碩士研究生《耐磨材料》課程教學(xué)改革探索

盧德宏 蔣業(yè)華

【摘 要】隨著我國教育體制改革的不斷深化，高校研究生的擴(kuò)招，我國碩士研究生的培養(yǎng)目標(biāo)從研究型轉(zhuǎn)向應(yīng)用型。耐磨材料是一個(gè)涉及材料、機(jī)械、礦山、航空航天等領(lǐng)域，具有廣泛應(yīng)用性和巨大的經(jīng)濟(jì)、社會效益的學(xué)科方向。我校在《耐磨材料》課程教學(xué)中，針對教學(xué)中存在的理論與實(shí)踐脫節(jié)、工程意識薄弱、實(shí)踐能力差等問題，通過對教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)方法的探索和改革，結(jié)合我校的科研成果和實(shí)驗(yàn)條件，成功地將理論基礎(chǔ)與工程應(yīng)用結(jié)合起來，探索出一套培養(yǎng)研究生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的教學(xué)體系，并取得一定成果。

【關(guān)鍵詞】耐磨材料 課程 教學(xué)改革

一、前言

展望21世紀(jì)，知識經(jīng)濟(jì)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的作用日益突出，對于具有創(chuàng)新能力的高層次知識型人才的需求也日益擴(kuò)大。研究生教育是高等教育的重要組成部分，是培養(yǎng)高層次人才、推動(dòng)先進(jìn)生產(chǎn)力和先進(jìn)文化、實(shí)現(xiàn)國家持續(xù)快速發(fā)展的中堅(jiān)力量。在一定程度上，工科研究生的質(zhì)量代表著國家工程技術(shù)的質(zhì)量。研究生教育擔(dān)負(fù)著為國家現(xiàn)代化建設(shè)培養(yǎng)高素質(zhì)、高層次創(chuàng)新型人才的重任，將成為我國建設(shè)國家創(chuàng)新體系和未來奪取世界知識經(jīng)濟(jì)制高點(diǎn)的重要支撐。

我國現(xiàn)階段研究生教育承擔(dān)著兩大任務(wù)：一是為各行各業(yè)培養(yǎng)高層次人才，二是為博士階段輸送具有研究潛質(zhì)的優(yōu)秀生源。而培養(yǎng)應(yīng)用型人才是我國現(xiàn)階段研究生教育的第一要?jiǎng)?wù)。我國研究生教育起步晚，發(fā)展時(shí)間短，情況復(fù)雜，教育模式和培養(yǎng)方式上都存在一些問題，例如理論與實(shí)際脫節(jié)、培養(yǎng)目標(biāo)與社會需求脫節(jié)、考核體系不完善、應(yīng)用型人才培養(yǎng)相對薄弱等，同時(shí)，隨著研究生的擴(kuò)招，越來越多的研究生面臨就業(yè)問題。因此，當(dāng)前我國碩士研究生教育進(jìn)入結(jié)構(gòu)調(diào)整和改革的新時(shí)期，碩士研究生的培養(yǎng)目標(biāo)也需要重新定位，使碩士研究生的培養(yǎng)目標(biāo)更加密切地滿足社會需求，逐漸將碩士研究生教育從以培養(yǎng)學(xué)術(shù)型人才為主轉(zhuǎn)向以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為主。

工科專業(yè)都具有一定的工程應(yīng)用背景，學(xué)習(xí)及研究都是為了能夠解決實(shí)際問題?，F(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式已經(jīng)和當(dāng)前的工程技術(shù)發(fā)展嚴(yán)重脫節(jié)，難以達(dá)到我國碩士研究生培養(yǎng)目標(biāo)的新要求。因此，工科高等院校必須緊跟社會發(fā)展?fàn)顩r，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐教學(xué)和創(chuàng)新意識，積極探索新的教學(xué)模式。專業(yè)課程建設(shè)除了要基于原有的理論教學(xué)以外，還應(yīng)緊緊圍繞學(xué)生專業(yè)素質(zhì)和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，以提高研究生教育質(zhì)量，增強(qiáng)核心競爭力。

二、《耐磨材料》課程及其特點(diǎn)

