工程材料課程教學的初步探索
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摘要：結合應用型本科的人才培養(yǎng)目標，針對“工程材料”課程教學過程中發(fā)現(xiàn)的問題和不足，對教學內容、教學方法以及實驗教學等進行了初步探索，旨在全面提高學生的實際工程應用能力，拓寬學生視野，提高教學效果。
關鍵詞：課程教學；能力培養(yǎng)；工程應用；創(chuàng)新意識
制造業(yè)作為國民經(jīng)濟的主體，是立國之本、興國之器、強國之基[1]?！肮こ滩牧稀弊鳛闄C械和材料基礎系列課程，是一個傾向于敘述性質的課程體系，通過該課程的學習要求學生能夠了解和掌握與材料相關的基本理論，同時具有較強的分析和解決問題能力[2]。該課程的特點是內容繁多、術語概念較多、課程乏味，同時又與工程應用緊密相關。因此，在有限的學時范圍內，組織和協(xié)調好課堂理論教學與實踐教學，使學生盡可能多的掌握課程內容，同時拓寬學生的專業(yè)視野以及培養(yǎng)學生解決實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，筆者結合南京工程學院的應用型本科定位，對“工程材料”課程教學進行了初步探索。
一本課程在教學體系中的現(xiàn)狀
應用型本科教育是一種以強調應用為目的的教育，重點是培養(yǎng)學生的工程應用能力?！肮こ滩牧稀钡慕虒W對象以機械類和材料類專業(yè)學生為主，目的是培養(yǎng)滿足社會需求的機械工程師和材料工程師，側重點是使學生能夠根據(jù)實際工程需求進行正確地選材，并合理地選擇加工方法以及制訂工藝路線[4]。因此，為實現(xiàn)應用型本科教育的培養(yǎng)目標，該課程教學需圍繞工程應用展開，要學以致用。該課程的教學活動主要安排在第二、三學期，授課對象剛剛開始專業(yè)基礎課的學習，缺乏實踐經(jīng)驗和機械加工制造工藝的感性知識，而課程術語概念多，實踐性強，造成學生學習積極性不高，學習效果不明顯。此外，現(xiàn)有的理論課程內容體系是建立在知識系統(tǒng)性和完整性之上，在知識點選擇和安排上仍以傳統(tǒng)的金屬材料為主，而與新材料、新技術以及新工藝等密切相關的知識點較少，所用教材的知識內容體系創(chuàng)新性不足，造成學生的專業(yè)視野較為局限。實踐教學作為工程材料理論教學的重要補充，在學生能力和綜合素質提高方面有其獨特的作用。但目前工程材料課程的實驗大多屬于驗證性實驗，即學生根據(jù)實驗指導書機械地完成實驗，對邏輯思維和分析問題能力的鍛煉和培養(yǎng)不足，造成學生缺乏創(chuàng)新和獨立思考能力。
二教學過程的初步探索
（一）課程理論教學內容的調整
早期的“工程材料”教學主要側重于對不同種類材料組織和性能的介紹，內容之間無緊密的聯(lián)系，同時內容比較陳舊，缺少新材料、新技術以及新工藝在工程材料中的應用實例。根據(jù)這種情況，我們首先在教學內容上進行了補充，加入的“大數(shù)據(jù)”、“智能制造”以及“材料基因組”等新技術和手段在工程材料中的應用實例，使學生了解當下工程材料的發(fā)展變革，拓寬學生的專業(yè)視野。其次，我們調整教學內容，重新分配教學學時。以往的“工程材料”教學知識點以金屬為主，對高分子、陶瓷以及復合材料等教學內容較少。結合當下工程應用中對新材料和新工藝的需求，我們在教學過程中增加“材料結構和性能”以及“工程材料的選擇與應用”的教學時長，并結合國家重點工程中新材料應用實例，通過對比學習使學生深入掌握不同材料間的共性和異性特征。最后，要求學生結合國家重點工程中的新材料和新工藝問題開展自主學習和文獻閱讀，對材料的發(fā)展方向和趨勢有感性的認識，提高學生的學習興趣和求知欲。
（二）課程教學方法的改革
