機(jī)械工程材料課程教學(xué)探討

張有強(qiáng) 羅樹麗 周 嶺

塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院 新疆阿拉爾 843300

機(jī)械工程材料課程是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的技術(shù)基礎(chǔ)課，是一個(gè)傾向于敘述性質(zhì)的課程體系，既有高度濃縮的基礎(chǔ)理論，又有實(shí)踐性很強(qiáng)的操作工藝技術(shù)。機(jī)械類專業(yè)教學(xué)大綱明確指出，該課程是聯(lián)系設(shè)計(jì)類課程與制造類課程的紐帶，是從基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向?qū)I(yè)課學(xué)習(xí)的橋梁，其特點(diǎn)主要表現(xiàn)為“三多一少”，即內(nèi)容頭緒多、原理規(guī)律多、概念定義多、理論計(jì)算少。另外，該課程也是一門與實(shí)際工程緊密結(jié)合、實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，在整個(gè)教學(xué)過程中約占48(含實(shí)驗(yàn)8學(xué)時(shí))學(xué)時(shí)。因此，擺在機(jī)械工程材料課程教師面前亟待解決的課題是怎樣利用有限的學(xué)時(shí)和條件，組織和協(xié)調(diào)好課堂理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的配合，使學(xué)生盡可能掌握、理解該課程內(nèi)容，進(jìn)一步探討如何拓寬學(xué)生的專業(yè)視野，提高學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)實(shí)際動(dòng)手能力，訓(xùn)練他們系統(tǒng)掌握工程材料綜合運(yùn)用能力，使該課程與后續(xù)專業(yè)課程融為一體。

1 本課程在教學(xué)體系中的現(xiàn)狀

本課程的教學(xué)對象是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生，以培養(yǎng)機(jī)械工程師為目的[1]。機(jī)械工程師培養(yǎng)的側(cè)重點(diǎn)是能夠正確選材、用材，并合理地選擇加工方法、制訂工藝路線，需要的是工程設(shè)計(jì)與制造緊密相關(guān)的材料知識及其運(yùn)用能力，即了解材料在加工成形和使用過程中的特點(diǎn)，把握材料的本質(zhì)。因此課程教學(xué)基本要求必須符合機(jī)械工程師實(shí)際工作需要，要學(xué)以致用，但目前的教學(xué)過程也反映出一些不足之處[2]。

對于機(jī)械工程材料課程教學(xué)活動(dòng)，多數(shù)學(xué)校安排在第三學(xué)期進(jìn)行，授課對象正處于開始專業(yè)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)階段，缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和機(jī)械加工制造工藝的感性知識，因此進(jìn)入專業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)時(shí)感到茫然，學(xué)習(xí)欲望不強(qiáng)烈。另外，該課程繁雜、枯燥、抽象、靈活的特性，要求學(xué)生具備較好的綜合能力，較強(qiáng)的靈活運(yùn)用能力。但學(xué)生的思維方式、學(xué)習(xí)方法、掌握能力均不太適應(yīng)，往往事倍功半，學(xué)習(xí)效果不明顯，從而影響了學(xué)習(xí)的積極性。

近幾年，課程教學(xué)改革不斷深入，隨之而來的是不斷壓縮課時(shí)，而教學(xué)內(nèi)容有增無減。因此，為了完成教學(xué)工作，大多數(shù)課堂教學(xué)仍以灌輸知識為主，教師把主要精力放在按規(guī)定學(xué)時(shí)把所有的教學(xué)內(nèi)容灌輸給學(xué)生，偏重課程知識、內(nèi)容孤立傳授，而對學(xué)生如何運(yùn)用所學(xué)知識解決、分析實(shí)際問題的能力缺乏訓(xùn)練。學(xué)生在課堂上基本處于被動(dòng)接受的狀態(tài)，不利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性，教學(xué)效率不高，直接表現(xiàn)為課程結(jié)業(yè)的考試成績偏低。

實(shí)踐教學(xué)是人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，在學(xué)生能力和綜合素質(zhì)提高方面有其獨(dú)特的作用。但目前機(jī)械工程材料課程的實(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)書按部就班操作即可得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，幾乎不需要思考，因此學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課的投入不夠，缺乏興趣。另外，許多院校在實(shí)踐過程中普遍存在一些問題，如學(xué)生逐年增多，而實(shí)驗(yàn)設(shè)備得不到及時(shí)更新和購置；因課時(shí)限制，學(xué)生不能獨(dú)立地對設(shè)備進(jìn)行操作；學(xué)生提前沒有預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)教材，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室不知道怎樣動(dòng)手操作，只能順應(yīng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的預(yù)設(shè)軌道完成教學(xué)等。

