《金屬工藝學(xué)》本科教學(xué)的改革與實(shí)踐

張建新

（河南理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，河南 焦作 454000）

《金屬工藝學(xué)》本科教學(xué)的改革與實(shí)踐

張建新

（河南理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，河南 焦作 454000）

從《金屬工藝學(xué)》本科教學(xué)的思路談起，結(jié)合多年來(lái)的教學(xué)體會(huì)，從激發(fā)學(xué)生興趣、多媒體課件教學(xué)、多角度解釋抽象理論、合理拔高前沿知識(shí)四個(gè)方面詳細(xì)論述了本課程的教學(xué)改革與實(shí)踐。最后，總結(jié)了機(jī)械類學(xué)科教學(xué)改革及發(fā)展的新思路。

《金屬工藝學(xué)》；教學(xué)方法；改革；實(shí)踐

一、引言

《金屬工藝學(xué)》課程是機(jī)械工程類專業(yè)的重要專業(yè)技術(shù)課，一般安排在大學(xué)二年級(jí)下半學(xué)期或大學(xué)三年級(jí)上半學(xué)期學(xué)習(xí)，該課程包括的概念和理論內(nèi)容很多，有鑄造、鍛造、焊接、壓力加工、切削加工等常見(jiàn)金屬成型工藝[1]?！督饘俟に噷W(xué)》是聯(lián)系其他專業(yè)課程的紐帶，其教學(xué)環(huán)節(jié)與教學(xué)方法至關(guān)重要，不僅關(guān)系到學(xué)生對(duì)其他專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，而且對(duì)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法和實(shí)踐能力具有指導(dǎo)作用。隨著高等教育體制改革的深入，《金屬工藝學(xué)》課程的教學(xué)存在諸多矛盾，如學(xué)時(shí)數(shù)相應(yīng)減少與知識(shí)信息量迅速增加之間的矛盾，傳統(tǒng)的授課方法與多媒體創(chuàng)新教學(xué)之間的矛盾等。為了提高該課程的教學(xué)效果，改革教師的教書(shū)育人方法，提高課堂利用率已迫在眉睫，尤其是教學(xué)中要善于運(yùn)用科學(xué)的思維與創(chuàng)新的思路，讓學(xué)生學(xué)到扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)[2]。筆者經(jīng)過(guò)幾年來(lái)的教學(xué)積累與親身體會(huì)，對(duì)《金屬工藝學(xué)》課程的教學(xué)改革做了大膽嘗試，下面略作介紹。

二、教學(xué)改革的實(shí)踐與分析

1.學(xué)生專業(yè)激情的激發(fā)。對(duì)于當(dāng)代大學(xué)生而言，報(bào)考專業(yè)時(shí)存在盲目性，不知道具體該報(bào)什么。大學(xué)學(xué)習(xí)階段專業(yè)興趣的培養(yǎng)十分重要，這種求知的欲望一旦產(chǎn)生，對(duì)后續(xù)的課程學(xué)習(xí)起到促進(jìn)作用。那么我們?nèi)绾蝸?lái)激發(fā)學(xué)生的專業(yè)激情呢？要回答這個(gè)問(wèn)題，就要上好緒論課，讓學(xué)生知道該課程的主要內(nèi)容、與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系、如何運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題等，其中最重要的是結(jié)合身邊實(shí)例加以引導(dǎo)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。例如就學(xué)生宿舍中常見(jiàn)的暖氣片，我們可以從以下幾個(gè)方面提出問(wèn)題：①為什么暖氣片使用金屬材料而不用非金屬材料？②為什么有的暖氣片使用鑄造方法而不使用壓力加工方法？③為什么高檔暖氣片采用有色金屬材料而常用暖氣片采用鑄鐵材料？④復(fù)雜的暖氣片系統(tǒng)是如何連接的？⑤如何優(yōu)化暖氣片的結(jié)構(gòu)使其散熱效果更佳？隨著這些專業(yè)問(wèn)題的提出，課堂氣氛馬上活躍起來(lái)，很多學(xué)生求知心切，想馬上知道答案，這個(gè)時(shí)候我們可以結(jié)合《金屬工藝學(xué)》的章節(jié)知識(shí)，通俗易懂的做出解釋。相信大多數(shù)學(xué)生會(huì)茅塞頓開(kāi)，感慨小小暖氣片有這么多專業(yè)知識(shí)，濃厚的學(xué)習(xí)興趣會(huì)隨之產(chǎn)生。

