工程材料課程教學(xué)的初步探索
前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了工程材料課程教學(xué)的初步探索范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請(qǐng)閱讀。
摘要：結(jié)合應(yīng)用型本科的人才培養(yǎng)目標(biāo)，針對(duì)“工程材料”課程教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)的問題和不足，對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)等進(jìn)行了初步探索，旨在全面提高學(xué)生的實(shí)際工程應(yīng)用能力，拓寬學(xué)生視野，提高教學(xué)效果。
關(guān)鍵詞：課程教學(xué)；能力培養(yǎng)；工程應(yīng)用；創(chuàng)新意識(shí)
制造業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主體，是立國(guó)之本、興國(guó)之器、強(qiáng)國(guó)之基[1]?！肮こ滩牧稀弊鳛闄C(jī)械和材料基礎(chǔ)系列課程，是一個(gè)傾向于敘述性質(zhì)的課程體系，通過該課程的學(xué)習(xí)要求學(xué)生能夠了解和掌握與材料相關(guān)的基本理論，同時(shí)具有較強(qiáng)的分析和解決問題能力[2]。該課程的特點(diǎn)是內(nèi)容繁多、術(shù)語概念較多、課程乏味，同時(shí)又與工程應(yīng)用緊密相關(guān)。因此，在有限的學(xué)時(shí)范圍內(nèi)，組織和協(xié)調(diào)好課堂理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)，使學(xué)生盡可能多的掌握課程內(nèi)容，同時(shí)拓寬學(xué)生的專業(yè)視野以及培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力是擺在工程材料課程教師面前亟待解決的課題之一[3]。為此，筆者結(jié)合南京工程學(xué)院的應(yīng)用型本科定位，對(duì)“工程材料”課程教學(xué)進(jìn)行了初步探索。
一本課程在教學(xué)體系中的現(xiàn)狀
應(yīng)用型本科教育是一種以強(qiáng)調(diào)應(yīng)用為目的的教育，重點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力?！肮こ滩牧稀钡慕虒W(xué)對(duì)象以機(jī)械類和材料類專業(yè)學(xué)生為主，目的是培養(yǎng)滿足社會(huì)需求的機(jī)械工程師和材料工程師，側(cè)重點(diǎn)是使學(xué)生能夠根據(jù)實(shí)際工程需求進(jìn)行正確地選材，并合理地選擇加工方法以及制訂工藝路線[4]。因此，為實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型本科教育的培養(yǎng)目標(biāo)，該課程教學(xué)需圍繞工程應(yīng)用展開，要學(xué)以致用。該課程的教學(xué)活動(dòng)主要安排在第二、三學(xué)期，授課對(duì)象剛剛開始專業(yè)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)，缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和機(jī)械加工制造工藝的感性知識(shí)，而課程術(shù)語概念多，實(shí)踐性強(qiáng)，造成學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，學(xué)習(xí)效果不明顯。此外，現(xiàn)有的理論課程內(nèi)容體系是建立在知識(shí)系統(tǒng)性和完整性之上，在知識(shí)點(diǎn)選擇和安排上仍以傳統(tǒng)的金屬材料為主，而與新材料、新技術(shù)以及新工藝等密切相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)較少，所用教材的知識(shí)內(nèi)容體系創(chuàng)新性不足，造成學(xué)生的專業(yè)視野較為局限。實(shí)踐教學(xué)作為工程材料理論教學(xué)的重要補(bǔ)充，在學(xué)生能力和綜合素質(zhì)提高方面有其獨(dú)特的作用。但目前工程材料課程的實(shí)驗(yàn)大多屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，即學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書機(jī)械地完成實(shí)驗(yàn)，對(duì)邏輯思維和分析問題能力的鍛煉和培養(yǎng)不足，造成學(xué)生缺乏創(chuàng)新和獨(dú)立思考能力。
