《機(jī)械工程材料》教學(xué)方法改革

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摘要：《機(jī)械工程材料》課程是高等院校機(jī)械類本科專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。針對(duì)課程邏輯性差、概念繁多、實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，結(jié)合教學(xué)過(guò)程中遇到的實(shí)際問(wèn)題，對(duì)教學(xué)方法和教學(xué)手段提出具體的改革辦法，提升了教學(xué)效率，改善了教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：機(jī)械工程材料；教學(xué)方法；碎片化學(xué)習(xí)

一、引言

《機(jī)械工程材料》是機(jī)械工程類專業(yè)必修課，也是很多專業(yè)課的先導(dǎo)課程，學(xué)習(xí)機(jī)械工程材料，將為學(xué)習(xí)機(jī)械類專業(yè)課打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本門學(xué)科是一門偏重?cái)⑹鲂再|(zhì)的課程，既具有高度濃縮的基礎(chǔ)知識(shí)，又有實(shí)踐性很強(qiáng)的應(yīng)用技術(shù)知識(shí)。對(duì)于缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和感性知識(shí)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，既會(huì)有新鮮感又有生疏難學(xué)之苦。《機(jī)械工程材料》涉及的內(nèi)容不像數(shù)理化那樣有著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬓?，而是廣泛存在合理與不合理，先進(jìn)與不先進(jìn)，可行與不可行等需要適當(dāng)選擇的問(wèn)題。這會(huì)讓缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生感到難以理解，在教學(xué)過(guò)程中，教師如果只是簡(jiǎn)單采用“滿堂灌”的教學(xué)方法，學(xué)生學(xué)習(xí)接受教學(xué)內(nèi)容就會(huì)非常吃力，無(wú)法深入理解所講授的理論知識(shí)，更不能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題。要想取得良好的教學(xué)效果，教師就必須要在繼承已有成果的基礎(chǔ)上進(jìn)行改革和創(chuàng)新，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合和優(yōu)化，把理論和實(shí)踐教學(xué)結(jié)合，充分利用現(xiàn)代化教學(xué)手段，提高學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力[1]。可從以下幾個(gè)方面加強(qiáng)教學(xué)方法改革與創(chuàng)新。

二、教學(xué)方法

（一）抓住教學(xué)中核心問(wèn)題，把基本概念和實(shí)際聯(lián)系在一起

機(jī)械工程材料種類繁多，各類材料的成分、性能差異很大，各個(gè)章節(jié)之間沒(méi)有很強(qiáng)的邏輯關(guān)系，這導(dǎo)致老師教學(xué)難，學(xué)生學(xué)習(xí)難。如何理論聯(lián)系實(shí)際，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)抽象的概念進(jìn)行理解就顯得非常重要。目前人才培養(yǎng)方案下的《機(jī)械工程材料》課程教學(xué)內(nèi)容抽象單一，晦澀難懂，各章節(jié)內(nèi)容間聯(lián)系不緊密,學(xué)生對(duì)于知識(shí)的獲取大多為強(qiáng)制記憶和反復(fù)練習(xí)[2]。這無(wú)法有效引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮空間想象力對(duì)抽象的概念有一個(gè)具體的理解，這就教師需要抓住重點(diǎn)，把抽象概念具體化，讓學(xué)生能可以更加直觀地掌握機(jī)械工程材料。比如在講授材料的性能決定于材料的化學(xué)成分和其內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)時(shí)，學(xué)生理解材料的性能決定于材料的化學(xué)成分基本沒(méi)有問(wèn)題，但是材料的性能決定于其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，很多學(xué)生就無(wú)法把他們有效聯(lián)系起來(lái)。如果能深刻理解材料內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)如何影響材料的性能這一核心問(wèn)題，就能順利地理解接受通過(guò)熱處理和形變加工改變材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而改變材料性能等很多問(wèn)題，進(jìn)而大幅度提升教學(xué)效果?？梢葬槍?duì)這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)相應(yīng)的教學(xué)方案。

（二）充分利用現(xiàn)代化教學(xué)手段，發(fā)掘?qū)W生學(xué)習(xí)潛力

隨著多媒體教學(xué)的普及，教師不斷更新教學(xué)手段，采用包括PPT、錄像、動(dòng)畫、仿真、圖片等多媒體進(jìn)行教學(xué)，極大地彌補(bǔ)抽象理論教學(xué)困境。多媒體一方面可以根據(jù)機(jī)械類不同專業(yè)的教學(xué)大綱具體要求修改完善課件，提高了教師備課效率，另一方運(yùn)用多媒體教學(xué)手段就可以把抽象的概念、微觀組織以及機(jī)械制造的有關(guān)內(nèi)容形象立體地展現(xiàn)出來(lái)，從而能生動(dòng)地展示課程內(nèi)容、增強(qiáng)課程的吸引力[3]。教師在講授過(guò)程中，充分利用了音頻、視頻、動(dòng)畫和圖片等多媒體技術(shù)，將書本和傳統(tǒng)板書難以描述的材料的微觀結(jié)構(gòu)和組織、宏觀性能、產(chǎn)品的制造生產(chǎn)過(guò)程等形象直觀地展示出來(lái)，顯著增大了課堂教學(xué)的信息量，增強(qiáng)了教學(xué)內(nèi)容的趣味性和吸引力，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)習(xí)效率，教學(xué)效果明顯改善[4-5]。在課堂教學(xué)完成后，要充分利用現(xiàn)在發(fā)達(dá)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生課后自主學(xué)習(xí)，根據(jù)學(xué)生層次，相應(yīng)的工程材料網(wǎng)絡(luò)課程，可以根據(jù)機(jī)械工程材料實(shí)踐性強(qiáng)的學(xué)科特點(diǎn)，建設(shè)相應(yīng)的案例教學(xué)欄目，讓學(xué)生能夠在課下隨時(shí)根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況，選擇相應(yīng)的課程完善自己的專業(yè)技能、豐富實(shí)踐知識(shí)。