磨損是材料失效的三大類型之一，在機(jī)械、礦山、化工、建材、冶金及航空航天等各個(gè)工業(yè)部門中，許多工件及設(shè)備由于磨損而迅速失效，從而造成材料及能量、人力的巨大浪費(fèi)?；谀湍ゲ牧蠌V泛的應(yīng)用領(lǐng)域和巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益，耐磨材料的研究和開發(fā)日益受到重視，材料磨損理論研究、新型耐磨材料開發(fā)、生物、納米等新型磨損領(lǐng)域、磨損件的維修和再制造等非?；钴S，耐磨材料也已經(jīng)成為整個(gè)材料科學(xué)研究中的一個(gè)重要分支，同時(shí)也是涉及材料、機(jī)械、冶金等領(lǐng)域的重要交叉學(xué)科。作為相關(guān)專業(yè)的研究生，了解和學(xué)習(xí)材料磨損原理與耐磨材料課程就很有必要。

長期以來，我校在耐磨材料領(lǐng)域進(jìn)行了卓有成效的科學(xué)研究工作，在國內(nèi)外具有一定的影響力。耐磨材料方向已經(jīng)成為我校科研工作和研究生培養(yǎng)的一個(gè)特色和亮點(diǎn)。鑒于此，我校從2000年以來，在材料加工工程專業(yè)為碩士研究生開設(shè)了《材料磨損原理與耐磨材料》專業(yè)課，并對全校研究生開放，對我校耐磨材料和相關(guān)領(lǐng)域的科研和研究生培養(yǎng)具有重要作用。該課程目的和任務(wù)是使研究生掌握摩擦學(xué)基本原理、材料磨損基本原理、各種工程實(shí)用耐磨材料的組織結(jié)構(gòu)、性能和磨損性能等，從而為研究生從事相關(guān)領(lǐng)域的研究、生產(chǎn)或經(jīng)營管理工作奠定堅(jiān)實(shí)的專業(yè)理論基礎(chǔ)。

《耐磨材料》課程內(nèi)容相對較多，涉及知識面廣，且與實(shí)際應(yīng)用關(guān)聯(lián)甚密，再加上近年來國內(nèi)外對耐磨材料的研究相對活躍，各種研究成果和新型耐磨材料相繼出現(xiàn)，相對于繁多的教學(xué)內(nèi)容和多變的研究現(xiàn)狀，研究生教學(xué)學(xué)時(shí)卻非常有限，只有36學(xué)時(shí)。這就造成了教學(xué)的內(nèi)容多少和深淺不易把握。如仍采用傳統(tǒng)的課堂講授的教學(xué)方法，容易使授課內(nèi)容空泛化，不夠深入和具體，教學(xué)內(nèi)容陳舊，注重理論而不重視實(shí)際問題，重點(diǎn)不突出，教學(xué)形式呆板，不生動(dòng)，對培養(yǎng)研究生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力不利。

三、教學(xué)改革與探索

為了適應(yīng)當(dāng)前研究生教學(xué)的需要，使培養(yǎng)出的研究生在熟練掌握理論知識的同時(shí)，更具有工程意識和實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識，更好地為社會和企業(yè)服務(wù)，我們近年來對《耐磨材料》課程的教學(xué)改革進(jìn)行了探索，確立了新的課程教學(xué)指導(dǎo)思想：“加強(qiáng)基礎(chǔ)，突出實(shí)踐，提高創(chuàng)新能力。”即不斷更新完善原有的教學(xué)理論知識，將材料磨損基本原理與耐磨材料組織性能結(jié)合起來，將傳統(tǒng)耐磨材料和新型耐磨材料結(jié)合起來，將新型耐磨材料的科學(xué)研究和工程應(yīng)用結(jié)合起來，將理論講授和課程實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來，從而使教學(xué)內(nèi)容具有先進(jìn)性、前沿性和實(shí)踐性，加強(qiáng)對研究生自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。具體措施如下：

1.重新擬定教學(xué)大綱

針對耐磨材料課程涉及領(lǐng)域廣、課程內(nèi)容多、課程內(nèi)容與工程應(yīng)用聯(lián)系緊密等特點(diǎn)，我們重新擬定了教學(xué)大綱。新的教學(xué)大綱在舊大綱基礎(chǔ)上保留了原有的摩擦磨損基本理論，增加了新型耐磨材料的研究成果和發(fā)展趨勢；針對工科學(xué)生理論與實(shí)踐脫節(jié)、實(shí)踐能力差、工程意識薄弱等問題，在大綱中加入了耐磨材料和構(gòu)件的設(shè)計(jì)理論和制造技術(shù)，并且還增加了實(shí)驗(yàn)課程所占比例。新大綱內(nèi)容與工程應(yīng)用聯(lián)系更加緊密，更有助于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，同時(shí)也符合我國現(xiàn)階段培養(yǎng)高質(zhì)量、強(qiáng)工程意識的應(yīng)用型研究生人才的要求。