2 教學(xué)方法與手段

2.1 精心策劃教學(xué)實(shí)施方案，顯著提升教學(xué)效果

教學(xué)實(shí)施方案是教學(xué)理念和教學(xué)模式的具體體現(xiàn)，精心策劃實(shí)施好每堂課的教學(xué)活動(dòng)也是對一名教師最基本的要求。如前所述，機(jī)械工程材料知識點(diǎn)較瑣碎，要做到理清思路，教會學(xué)生善于歸納、提取和濃縮知識要點(diǎn)，如對概念、材料種類、熱處理工藝、材料性能等相近或相反不容易區(qū)分、識記、掌握的內(nèi)容，可以通過類比法進(jìn)行講解。例如鐵碳合金中的基本相鐵素體、奧氏體、滲碳體等，可通過比較它們的成分、組織形態(tài)和性能來區(qū)分理解。

課堂是實(shí)施教學(xué)活動(dòng)的主要場所，也是學(xué)生獲取知識的主要途徑，有時(shí)候略顯枯燥和干澀，可以適時(shí)引用現(xiàn)實(shí)中的實(shí)例活躍課堂氣氛和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也要找到理論與實(shí)際的切入點(diǎn)，使抽象、深?yuàn)W的理論具體化、通俗化，有助于學(xué)生對理論知識的理解和掌握，將感性知識上升為理性知識，強(qiáng)化對知識的理解和靈活應(yīng)用，提高該課程的教學(xué)效果。

2.2 以主線為主導(dǎo)，引領(lǐng)貫穿教學(xué)內(nèi)容

理想的教學(xué)方法應(yīng)該能夠有效地將教學(xué)中的各種任務(wù)、層次、要素有機(jī)地結(jié)合起來，相互協(xié)調(diào)，讓學(xué)生對課程內(nèi)容的理解有一個(gè)不斷認(rèn)識和逐步提高的過程。本課程知識點(diǎn)眾多，分散而且抽象，知識點(diǎn)之間表面的邏輯關(guān)系不明，給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來一定困難。如果緊抓課程主線，明確課程目的以及概念之間的來龍去脈，就容易使學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

首先從頭至尾縱向勾勒出課程的“主線”，找到“化學(xué)成分+熱處理→組織結(jié)構(gòu)→性能→應(yīng)用”這條主線[3]，把看似知識點(diǎn)凌亂的各章節(jié)有機(jī)結(jié)合起來，幫助學(xué)生理清頭緒，將所學(xué)知識融會貫通。

在具體的章節(jié)中也不例外，譬如學(xué)習(xí)鋼的牌號時(shí)，亦可以歸納總結(jié) “典型牌號→主要用途→性能要求→化學(xué)成分特點(diǎn)(碳及合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與主要作用)→熱處理工藝及相應(yīng)組織”這一主線，將分散的內(nèi)容高度集中，將繁雜的內(nèi)容高度概括，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中達(dá)到條理化、系統(tǒng)化。

2.3 充分利用教學(xué)手段，提高教學(xué)效果

目前，現(xiàn)代化教學(xué)技術(shù)不斷滲入課堂教學(xué)，在顯著提高學(xué)生素質(zhì)、提高教師課堂教學(xué)效果、改變傳統(tǒng)教學(xué)模式等方面發(fā)揮了積極作用。譬如在授課過程中，通過簡明、實(shí)用的多媒體動(dòng)畫課件和圖片讓學(xué)生看清材料的結(jié)構(gòu)組織，變抽象為形象，增加學(xué)生的感性認(rèn)識，增強(qiáng)課堂教學(xué)的主動(dòng)性和直觀性。

另外，在豐富教學(xué)環(huán)節(jié)過程中，可以通過穿插案例組織課堂教學(xué)[4]，如在講授鐵碳合金相圖、分析組織時(shí)，可以把課堂的理論教學(xué)移到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，在實(shí)驗(yàn)室利用4XCE金相顯微鏡，借助CCD直接把相關(guān)成分或鐵碳合金的組織結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)在學(xué)生面前，使學(xué)生直觀地看到鐵碳合金結(jié)晶的狀態(tài)，不再刻板地講解和用“素描”方式描述其結(jié)晶產(chǎn)物，一方面提高了授課效率，另一方面也加深了學(xué)生的記憶。這種授課方式明顯活躍了課堂氣氛，開闊了學(xué)生的視野，提高了學(xué)習(xí)興趣。

此外，有條件的學(xué)?；蚪處熆梢越⒕W(wǎng)絡(luò)平臺或構(gòu)建虛擬課堂進(jìn)行課堂教學(xué)或課外輔導(dǎo)[5]，這樣可以減少大量不必要的重復(fù)勞動(dòng)，學(xué)生也可借助網(wǎng)絡(luò)平臺，不受時(shí)空限制進(jìn)行交互式學(xué)習(xí)與反饋，對教學(xué)相長大有裨益。