以上僅是生活方面的小常識(shí)，這個(gè)實(shí)例中涵蓋了不同材料的性能差異、金屬材料的鑄造與加工工藝、金屬材料的導(dǎo)熱效果及其腐蝕性能、材料的焊接工藝與方法、機(jī)械零件的設(shè)計(jì)與制造等專業(yè)知識(shí)，從而引出導(dǎo)熱率、鑄造、壓力加工、有色金屬、黑色金屬、焊接、腐蝕性能及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等重要專業(yè)術(shù)語(yǔ)，無(wú)形中提升了學(xué)生學(xué)習(xí)《金屬工藝學(xué)》的情趣。當(dāng)然生活中還有許多生動(dòng)的實(shí)例，我們不妨在緒論課上列舉出來(lái)，讓學(xué)生思考，如鑄造應(yīng)力引起的腐蝕問(wèn)題、純銅水管的優(yōu)良性能、金屬導(dǎo)熱性能與導(dǎo)電性能的區(qū)別與聯(lián)系、純金屬與合金的強(qiáng)韌性比較等，都將給學(xué)生帶來(lái)深刻的啟發(fā)，為《金屬工藝學(xué)》課程的后續(xù)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

2.多媒體課件教學(xué)。多媒體教學(xué)是近十多年發(fā)展起來(lái)的創(chuàng)新教育模式，它包含豐富的知識(shí)內(nèi)容，如聲音、模擬動(dòng)畫(huà)、圖像視頻等，與傳統(tǒng)的教學(xué)模式（黑板+粉筆）相比，多媒體教學(xué)把枯燥無(wú)味的文字理論轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷦?dòng)形象的直觀教學(xué)，在講述較為抽象的專業(yè)知識(shí)時(shí)具有明顯的優(yōu)越性[3]。多媒體教學(xué)是高等教育發(fā)展的必然要求，也是本科教學(xué)的重要途徑，在大多數(shù)課程教學(xué)中倍受青睞，但與傳統(tǒng)教學(xué)模式并不矛盾，如果把多媒體教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，教學(xué)效果將會(huì)更加明顯。結(jié)合《金屬工藝學(xué)》課程的教學(xué)實(shí)踐，在講述砂型鑄造、焊接過(guò)程、切削加工等知識(shí)點(diǎn)時(shí)采用多媒體教學(xué)更加明了，可以直觀的看到金屬的流動(dòng)或變形，最終的教學(xué)效果不言而喻，學(xué)生很容易接受。但在講述鑄件的特性及性能、合金熱處理分析、各種公式推導(dǎo)等內(nèi)容時(shí)，采用傳統(tǒng)板書(shū)較為合理，通過(guò)環(huán)環(huán)緊扣的推導(dǎo)過(guò)程與分析，給學(xué)生留下足夠的時(shí)間思考，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。多媒體教學(xué)的另一突出特點(diǎn)是容量大、課堂效率高，傳統(tǒng)黑板模式幾個(gè)小時(shí)講述的內(nèi)容，多媒體教學(xué)一個(gè)小時(shí)就能完成，原因在于傳統(tǒng)板書(shū)占據(jù)了許多時(shí)間，而多媒體的圖文切換幾乎不占用時(shí)間。當(dāng)今本科教學(xué)的任務(wù)較重、知識(shí)點(diǎn)豐富、教學(xué)信息量猛增，而課堂學(xué)時(shí)較少，本身就存在著矛盾，多媒體教學(xué)無(wú)疑讓教師從煩瑣的板書(shū)中解脫出來(lái)，把有限的時(shí)間投入到觀點(diǎn)剖析上，更好地緩解了教學(xué)矛盾，但要切忌貪大求多、重點(diǎn)不突出、速度過(guò)快等現(xiàn)象的發(fā)生。