（三）完善實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)踐教學(xué)的重要組織形式，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的過(guò)程中，起著理論教學(xué)無(wú)法替代的作用。相比理論教學(xué)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)讓枯燥無(wú)味的理論知識(shí)更生動(dòng)，通過(guò)學(xué)生積極參與，既開(kāi)拓了學(xué)生的思路，也培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。一般來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)分為三個(gè)層次：（1）基礎(chǔ)性驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)；（2）提高性實(shí)驗(yàn)；（3）綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。目前機(jī)械工程材料的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)基本是基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，無(wú)法充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性。優(yōu)化改革實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，淡化實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證性，加強(qiáng)創(chuàng)新，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)將所學(xué)的理論知識(shí)靈活運(yùn)用于實(shí)踐之中，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的感悟，提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

（四）合理利用課后碎片化學(xué)習(xí)時(shí)間

自從進(jìn)入移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，人類的生活方式發(fā)生了翻天覆地的變化，人們的學(xué)習(xí)時(shí)間、空間都已從連續(xù)、固定、封閉走向靈活、開(kāi)放、多元，學(xué)習(xí)呈現(xiàn)出碎片化，傳統(tǒng)大模塊大粒度學(xué)習(xí)內(nèi)容無(wú)法更好滿足學(xué)習(xí)者利用碎片化時(shí)間所進(jìn)行微型學(xué)習(xí)活動(dòng)[6]。目前，得益于社會(huì)的長(zhǎng)足發(fā)展，科技的巨大進(jìn)步，智能終端延伸到社會(huì)生活的每個(gè)角落，大學(xué)生也幾乎每個(gè)人都有智能手機(jī)，海量的App吞噬了學(xué)生的課余時(shí)間，如何把大學(xué)生花在微信、qq、直播，游戲上的課余時(shí)間爭(zhēng)取回來(lái)，提升機(jī)械工程材料的教學(xué)效果，這是教學(xué)一線教師面臨的挑戰(zhàn)?？梢园褭C(jī)械工程材料里面的一些相似的，容易混淆的重要概念制成小視頻進(jìn)行重點(diǎn)講解，長(zhǎng)度大約3～5分鐘。比如“鐵素體、奧氏體、馬氏體”這一組概念，都是碳溶解在鐵晶格中形成間隙固溶體，它們有什么區(qū)別？很多學(xué)生對(duì)其具體區(qū)別很模糊，但是放在一起進(jìn)行對(duì)比講解，就會(huì)看出來(lái)它們的不同點(diǎn)。鐵素體是碳溶解在α-Fe中的間隙固溶體，常用符號(hào)F或者α表示表示，具有體心立方晶格，其溶碳能力很低，常溫下僅能溶解為0.0008%的碳，在727℃時(shí)最大的溶碳能力為0.02%。奧氏體是碳溶于γ-Fe中所形成的間隙固溶體，具有面心立方晶體結(jié)構(gòu)，用字母A或者γ表示，其溶碳能力高于鐵素體，在1148℃時(shí)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.11%的碳。馬氏體是碳在α-Fe中的過(guò)飽和固溶體，用符號(hào)M表示。借助教具，拍成微視頻進(jìn)行講解，學(xué)生很快就能理解這些概念的差異。這樣把機(jī)械工程材料里面一些相似，相近的或者同一類的概念放在一起進(jìn)行講解，制成微視頻，利用微信、qq等工具進(jìn)行教學(xué)，取得了良好的教學(xué)效果。

三、小結(jié)

總之，機(jī)械工程材料是一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，本文針對(duì)課程教學(xué)現(xiàn)狀，結(jié)合多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)踐環(huán)節(jié)等各方面教學(xué)改革進(jìn)行探索，充分地調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，提高了課堂教學(xué)質(zhì)量。從而為培養(yǎng)出具有創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力的人才創(chuàng)造出一個(gè)良好的開(kāi)端，也為機(jī)械類后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

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[6]王覓.面向碎片化學(xué)習(xí)時(shí)代微視頻課程的內(nèi)容設(shè)[D].上海:華東師范大學(xué),2013.

作者：姜云峰 單位：蘇州科技大學(xué)天平學(xué)院機(jī)電工程系