2.4 緊密結(jié)合實(shí)踐教學(xué)，加深理論理解

實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)在學(xué)習(xí)過程中有著無可替代的作用，是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力、發(fā)現(xiàn)問題和解決分析實(shí)際問題能力的最佳課堂。以往的實(shí)驗(yàn)課主要是實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、注意事項(xiàng)等，由學(xué)生測試相關(guān)數(shù)據(jù)、填寫表格，并按期完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這一方面使學(xué)生缺乏探索的積極性，應(yīng)付提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告的不在少數(shù)；另一方面教師很難把握學(xué)生實(shí)驗(yàn)的全面情況，僅憑實(shí)驗(yàn)報(bào)告的“規(guī)范性”給出實(shí)驗(yàn)成績[6]。課后學(xué)生普遍反映效果不好，經(jīng)過幾輪教學(xué)的總結(jié)和探索，采取的主要措施有：首先，開展試行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)制度。在該課程網(wǎng)站建立相關(guān)實(shí)驗(yàn)?zāi)M訓(xùn)練，并給出一些相關(guān)問題供學(xué)生選擇，教師也可以隨機(jī)抽查學(xué)生是否已預(yù)習(xí)。其次，學(xué)生可以結(jié)合教師與學(xué)生科研項(xiàng)目自主完成實(shí)驗(yàn)，如很多項(xiàng)目均涉及材料的結(jié)構(gòu)和組織研究，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下完成了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，不僅拿到實(shí)驗(yàn)課成績，而且真正掌握了實(shí)驗(yàn)，可謂事半功倍。如果條件允許，可以借助金工實(shí)習(xí)實(shí)踐環(huán)節(jié)，讓學(xué)生感性認(rèn)識各種金屬材料加工成零件的過程，了解在熱處理工藝之前和之后各有什么性能。

2.5 改革傳統(tǒng)的考核方式，激發(fā)學(xué)習(xí)積極性

目前在我國多數(shù)高校中，課程考核仍采用課程結(jié)束時(shí)一次性閉卷筆試，即“一卷定乾坤”的考核模式[7]，往往會導(dǎo)致學(xué)生不注重平時(shí)學(xué)習(xí)，臨考前突擊復(fù)習(xí)，只要強(qiáng)記能力突出，有時(shí)還能取得不錯(cuò)的成績，而勤于思考、勇于探索和深化知識的學(xué)生卻難以得到好成績。這種考核方式存在一定的局限，譬如考核內(nèi)容的局限性、標(biāo)準(zhǔn)的浮動(dòng)性、成績的功利性等，在一定程度上限制了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

課程考核模式的改革是大勢所趨，與傳統(tǒng)“一卷定乾坤”的考核模式相比，可以將“結(jié)果性”考核變?yōu)椤斑^程性”或“階段性” 考核，具體考核形式可以多樣，但應(yīng)結(jié)合教學(xué)實(shí)際，注重過程監(jiān)控，將作業(yè)、課堂表現(xiàn)、課程設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、小論文、階段測試與期末考試等結(jié)合起來綜合考察，評定最終成績，打破以往學(xué)生臨陣磨槍的突擊現(xiàn)象。通過這種綜合考核方式，能調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，學(xué)生可以充分發(fā)揮自己的優(yōu)勢，學(xué)生綜合知識的掌握程度也得到了客觀的評價(jià)，最終達(dá)到提高教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量的目的。

3 結(jié)束語

“機(jī)械工程材料課程是一門教師難教，學(xué)生厭學(xué)的課程?！边@是該課程許多授課教師發(fā)自內(nèi)心的告白。“教學(xué)有法，但無定法”，在教學(xué)實(shí)踐中，采用靈活多變的方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，必能取得令人滿意的教學(xué)效果；更重要的是，廣大教師在教學(xué)過程中要突破傳統(tǒng)理念的束縛，敢于創(chuàng)新，大膽地進(jìn)行探索和實(shí)踐，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和總結(jié)成功的經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)出具有創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力的人才，加快卓越工程師的培養(yǎng)步伐。

[1]雷聲,吳躍波.工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革初探[J].合肥師范學(xué)院學(xué)報(bào),2010,28(3):61-64.

[2]覃海英.機(jī)械工程材料課程建設(shè)與改革淺議[J].廣西大學(xué)學(xué)報(bào),2008,30(9):12-14.

[3]王清周,閆殿然,孫繼兵.構(gòu)建機(jī)械工程材料高效課堂的幾點(diǎn)建議[J].河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2010,2(1):29-32.

[4]姚小玲.視頻公開課“演講與口才”教學(xué)模式的改革與實(shí)踐[J].中國大學(xué)教學(xué),2012(5):65-67.

[5]孫繼兵,丁賀偉,王清周.機(jī)械工程材料精品課程建設(shè)與教學(xué)改革的實(shí)踐與思考[J].中國輕工教育,2010(1):52-54.

[6]王曉萍,劉向東,劉旭.課程實(shí)驗(yàn)在工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的作用及實(shí)踐探索[J].中國大學(xué)教學(xué),2012(1):74-76.

[7]徐達(dá)奇.改革高校課程考核模式[J].理工高教研究,2005,24(6):86-89.