二教學(xué)過程的初步探索
（一）課程理論教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整
早期的“工程材料”教學(xué)主要側(cè)重于對(duì)不同種類材料組織和性能的介紹，內(nèi)容之間無緊密的聯(lián)系，同時(shí)內(nèi)容比較陳舊，缺少新材料、新技術(shù)以及新工藝在工程材料中的應(yīng)用實(shí)例。根據(jù)這種情況，我們首先在教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行了補(bǔ)充，加入的“大數(shù)據(jù)”、“智能制造”以及“材料基因組”等新技術(shù)和手段在工程材料中的應(yīng)用實(shí)例，使學(xué)生了解當(dāng)下工程材料的發(fā)展變革，拓寬學(xué)生的專業(yè)視野。其次，我們調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，重新分配教學(xué)學(xué)時(shí)。以往的“工程材料”教學(xué)知識(shí)點(diǎn)以金屬為主，對(duì)高分子、陶瓷以及復(fù)合材料等教學(xué)內(nèi)容較少。結(jié)合當(dāng)下工程應(yīng)用中對(duì)新材料和新工藝的需求，我們?cè)诮虒W(xué)過程中增加“材料結(jié)構(gòu)和性能”以及“工程材料的選擇與應(yīng)用”的教學(xué)時(shí)長(zhǎng)，并結(jié)合國(guó)家重點(diǎn)工程中新材料應(yīng)用實(shí)例，通過對(duì)比學(xué)習(xí)使學(xué)生深入掌握不同材料間的共性和異性特征。最后，要求學(xué)生結(jié)合國(guó)家重點(diǎn)工程中的新材料和新工藝問題開展自主學(xué)習(xí)和文獻(xiàn)閱讀，對(duì)材料的發(fā)展方向和趨勢(shì)有感性的認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲。
（二）課程教學(xué)方法的改革
“工程材料”課程內(nèi)容分散，系統(tǒng)性不強(qiáng)而理論知識(shí)較多。學(xué)生普遍感到這門課程學(xué)習(xí)比較困難，枯燥乏味，難以聯(lián)系實(shí)際[5]。為此，我們從以下方面對(duì)課程教學(xué)方法進(jìn)行了改革：（1）從工程中來到工程中去。教學(xué)過程中以工程實(shí)例為切入點(diǎn)，提煉工程實(shí)例中的材料問題，引導(dǎo)學(xué)生帶著問題去學(xué)習(xí)，最后再將掌握的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際工程中，實(shí)現(xiàn)從工程中來到工程中去。如“鋼的熱處理”這一章，我們以風(fēng)力發(fā)電機(jī)中高速齒輪的材料問題作為切入點(diǎn)，使學(xué)生帶著問題學(xué)習(xí)熱處理知識(shí)，然后再結(jié)合類似的熱處理問題，引導(dǎo)學(xué)生自主制定相應(yīng)的熱處理工藝，從而提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)以及解決問題的能力。（2）“互聯(lián)網(wǎng)+”平臺(tái)的應(yīng)用。傳統(tǒng)的教學(xué)以課堂為主，忽略了課后的討論和交流。為此，我們以“藍(lán)墨云班課”應(yīng)用作為平臺(tái)，針對(duì)某些材料問題，引導(dǎo)學(xué)生在平臺(tái)上進(jìn)行交流和研討，并對(duì)學(xué)生的參與情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。（3）突出重點(diǎn)，強(qiáng)化應(yīng)用。教學(xué)過程中突出重點(diǎn)，刪減或淡化與核心理論無關(guān)的公式推導(dǎo)和內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)內(nèi)容的物理意義及其在工程中的應(yīng)用，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容的掌握，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)材料的選用和制定零件加工工藝的技能，鼓勵(lì)學(xué)有余力的學(xué)生進(jìn)行更深層次地學(xué)習(xí)。
（三）實(shí)驗(yàn)教學(xué)的完善