2.豐富和完善教學(xué)內(nèi)容

本課程首先系統(tǒng)介紹了材料磨損的基本理論、材料磨損機(jī)理與材料組織和性能、磨損工況條件等的關(guān)系等。相對于舊的教學(xué)內(nèi)容，突出針對各種理論的最新研究進(jìn)展情況。其次介紹了各種常用金屬耐磨材料。這部分主要繼承了現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容，但是同樣注重對現(xiàn)有內(nèi)容的更新，補(bǔ)充各種耐磨材料的最新發(fā)展現(xiàn)狀。再次，進(jìn)一步歸納整理新型耐磨材料和耐磨材料的發(fā)展部分的內(nèi)容，突出介紹我校在多金屬復(fù)合耐磨材料和構(gòu)件、陶瓷顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料、Fe-C-B新型耐磨合金等領(lǐng)域的研究項(xiàng)目和成果，啟發(fā)研究生學(xué)習(xí)如何將磨損基礎(chǔ)理論與材料先進(jìn)成形加工技術(shù)相結(jié)合，創(chuàng)造性地進(jìn)行新型耐磨材料的研究和開發(fā)，正確把握耐磨材料研究的方向等。

針對以往教材中注重理論知識，忽略實(shí)踐課程的不足，課程中新增對材料磨損和耐磨材料研究方法的介紹。這部分內(nèi)容包括：磨損的評價(jià)方法、常用的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)種類及其摩擦副受力特點(diǎn)、磨損的檢測技術(shù)（如磨損溫度、載荷、磨屑等檢測技術(shù)）、磨損表面及亞表層組織研究、先進(jìn)的磨損過程計(jì)算機(jī)模擬仿真等。這些內(nèi)容在國內(nèi)現(xiàn)有的其他教材中也涉及很少，但在耐磨材料的研究中，尤其是研究生的教育中應(yīng)當(dāng)起到重要作用，所以很有必要增加到本課程的教學(xué)中，而且作為本課程教學(xué)的特色內(nèi)容。在課堂講解以外，我們還充分發(fā)揮我校在耐磨材料研究設(shè)備和科研項(xiàng)目上的優(yōu)勢，設(shè)計(jì)一定量的課程實(shí)驗(yàn)，讓研究生親自動(dòng)手，進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)，分析試驗(yàn)結(jié)果，從而使學(xué)生系統(tǒng)掌握磨損和耐磨材料研究的試驗(yàn)技能，分析方法，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新意識。同時(shí)增加實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，帶學(xué)生進(jìn)車間進(jìn)行實(shí)地講解，使學(xué)生更直觀地理解理論知識，這都為學(xué)生今后從事相關(guān)的學(xué)習(xí)和研究工作奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3.積極探索新的教學(xué)方法

針對以往教學(xué)中出現(xiàn)的問題，依據(jù)新的教學(xué)大綱和教學(xué)內(nèi)容，我們不斷改革教學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)立體化教學(xué)，即“學(xué)生主動(dòng)化、資源整合多元化、課程講授多樣化、學(xué)習(xí)支持立體化”，強(qiáng)化教學(xué)效果。具體措施如下：

1）強(qiáng)化PPT課件的建設(shè)，增加信息量，尤其是我校實(shí)際科研工作和企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)、圖片、研發(fā)的新產(chǎn)品信息，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，啟發(fā)其思考，同時(shí)豐富和深化課程內(nèi)容的講解。

2）充分利用計(jì)算機(jī)三維動(dòng)畫的優(yōu)勢，對一些復(fù)雜的摩擦磨損過程進(jìn)行模擬仿真，以增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。

3）不定期到科研現(xiàn)場和企業(yè)參觀學(xué)習(xí)，現(xiàn)場講解耐磨材料的設(shè)備、加工、摩擦磨損試驗(yàn)等，強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果。針對企業(yè)生產(chǎn)以及生活中遇到的有關(guān)摩擦磨損的實(shí)際問題，要求學(xué)生以作業(yè)的形式提出自己的合理見解和自己認(rèn)為可行的解決方法，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

