《機械工程材料》課程教學(xué)探討

王嘉鴻

摘 要： 本文細(xì)致分析了機械工程材料的課程特點，以及現(xiàn)代課堂教學(xué)現(xiàn)狀和不足，結(jié)合教學(xué)實踐體會，提出改變教學(xué)思想，豐富教學(xué)方法，采用分組學(xué)習(xí)互動、多媒體動畫等多種手段相結(jié)合的教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，以此達(dá)到強化教學(xué)效果的目的。

關(guān)鍵詞： 《機械工程材料》 教學(xué)現(xiàn)狀 教學(xué)方法

《機械工程材料》是機械及近機類專業(yè)，材料專業(yè)和土木建筑類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課[1，2]。本課程從材料的本質(zhì)出發(fā)，介紹了材料的種類、組織結(jié)構(gòu)和性能，以及之間的相互聯(lián)系，并對其中涵蓋的理論知識做重要闡述，還介紹了機械零件的失效與選材原則、典型工件的選材及工藝路線設(shè)計及工程材料的應(yīng)用等。實驗內(nèi)容主要為金相試樣制備及硬度實驗和鐵碳合金平衡組織觀察實驗。通過課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握工程材料的分類及應(yīng)用，了解工程材料的基本理論；能夠根據(jù)所學(xué)的知識解決工程實際問題；能夠?qū)α慵M(jìn)行材料選擇及熱處理，并且能夠完成零件機械加工工藝路線設(shè)計。為學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程和從事機械設(shè)計及制造工作奠定基礎(chǔ)。

《機械工程材料》課程作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課，里面涉及多種材料的介紹和分類，如金屬材料、高分子材料、陶瓷材料、復(fù)合材料、功能材料等。具有信息量大，概念抽象多，涉及知識點廣，理論性性強的特點。各種材料之間缺乏聯(lián)系，彼此之間差異性很大，要求學(xué)習(xí)過程中有靈活轉(zhuǎn)變的能力。課程的大量內(nèi)容都以敘述為主，計算的東西少。各概念、規(guī)律大多獨立存在，缺乏推理性，不像數(shù)學(xué)、物理那樣各知識點都有嚴(yán)密的邏輯推導(dǎo)和計算關(guān)系，也不像機械制圖那樣直觀。最后，課程實踐性強，與實際生產(chǎn)聯(lián)系緊密，試驗課程是必不可少的教學(xué)環(huán)節(jié)，這是學(xué)生理解抽象概念，直觀認(rèn)識微觀組織的重要途徑，與學(xué)生畢業(yè)后從事的施工工作有非常緊密的聯(lián)系。

機械工程材料這門課程屬于學(xué)生剛剛接觸到跟自己專業(yè)相關(guān)的少數(shù)幾門課程之一，之前并沒有專業(yè)基礎(chǔ)，因此對一些抽象概念在理解上存在困難，如涉及的原子、分子水平的微觀概念很多。特別是與金屬學(xué)相關(guān)的部分，如晶體結(jié)構(gòu)、晶體缺陷、位錯運動及凝固結(jié)晶、相的概念、組織轉(zhuǎn)變等，這些概念都是微觀和抽象的，學(xué)生無法通過推導(dǎo)計算獲得，更無法通過肉眼直接觀察和親身體驗到，有時候需要通過豐富的空間想象力理解。近年來，在課程教學(xué)改革的引導(dǎo)下，課時不斷被壓縮，課程內(nèi)容卻在不斷更新和充實，在巨大的教學(xué)任務(wù)壓力下，很多課堂教學(xué)仍然以灌輸知識為主。為了在規(guī)定課時內(nèi)完成教學(xué)任務(wù)，老師偏重于課程內(nèi)容和知識點簡單、孤立地傳授，無暇顧及學(xué)生對知識點的掌握情況，也沒有過多時間深入挖掘各知識點的深層內(nèi)涵，學(xué)生運用所學(xué)知識解決、分析實際問題的能力缺乏訓(xùn)練。再加上課程敘述性內(nèi)容多的特點，如果不注重教學(xué)方法，教師授課就很容易陷入平鋪直敘的乏味陳述中。學(xué)生在課堂上基本處于被動接受狀態(tài)，課程知識的晦澀難懂和課堂氣氛的沉悶，使學(xué)生學(xué)習(xí)很容易就喪失積極性、主動性，教學(xué)效率不高，結(jié)業(yè)考試成績偏低。此外，由于受到總體教育學(xué)時計劃安排，學(xué)校辦學(xué)條件和經(jīng)費欠缺導(dǎo)致的相關(guān)實驗儀器設(shè)備短缺等的限制，開設(shè)的實驗類型較少，大多屬于驗證性實驗，即學(xué)生根據(jù)實驗指導(dǎo)老師的講解，按部就班操作即可得到實驗結(jié)果，幾乎不需要思考，因此學(xué)生對實驗課的投入不夠，缺乏興趣。課堂所學(xué)知識不能在實驗中得到加強和深化，喪失實驗存在的意義。以上這些因素如不能正確處理，則勢必降低整體教學(xué)質(zhì)量。我結(jié)合多年教學(xué)經(jīng)歷和體會，針對教學(xué)現(xiàn)狀暴露出的一些不足[3，4]，積極探索更加有效的教學(xué)模式，使學(xué)生理解并掌握課本基礎(chǔ)知識的同時，更多地了解和把握本領(lǐng)域研究與發(fā)展動向。特提出見解如下：

