《機械工程材料》教學(xué)方法改革

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摘要：《機械工程材料》課程是高等院校機械類本科專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。針對課程邏輯性差、概念繁多、實踐性強的特點，結(jié)合教學(xué)過程中遇到的實際問題，對教學(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：機械工程材料；教學(xué)方法；碎片化學(xué)習(xí)

一、引言

《機械工程材料》是機械工程類專業(yè)必修課，也是很多專業(yè)課的先導(dǎo)課程，學(xué)習(xí)機械工程材料，將為學(xué)習(xí)機械類專業(yè)課打下堅實的基礎(chǔ)。本門學(xué)科是一門偏重敘述性質(zhì)的課程，既具有高度濃縮的基礎(chǔ)知識，又有實踐性很強的應(yīng)用技術(shù)知識。對于缺乏實踐經(jīng)驗和感性知識的學(xué)生來說，既會有新鮮感又有生疏難學(xué)之苦?！稒C械工程材料》涉及的內(nèi)容不像數(shù)理化那樣有著嚴謹?shù)倪壿嬓?，而是廣泛存在合理與不合理，先進與不先進，可行與不可行等需要適當選擇的問題。這會讓缺乏實踐經(jīng)驗的學(xué)生感到難以理解，在教學(xué)過程中，教師如果只是簡單采用“滿堂灌”的教學(xué)方法，學(xué)生學(xué)習(xí)接受教學(xué)內(nèi)容就會非常吃力，無法深入理解所講授的理論知識，更不能運用所學(xué)知識解決實際工程問題。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)上進行改革和創(chuàng)新，對教學(xué)內(nèi)容進行整合和優(yōu)化，把理論和實踐教學(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]?？蓮囊韵聨讉€方面加強教學(xué)方法改革與創(chuàng)新。

二、教學(xué)方法

（一）抓住教學(xué)中核心問題，把基本概念和實際聯(lián)系在一起

機械工程材料種類繁多，各類材料的成分、性能差異很大，各個章節(jié)之間沒有很強的邏輯關(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)系實際，引導(dǎo)學(xué)生對抽象的概念進行理解就顯得非常重要。目前人才培養(yǎng)方案下的《機械工程材料》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)生對于知識的獲取大多為強制記憶和反復(fù)練習(xí)[2]。這無法有效引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮空間想象力對抽象的概念有一個具體的理解，這就教師需要抓住重點，把抽象概念具體化，讓學(xué)生能可以更加直觀地掌握機械工程材料。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，學(xué)生理解材料的性能決定于材料的化學(xué)成分基本沒有問題，但是材料的性能決定于其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，很多學(xué)生就無法把他們有效聯(lián)系起來。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題，就能順利地理解接受通過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題，進而大幅度提升教學(xué)效果?？梢葬槍@一問題，設(shè)計相應(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、動畫、仿真、圖片等多媒體進行教學(xué)，極大地彌補抽象理論教學(xué)困境。多媒體一方面可以根據(jù)機械類不同專業(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、微觀組織以及機械制造的有關(guān)內(nèi)容形象立體地展現(xiàn)出來，從而能生動地展示課程內(nèi)容、增強課程的吸引力[3]。教師在講授過程中，充分利用了音頻、視頻、動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)過程等形象直觀地展示出來，顯著增大了課堂教學(xué)的信息量，增強了教學(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)機械工程材料實踐性強的學(xué)科特點，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、豐富實踐知識。

（三）完善實踐教學(xué)環(huán)節(jié)

實驗教學(xué)是實踐教學(xué)的重要組織形式，實驗教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的過程中，起著理論教學(xué)無法替代的作用。相比理論教學(xué)，實驗教學(xué)讓枯燥無味的理論知識更生動，通過學(xué)生積極參與，既開拓了學(xué)生的思路，也培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。一般來說，實驗分為三個層次：（1）基礎(chǔ)性驗證性實驗；（2）提高性實驗；（3）綜合性和設(shè)計性實驗。目前機械工程材料的傳統(tǒng)實驗基本是基礎(chǔ)驗證性實驗，無法充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性。優(yōu)化改革實驗環(huán)節(jié)，淡化實驗的驗證性，加強創(chuàng)新，讓學(xué)生通過實驗將所學(xué)的理論知識靈活運用于實踐之中，強化學(xué)生對理論知識的感悟，提升學(xué)生的工程實踐能力。

（四）合理利用課后碎片化學(xué)習(xí)時間

自從進入移動互聯(lián)網(wǎng)時代，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)時間、空間都已從連續(xù)、固定、封閉走向靈活、開放、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)容無法更好滿足學(xué)習(xí)者利用碎片化時間所進行微型學(xué)習(xí)活動[6]。目前，得益于社會的長足發(fā)展，科技的巨大進步，智能終端延伸到社會生活的每個角落，大學(xué)生也幾乎每個人都有智能手機，海量的App吞噬了學(xué)生的課余時間，如何把大學(xué)生花在微信、qq、直播，游戲上的課余時間爭取回來，提升機械工程材料的教學(xué)效果，這是教學(xué)一線教師面臨的挑戰(zhàn)。可以把機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行重點講解，長度大約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)生對其具體區(qū)別很模糊，但是放在一起進行對比講解，就會看出來它們的不同點。鐵素體是碳溶解在α-Fe中的間隙固溶體，常用符號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℃時碳質(zhì)量分數(shù)為2.11%的碳。馬氏體是碳在α-Fe中的過飽和固溶體，用符號M表示。借助教具，拍成微視頻進行講解，學(xué)生很快就能理解這些概念的差異。這樣把機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行講解，制成微視頻，利用微信、qq等工具進行教學(xué)，取得了良好的教學(xué)效果。

三、小結(jié)

總之，機械工程材料是一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，本文針對課程教學(xué)現(xiàn)狀，結(jié)合多年教學(xué)經(jīng)驗，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實踐環(huán)節(jié)等各方面教學(xué)改革進行探索，充分地調(diào)動了學(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)造出一個良好的開端，也為機械類后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下堅實基礎(chǔ)。

【參考文獻】

[1]李妙玲,武亞平.互動式教學(xué)法在《機械工程材料》課程教學(xué)中的實踐[J].山東化工,2015(4):129-130.

[2]向延鴻,李劍.機械工程材料課程教學(xué)改革探討[J].科技視界,2016(8):67.

[3]徐建軍.“機械工程材料”教學(xué)改革與實踐[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報：社會科學(xué)版,2008,10(3):340-342.

[4]崔占全,高聿為,趙品,等.工程材料課程教學(xué)改革措施及成效[J].教學(xué)研究,2005(28):341-343.

[5]錢樺,陳劭.“工程材料及機械制造基礎(chǔ)”系列課程的優(yōu)化研究與探索[J].中國林業(yè)教育,1999(3):50-52.

[6]王覓.面向碎片化學(xué)習(xí)時代微視頻課程的內(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)院機電工程系