)了Windows風(fēng)格的下拉式菜單結(jié)構(gòu)課件。圖1a)為程序運(yùn)行后的菜單界面一角。當(dāng)選擇某一菜單項后，主窗口中顯示相應(yīng)的內(nèi)容，如圖1b)。在教學(xué)過程中，有時需要將其他章節(jié)某一處的內(nèi)容調(diào)出來，通過菜單選擇非常快捷，從而方便了教學(xué)。屏幕教學(xué)就相當(dāng)于屏幕版書，因此屏幕上的字?jǐn)?shù)不能太多，而且也不能太花俏，以便于學(xué)生記筆記，因此，軟件采用Windows界面，界面簡潔，除了菜單外，只有幾個頁面跳轉(zhuǎn)按鈕，功能一目了然，教師操作也方便。但版書少了，大量的內(nèi)容靠口述學(xué)生也難記憶，因此采用了許多文本按鈕，當(dāng)鼠標(biāo)移到這些文本按鈕上變?yōu)槭中魏?，點(diǎn)擊即出現(xiàn)詳細(xì)內(nèi)容，既可便于學(xué)生課堂記憶，也可用于自學(xué)。為了使學(xué)生獲得感性的認(rèn)識，課件中列舉了大量的動畫和錄象，因為在課堂上不可能全部都播放，而且有些需要講解，為了獲得更好的效果，需要控制播放速度和暫停，因此采用自行設(shè)計的動畫和錄象程序，只要通過文本按鈕點(diǎn)擊就可調(diào)用。課程中有許多金相照片和圖象，也采用自行設(shè)計的程序調(diào)用，圖象是保存在專門目錄里的，只要將文件名設(shè)為圖號即可調(diào)用，便于擴(kuò)展。

三、教學(xué)實踐與思考

課堂筆記是很重要的，除了幫助獲取知識外，還能使學(xué)生集中精神聽課。CAI教學(xué)由于不要版書，教師講課進(jìn)度較快，而且信息量大，會造成學(xué)生來不及記筆記，這一點(diǎn)在其他高校的調(diào)查中也有同樣的反映[5-6]。但如果學(xué)生整堂課都在記筆記，就少有時間去思考，筆者認(rèn)為可以對記課堂筆記的方法作一些改進(jìn)，教師將講義精練了以后做成帶有提問的“筆記”印發(fā)給學(xué)生，學(xué)生上課時只要在相應(yīng)的地方做標(biāo)記，同時根據(jù)教師指點(diǎn)做必要的補(bǔ)充和注釋，這樣就有更多的時間去記憶和思考。但這種方法在上完1-2次課后教師就要像檢查作業(yè)一樣去檢查，以免學(xué)生對“筆記”產(chǎn)生依賴。當(dāng)然，這種方法還有待實踐去驗證。應(yīng)用CAI的目的是為了達(dá)到更好的教學(xué)效果。優(yōu)秀的多媒體課件應(yīng)該是教師教學(xué)經(jīng)驗、教學(xué)思想與多媒體技術(shù)之間的無縫結(jié)合，而不是將教學(xué)內(nèi)容簡單地進(jìn)行媒體替換或把教學(xué)內(nèi)容中不易表達(dá)和較抽象的東西通過多媒體形式形象地展示。對CAI課件的有效性可以采用一定的方法進(jìn)行評價[7]，最主要的應(yīng)該是學(xué)生的評價，在使用中還會遇到各種各樣的問題，只有通過不斷的研究、反饋和總結(jié)，才能使CAI教學(xué)達(dá)到更好的效果。

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[7]金聰.CAI課件的綜合評價研究[J].計算機(jī)工程,2002,(3):237-239.

作者:姜世杭 單位:揚(yáng)州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院