1.著眼于整體，理清課程的整體脈絡(luò)，突出重點。

首先，理清教學(xué)思路。本門課程具有信息量大，概念抽象多，涉及知識點廣，理論性強，知識點瑣碎等特點，如何使學(xué)生掌握《機械工程材料》課程內(nèi)容，是目前教師面臨的一個難題。教師必須把握本課程的主線，即以材料的成分、加工工藝、組織結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系為主線，幫助學(xué)生理出知識脈絡(luò)，明確課程分為幾個部分，主要介紹哪幾種材料，哪幾種加工工藝等，使學(xué)生能整體把握課程學(xué)習(xí)目的、學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)要求和方法，做到雜而不亂。這項工作在本課程的緒論部分就應(yīng)該完成。緒論課上得好壞，直接影響學(xué)生對這門課程學(xué)習(xí)興趣的高低。為了激起學(xué)生的好奇心，緒論課上應(yīng)著重介紹材料及成形技術(shù)發(fā)展的歷史及最新動態(tài)，并結(jié)合生活中接觸過的材料進(jìn)行舉例，使學(xué)生意識到材料不僅跟人們的日常生活息息相關(guān)，而且高科技的發(fā)展也離不開材料科學(xué)的發(fā)展。

其次，完善教學(xué)方法，突出重點。在日常分章節(jié)具體知識點教學(xué)當(dāng)中，老師要充分理解教學(xué)大綱的要求，在授課過程中利用各種方法教會學(xué)生善于歸納、提取和濃縮知識要點，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。要善于將知識點模塊化，便于學(xué)生掌握和理解，使學(xué)生認(rèn)識到《機械工程材料》課程中的每種材料學(xué)習(xí)都有一個知識結(jié)構(gòu)，那就是材料的成分、生產(chǎn)工藝、技術(shù)性質(zhì)、國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定、試驗檢測方法、應(yīng)用。學(xué)習(xí)過程中，應(yīng)有意識地提醒學(xué)生注意知識結(jié)構(gòu)。這樣經(jīng)過前幾種材料的講授，學(xué)生基本就可以形成對知識結(jié)構(gòu)體系的認(rèn)識和把握能力。本課程信息量大，涉及知識點多，如果眉毛胡子一把抓，勢必給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來巨大負(fù)擔(dān)。因此，在全面介紹的基礎(chǔ)上，根據(jù)教學(xué)大綱和教學(xué)要求，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合，以應(yīng)用為核心，以實用、實際、實效為原則，大膽地刪掉一些過時的、落后于本專業(yè)發(fā)展的舊的知識，引入材料科學(xué)的最新研究成果，及時地、有選擇地補充最新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和規(guī)程，使教學(xué)內(nèi)容處于動態(tài)優(yōu)化過程中，做到詳略得當(dāng)、重點突出。