就《金屬工藝學(xué)》課程教學(xué)而言，提倡多媒體教學(xué)并不是排斥傳統(tǒng)黑板模式，本著注重教學(xué)效果提高、教學(xué)質(zhì)量改善的目標(biāo)，通過(guò)課堂教學(xué)的實(shí)踐與探索，找到兩種模式的最佳結(jié)合點(diǎn)，宜統(tǒng)則統(tǒng)，宜分則分，相信教學(xué)效果會(huì)相輔相成、相得益彰。

3.多角度解釋抽象理論。學(xué)生從書(shū)本上獲得的知識(shí)是間接的、抽象的，能夠合理運(yùn)用基本理論解決實(shí)際問(wèn)題是最終目的，也是檢驗(yàn)學(xué)生基本功的根本途徑?！督饘俟に噷W(xué)》屬于專業(yè)技能課程，相關(guān)章節(jié)的實(shí)踐性較強(qiáng)，我們?cè)谥v述這些內(nèi)容時(shí)不妨結(jié)合生產(chǎn)實(shí)例，列舉一些技術(shù)性問(wèn)題，讓學(xué)生自己分析，用間接的理論指導(dǎo)直接的生產(chǎn)，從而加深學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解。例如講述“熱處理”章節(jié)的相關(guān)內(nèi)容時(shí)，為了說(shuō)明應(yīng)力腐蝕的危害性，可列舉一戰(zhàn)時(shí)期彈殼開(kāi)裂的例子，原來(lái)經(jīng)過(guò)深沖成型的黃銅彈殼，放置一段時(shí)間后自動(dòng)發(fā)生開(kāi)裂（季裂），其原因在于殘余內(nèi)應(yīng)力和外界腐蝕的聯(lián)合作用，要解決這一技術(shù)問(wèn)題，只需要將加工后彈殼進(jìn)行260℃去應(yīng)力退火，開(kāi)裂現(xiàn)象就迎刃而解了。通過(guò)這個(gè)典型例子，我們可以把“看不見(jiàn)，摸不著”的加工應(yīng)力及應(yīng)力腐蝕講解的明明白白，不僅讓學(xué)生知道了冷加工產(chǎn)品容易產(chǎn)生殘余應(yīng)力，而且清楚了消除應(yīng)力腐蝕的途徑。再如講解“物理化學(xué)性能”章節(jié)時(shí)，為了說(shuō)明導(dǎo)電性與密度的問(wèn)題，可舉例說(shuō)明空中輸電一般使用鋁線，而地下電纜輸電則采用銅線，雖然銅的導(dǎo)電性能優(yōu)于鋁，并不是所有導(dǎo)線都使用銅，原因在于銅的密度較大（鋁的三倍多），鑒于穩(wěn)定性方面的考慮，只適合地下使用，不適合空中輸電。

從以上分析可以知道，運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例不但加深了學(xué)生對(duì)書(shū)本知識(shí)的理解，而且拓寬了專業(yè)知識(shí)范圍，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力十分重要。對(duì)于專業(yè)課教師來(lái)說(shuō)，要善于理論聯(lián)系實(shí)際，注意運(yùn)用具體實(shí)例說(shuō)明抽象理論[4]，并引導(dǎo)學(xué)生積極、主動(dòng)的思考，抓住問(wèn)題的本質(zhì)所在，正確的分析，巧妙的運(yùn)用。