4） 利用我校耐磨材料研發(fā)設(shè)備和摩擦磨損實(shí)驗(yàn)設(shè)備，安排研究生進(jìn)行一定次數(shù)的實(shí)驗(yàn)，并結(jié)合教師的研究課題，讓研究生參與到一定的耐磨材料制備或摩擦磨損試驗(yàn)中去，使研究生將理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐結(jié)合起來，啟發(fā)其創(chuàng)新思維，鍛煉其分析和解決問題的能力，從而提高教學(xué)效果。

5）不斷改革完善教師和學(xué)生的考核體系，建立課程網(wǎng)絡(luò)平臺，促進(jìn)立體化教學(xué)，實(shí)現(xiàn)師生網(wǎng)上交流，專題討論，及時(shí)傳遞耐磨材料領(lǐng)域國內(nèi)外以及我校最新和最重要的研究成果、研究項(xiàng)目、研究動(dòng)態(tài)、行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)等信息。

總之，通過上述教學(xué)改革，本課程將使研究生系統(tǒng)深入掌握了材料磨損的基本原理，了解了耐磨材料領(lǐng)域的最新知識和發(fā)展動(dòng)向，掌握了先進(jìn)的磨損研究方法，從而使研究生具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)、新型的知識結(jié)構(gòu)、創(chuàng)新的思維，以及在理論指導(dǎo)下具體分析和解決實(shí)際問題的能力。

四、教學(xué)效果

通過近幾年的探索改革，我們采用新的教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容以及新的教學(xué)方法，取得了不錯(cuò)的成果。

在新的教學(xué)大綱指導(dǎo)下，我們將工程實(shí)際應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)研究數(shù)據(jù)加入理論教學(xué)中，使學(xué)生更加深刻地理解基礎(chǔ)理論，同時(shí)滿足學(xué)生對工程應(yīng)用的好奇，更能夠使學(xué)生直觀地了解自己將來可能所從事的工程領(lǐng)域，消除學(xué)生對將來所從事工作的迷茫心理。教學(xué)改革以來，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情空前提高，越來越多的同學(xué)參與到實(shí)踐教學(xué)的環(huán)節(jié)，與教師的互動(dòng)也越來越頻繁。

根據(jù)調(diào)研，相比以往的教學(xué)，學(xué)生不但對磨損基礎(chǔ)理論的理解更加深刻，同時(shí)對各種工況下耐磨材料的工程應(yīng)用也更加了解。學(xué)生非常贊同這種實(shí)踐教學(xué)方式，理論聯(lián)系實(shí)際，使他們能從實(shí)際應(yīng)用中驗(yàn)證所學(xué)的理論知識，并了解到專業(yè)領(lǐng)域最新的研究成果和發(fā)展趨勢，對所學(xué)領(lǐng)域不再是單純憑空地想象，這樣使他們學(xué)習(xí)起來更加直觀化，也有助于提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力，同時(shí)，在一定程度上解決了現(xiàn)代教學(xué)中理論和實(shí)際脫節(jié)的問題。最具代表性的是學(xué)生在課程中練習(xí)了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目申請書的撰寫，因此部分同學(xué)還在我校獲準(zhǔn)的國家自然基金項(xiàng)目“Fe-C-X抗磨鑄鐵中硬質(zhì)相結(jié)構(gòu)調(diào)控對力學(xué)性質(zhì)的影響機(jī)制研究”“陶瓷顆粒增強(qiáng)鋼基表層復(fù)合材料的界面連續(xù)性控制”“高速鋼中W-Mo-Cr-V-Ti等合金元素形成硬質(zhì)相的微觀機(jī)制及性能調(diào)控”等申請中發(fā)揮了很大作用。課堂內(nèi)外，學(xué)生收獲大，熱情高，給予該課程高度的評價(jià)。

五、結(jié)論

確立《耐磨材料》新的課程教學(xué)指導(dǎo)思想：“加強(qiáng)基礎(chǔ)，突出實(shí)踐，提高創(chuàng)新能力”，改革教學(xué)大綱和教學(xué)內(nèi)容，更新完善磨損基本理論，將傳統(tǒng)耐磨材料和新型耐磨材料結(jié)合起來，將新型耐磨材料的科學(xué)研究和工程應(yīng)用結(jié)合起來，突出新型耐磨材料的研究成果、研究方法和發(fā)展趨勢；將理論講授和課程實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來，增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)的比例；將課堂講授與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、現(xiàn)場教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)等先進(jìn)教學(xué)方法相結(jié)合，從而使本課程教學(xué)具有先進(jìn)性、前沿性和實(shí)踐性，加強(qiáng)了對研究生創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，取得了較好的教學(xué)效果。

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