2.豐富教學(xué)手段和方法，培養(yǎng)學(xué)生興趣。

教學(xué)效果在很大程度上取決于課堂教學(xué)。課堂教學(xué)效果的強弱，決定了教學(xué)質(zhì)量的高低[1]。提高課堂教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵是激發(fā)學(xué)生興趣，勾起他們的學(xué)習(xí)欲望，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和積極性，促使他們生動活潑地學(xué)習(xí)。

首先，教學(xué)重心應(yīng)該由以教師為中心轉(zhuǎn)為以學(xué)生為中心，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，改變以往“滿堂灌”的做法，使學(xué)生由被動接受知識變?yōu)橹鲃荧@取知識，提高學(xué)生的自學(xué)能力。傳統(tǒng)課堂講授法和演示法均以教師為主，學(xué)生被動聽講，學(xué)生在課堂上自主學(xué)習(xí)時間不足，學(xué)習(xí)興趣不濃厚，課堂氣氛沉悶，上課易走神，實踐證明課堂教學(xué)效果不佳。為了調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，可以采用分小組學(xué)習(xí)方式，即將課堂學(xué)生按人數(shù)分成若干個學(xué)習(xí)小組，老師根據(jù)教學(xué)計劃提出下節(jié)課的重點提綱和需要解決的問題，將這些問題分到各組，要求各小組學(xué)生課前解決。課上由各小組派代表講解并相互提問，最后老師做總結(jié)，并對學(xué)生不能解決的問題進(jìn)行解答。這種方法不但繼承了傳統(tǒng)課堂上提問法的優(yōu)點，而且提高了課堂學(xué)習(xí)的效率，使學(xué)生參與進(jìn)來，真正成為課堂的主人。

其次，老師在重難點講解的過程中要引入大量實際案例或生動例子，能幫助學(xué)生理解抽象的概念和變化過程，吸引學(xué)生的注意力，加深對理論知識的認(rèn)識，使枯燥的理論知識立體化，有利于學(xué)生對知識的記憶和存儲。例如講到熱處理部分時，可以引入“鳥巢建造”的案例。介紹國家體育場用鋼4.8萬噸，使用焊接材料超過2000噸，整個工程沒有一顆螺絲釘和鉚釘，100%全焊鋼結(jié)構(gòu)，所有構(gòu)件作用力全都由焊縫承擔(dān)。分析焊接時的高溫對焊縫附近的熱影響區(qū)的微觀組織的影響，從而聯(lián)系所講知識在其中的運用和體現(xiàn)。

最后，教師要充分運用現(xiàn)代多媒體技術(shù)，使之在課堂教學(xué)中發(fā)揮重要作用。多媒體圖片、Flash動畫等具有直觀、生動、形象的特點，因此使用多媒體輔助教學(xué)是一種較為理想的現(xiàn)代化教學(xué)手段。一些微觀、動態(tài)的變化過程及狀態(tài)，采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法很難描述清楚。若采用動畫進(jìn)行動態(tài)演示，則可以形象生動地描述變化形態(tài)，效果直觀、生動，學(xué)生容易記憶，容易理解，可提高課堂的可觀賞性[5]。

3.結(jié)語

《機械工程材料》這門課程無論對于老師還是學(xué)生都是一個很大的挑戰(zhàn)，如何在有限的課時內(nèi)，使學(xué)生更加容易掌握大綱所要求的知識點，這是一個值得探討的話題。在大綱的指引下，突破傳統(tǒng)理念的束縛，不斷變換教學(xué)方法，積極激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，敢于創(chuàng)新，大膽地進(jìn)行探索和實踐，教學(xué)效果必定會得到強化。

參考文獻(xiàn)：

[1]張建梅，云介平.加強教學(xué)改革，提高《機械工程材料》課堂教學(xué)質(zhì)量[J].考試周刊，2011（5）.

[2]倪衛(wèi)華，汪中厚.機械工程材料教學(xué)方法探討[J].教育教學(xué)論壇，2015（9）.

[3]覃海英.機械工程材料課程建設(shè)與改革淺議[J].廣西大學(xué)學(xué)報，2008（9）.

[4]張有強，羅樹麗，周嶺.機械工程材料課程教學(xué)探討[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2013（3）.

[5]曹霞.機械工程材料課程教學(xué)方法探討[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2014（11）.