“工程材料”課程內容分散，系統(tǒng)性不強而理論知識較多。學生普遍感到這門課程學習比較困難，枯燥乏味，難以聯(lián)系實際[5]。為此，我們從以下方面對課程教學方法進行了改革：（1）從工程中來到工程中去。教學過程中以工程實例為切入點，提煉工程實例中的材料問題，引導學生帶著問題去學習，最后再將掌握的知識應用到實際工程中，實現(xiàn)從工程中來到工程中去。如“鋼的熱處理”這一章，我們以風力發(fā)電機中高速齒輪的材料問題作為切入點，使學生帶著問題學習熱處理知識，然后再結合類似的熱處理問題，引導學生自主制定相應的熱處理工藝，從而提高學生自主學習以及解決問題的能力。（2）“互聯(lián)網(wǎng)+”平臺的應用。傳統(tǒng)的教學以課堂為主，忽略了課后的討論和交流。為此，我們以“藍墨云班課”應用作為平臺，針對某些材料問題，引導學生在平臺上進行交流和研討，并對學生的參與情況進行評價，激發(fā)學生的學習熱情。（3）突出重點，強化應用。教學過程中突出重點，刪減或淡化與核心理論無關的公式推導和內容，強調重點內容的物理意義及其在工程中的應用，加強學生對重點內容的掌握，培養(yǎng)學生對材料的選用和制定零件加工工藝的技能，鼓勵學有余力的學生進行更深層次地學習。
（三）實驗教學的完善
“工程材料”是一門理論教學和實驗教學相結合的課程。理論課程教學過程中，老師發(fā)揮主導作用，學生往往處于被動學習的局面，而學生要在較短的時間內掌握比較系統(tǒng)的理論知識，往往只能靠死記硬背的方法，因而知識不夠扎實。而實驗教學“以學生為中心”，可以培養(yǎng)學生在材料的加工成型、性能檢測分析和選用等方面的實驗技能，提高學生解決和分析問題的能力，從而最終提高工程應用能力。鑒于實驗教學學時（6個學時）的限制，我們轉變觀念，以材料的成分、工藝、組織和性能之間的關系為主線貫穿始終，重點是培養(yǎng)學生在實驗教學過程中的科學思維和自我思考能力。為避免學生應付式完成課程實驗，整門實驗課程的學習貫徹以設計性為主的原則，預先給學生提供任務書，要求學生根據(jù)任務書要求，自己查閱資料選擇合適的材料，設計加工流程以及熱處理工藝，制定實驗方案提交指導老師進行審閱和修改。之后，依據(jù)實驗方案獨立完成實驗，在這過程中進行原材料和經(jīng)過各種熱處理后的材料性能檢驗和金相組織觀察。后期撰寫實驗報告過程中，要求格式規(guī)范，邏輯思維嚴謹。最后，增添答辯環(huán)節(jié)，結合學生提交的實驗報告進行問答，了解學生對知識的掌握程度以及解決問題的能力。
三課程教學中的不足
通過對教學過程的初步探索，學生的學習興趣和積極性有顯著提高，同時結合實踐教學，動手能力和分析問題能力也有明顯進步，但仍暴露出一些問題亟需解決：（1）個體差異明顯。由于個體學習方法的差異，學生間學習效果差異明顯，部分學生學習情況雖有改善，但仍顯不足。（2）大班化教學效果較差。受制于教學條件和教學師資的顯著，部分學生采用大班化教學。對比發(fā)現(xiàn)，大班化教學的學生對知識的掌握程度明顯弱于小班化教學，在有限的教學條件下如何改善這一情況是需解決的一個重要問題。（3）工程應用能力仍有待加強。通過實踐教學發(fā)現(xiàn)部分學生實際工程應用能力仍有所不足，表現(xiàn)為所提出的解決方法過于理論，對實際工程應用中的可操作性和經(jīng)濟性缺乏合理的評價。
四結束語
應用型本科教學的目標是培養(yǎng)學生的實際工程應用能力，為此，完善適應該目標的人才培養(yǎng)方案，推動課程教學改革和創(chuàng)新是廣大教師的一項重要任務。我們對“工程材料”課程教學進行了初步探索，取得一定的效果，同時仍存在一些問題，必須在實踐中不斷修正和完善。
參考文獻
[1]周濟.智能制造——“中國制造2025”的主攻方向[J].中國機械工程,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與大學生自主學習[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2016(01):59-63.
[3]袁廣銀.基礎理論與前沿研究相結合——工程材料學教學體會[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2013(19):23-24.
作者：李旋 巨佳 李華冠 呂學鵬 王玨 巴志新 單位：南京工程學院 材料工程學院