“工程材料”是一門理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的課程。理論課程教學(xué)過程中，老師發(fā)揮主導(dǎo)作用，學(xué)生往往處于被動(dòng)學(xué)習(xí)的局面，而學(xué)生要在較短的時(shí)間內(nèi)掌握比較系統(tǒng)的理論知識(shí)，往往只能靠死記硬背的方法，因而知識(shí)不夠扎實(shí)。而實(shí)驗(yàn)教學(xué)“以學(xué)生為中心”，可以培養(yǎng)學(xué)生在材料的加工成型、性能檢測(cè)分析和選用等方面的實(shí)驗(yàn)技能，提高學(xué)生解決和分析問題的能力，從而最終提高工程應(yīng)用能力。鑒于實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí)（6個(gè)學(xué)時(shí)）的限制，我們轉(zhuǎn)變觀念，以材料的成分、工藝、組織和性能之間的關(guān)系為主線貫穿始終，重點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中的科學(xué)思維和自我思考能力。為避免學(xué)生應(yīng)付式完成課程實(shí)驗(yàn)，整門實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)貫徹以設(shè)計(jì)性為主的原則，預(yù)先給學(xué)生提供任務(wù)書，要求學(xué)生根據(jù)任務(wù)書要求，自己查閱資料選擇合適的材料，設(shè)計(jì)加工流程以及熱處理工藝，制定實(shí)驗(yàn)方案提交指導(dǎo)老師進(jìn)行審閱和修改。之后，依據(jù)實(shí)驗(yàn)方案獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，在這過程中進(jìn)行原材料和經(jīng)過各種熱處理后的材料性能檢驗(yàn)和金相組織觀察。后期撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告過程中，要求格式規(guī)范，邏輯思維嚴(yán)謹(jǐn)。最后，增添答辯環(huán)節(jié)，結(jié)合學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行問答，了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度以及解決問題的能力。
三課程教學(xué)中的不足
通過對(duì)教學(xué)過程的初步探索，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性有顯著提高，同時(shí)結(jié)合實(shí)踐教學(xué)，動(dòng)手能力和分析問題能力也有明顯進(jìn)步，但仍暴露出一些問題亟需解決：（1）個(gè)體差異明顯。由于個(gè)體學(xué)習(xí)方法的差異，學(xué)生間學(xué)習(xí)效果差異明顯，部分學(xué)生學(xué)習(xí)情況雖有改善，但仍顯不足。（2）大班化教學(xué)效果較差。受制于教學(xué)條件和教學(xué)師資的顯著，部分學(xué)生采用大班化教學(xué)。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，大班化教學(xué)的學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度明顯弱于小班化教學(xué)，在有限的教學(xué)條件下如何改善這一情況是需解決的一個(gè)重要問題。（3）工程應(yīng)用能力仍有待加強(qiáng)。通過實(shí)踐教學(xué)發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生實(shí)際工程應(yīng)用能力仍有所不足，表現(xiàn)為所提出的解決方法過于理論，對(duì)實(shí)際工程應(yīng)用中的可操作性和經(jīng)濟(jì)性缺乏合理的評(píng)價(jià)。
四結(jié)束語
應(yīng)用型本科教學(xué)的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際工程應(yīng)用能力，為此，完善適應(yīng)該目標(biāo)的人才培養(yǎng)方案，推動(dòng)課程教學(xué)改革和創(chuàng)新是廣大教師的一項(xiàng)重要任務(wù)。我們對(duì)“工程材料”課程教學(xué)進(jìn)行了初步探索，取得一定的效果，同時(shí)仍存在一些問題，必須在實(shí)踐中不斷修正和完善。
參考文獻(xiàn)
[1]周濟(jì).智能制造——“中國(guó)制造2025”的主攻方向[J].中國(guó)機(jī)械工程,2015,26(17):2273-2284.
[2]鞏前明,姚可夫,邵洋,等.淺議工程材料課程教學(xué)與大學(xué)生自主學(xué)習(xí)[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備,2016(01):59-63.
[3]袁廣銀.基礎(chǔ)理論與前沿研究相結(jié)合——工程材料學(xué)教學(xué)體會(huì)[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備,2013(19):23-24.
作者：李旋 巨佳 李華冠 呂學(xué)鵬 王玨 巴志新 單位：南京工程學(xué)院 材料工程學(xué)院