4.合理拔高學(xué)科前沿知識(shí)。隨著高等教育的發(fā)展，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)以教科書(shū)為主，但又不局限于教材，因?yàn)閷I(yè)教材具有一定的出版周期，往往滯后于學(xué)科前沿知識(shí)。因此，我們?cè)谶M(jìn)行課程教學(xué)時(shí)，應(yīng)注重積累各類教學(xué)素材，特別是注意吸收本學(xué)科的最新研究成果，在講課過(guò)程中適當(dāng)穿插。例如在講述《金屬工藝學(xué)》課程“鐵碳合金”章節(jié)時(shí)，要適當(dāng)補(bǔ)充鋼的熱處理方面的知識(shí)，要讓學(xué)生清楚退火、正火、淬火及回火之間的關(guān)系，知道如何正確運(yùn)用熱處理工藝，告訴學(xué)生鋼的熱處理不僅適用于鋼件，同樣適用于其他金屬材料，并告訴退火與正火的區(qū)別和材料淬火后回火的必要性。而回火又包括高溫回火、中溫回火、低溫回火三種工藝，不同淬火制度的材料回火制度也不相同，關(guān)鍵在于根據(jù)性能要求合理制定淬火和回火工藝，力求材料經(jīng)久耐用。要告訴學(xué)生材料組織性能的重要性，它是掌握這些知識(shí)的主線，例如退火后材料的強(qiáng)度降低，塑性增加，淬火后材料強(qiáng)硬度增加，而塑性降低，為了提高材料的使用壽命，淬火后的材料應(yīng)進(jìn)行回火處理，以消除淬火應(yīng)力影響。相對(duì)于書(shū)本內(nèi)容，“鋼的熱處理”章節(jié)講解較為詳細(xì)，并且有的地方提高了難度，這是機(jī)械類學(xué)生就業(yè)的需要，也是為了滿足部分求知欲旺盛的學(xué)生需要，相信不少學(xué)生就業(yè)后會(huì)有親身體會(huì)。

這里需要特別指出的是，拔高課本前沿知識(shí)要注意“度”的問(wèn)題，既要注重吸收新知識(shí)，又要考慮學(xué)生的承受能力，避免喧賓奪主。一方面，適當(dāng)補(bǔ)充相關(guān)知識(shí)點(diǎn)是為了提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，為培養(yǎng)更高層次的人才做鋪墊；另一方面，拔高教材知識(shí)，可以給精力充沛的學(xué)生留下思考余地，進(jìn)一步激發(fā)他們向縱深發(fā)展的信心。

三、結(jié)語(yǔ)

隨著時(shí)代的進(jìn)步，大學(xué)生的培養(yǎng)任重而道遠(yuǎn)，提高本科教學(xué)的綜合效果是我們每位教師的責(zé)任，創(chuàng)新教學(xué)方法，改革傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)勢(shì)在必行。以上討論的《金屬工藝學(xué)》課程教學(xué)的幾點(diǎn)嘗試，僅供高校教師參考，旨在拋磚引玉。教學(xué)改革是一個(gè)新生事物，總會(huì)出現(xiàn)新的問(wèn)題，我們應(yīng)該認(rèn)真總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，注重分析教學(xué)方法，互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，從自身實(shí)踐中改進(jìn)教學(xué)思路，找出一條適合本科教學(xué)的成功之路。

[l]鄧文英，郭曉鵬.金屬工藝學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2008.

[2]郭國(guó)林，徐正亞，浦文禹，等.基于CDIO教育模式的金屬工藝學(xué)教學(xué)改革與實(shí)踐[J].中國(guó)電力教育，2012，（13）：90-91.

[3]姜英，陳宗民，高軍，等.《金屬工藝學(xué)》課程教學(xué)體系改革與課程群的構(gòu)建[J].鑄造設(shè)備與工藝，2013，（4）：55-57.

[4]王曉媛.多媒體輔助數(shù)學(xué)教學(xué)實(shí)踐談[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備，2012，（28）：103-104.

Innovation and Practice for the Undergraduate Course Teaching of“Technology ofMetals”

Zhang Jianxin
Institute ofMaterials Science and Engineering，Henan Polytechnic University，Jiaozuo 454000，China

W ith teaching thoughtfulness of“Technology of Metals”and teaching experience about undergraduate，the paper discusses teaching innovation and practice from activizing interest of the students，multimedia teaching，explaining abstract theory from multiple perspectives，reasonable enhancing frontier know ledge of the textbook.Finally，teaching innovation and developing foreground aboutmechanical discipline are summarized.

technology ofmetals；instructionalapproach；innovation；practice

G642.0

A

1674-9324（2014）45-0138-03

河南理工大學(xué)教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（2013JG020）

張建新（1972-），男，河南商丘人，河南理工大學(xué)材料學(xué)院副教授，主要從事金屬材料方面的教學(xué)與科研工作。