材料加工原理的課程改革探討與研究

許利剛+陳潤鋒

摘 要：材料加工原理是材料類專業(yè)本科生的基礎(chǔ)課，在高校材料學(xué)院中相繼開設(shè)，對材料專業(yè)的學(xué)生理解材料制造的規(guī)律起到關(guān)鍵的作用。本文介紹了南京郵電大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的材料加工原理的課程改革的做法。圍繞材料加工原理這門課的特點，培養(yǎng)學(xué)生具有材料形貌設(shè)計，制備的科學(xué)素養(yǎng)及科研交流能力，在課程內(nèi)容，教學(xué)方法等方面做出了相應(yīng)的探索與改革，最終在教學(xué)效果上取得良好的效果。

關(guān)鍵詞：材料加工原理；課程改革；教學(xué)改革；南京郵電大學(xué)

一、 引言

材料加工原理課程是南京郵電大學(xué)的材料科學(xué)與工程學(xué)院本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課，內(nèi)容包括材料加工過程中材料的結(jié)構(gòu)，組成與性能變化規(guī)律，涉及液態(tài)金屬加工、材料加工中的流動與傳熱，金屬凝固加工，材料加工力學(xué)基礎(chǔ)及加工過程中的化學(xué)冶金等內(nèi)容，知識面較廣，涉及的交叉學(xué)科比較多，如晶體學(xué)，熱力學(xué)，動力學(xué)，線性代數(shù)，材料力學(xué)等交叉內(nèi)容。目前網(wǎng)絡(luò)信息全球化技術(shù)改變了人們獲取知識的方法，這對于傳統(tǒng)的教學(xué)方法提出了新的挑戰(zhàn)。

南京郵電大學(xué)材料學(xué)院建于2008年，經(jīng)過10多年的發(fā)展，形成了有機電子學(xué)等特色學(xué)科，科研隊伍也在不斷壯大，成立了國家重點實驗培育基地及江蘇省平板顯示與固體照明工程中心研究平臺，化學(xué)及材料專業(yè)雙雙進(jìn)入ESI前1%，因而對人才的儲備及本科生的培養(yǎng)，提出了新的要求和挑戰(zhàn)。

二、 課程內(nèi)容改革

南京郵電大學(xué)材料學(xué)院的材料加工原理選用的是清華大學(xué)李吉祥老師編寫的教材，主要圍繞材料加工過程中材料的組成、結(jié)構(gòu)和性能變化規(guī)律展開的，解決材料加工過程的缺陷問題，提高材料的性能，讓學(xué)生掌握材料、加工過程、產(chǎn)品性能這三者的關(guān)系。由于內(nèi)容偏基礎(chǔ)理論，很多內(nèi)容不能突出現(xiàn)代材料加工的現(xiàn)狀。此外該課程在與材料學(xué)院有機電子學(xué)科這一優(yōu)勢學(xué)科內(nèi)容銜接較少，為了進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造的能力，適應(yīng)現(xiàn)代社會發(fā)展，在原有的課程基礎(chǔ)之上，我們對材料加工原理這門課做了一些補充，具體內(nèi)容如下：

（1） 結(jié)合南京材料學(xué)院的優(yōu)勢，將光電器件加工、生物電子器件加工內(nèi)容，加入原有的基礎(chǔ)知識體系，拓寬了學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)及科學(xué)知識。

（2） 在原有課程內(nèi)容上，加入現(xiàn)代材料加工知識，如金屬材料等溫成型，同時積極給學(xué)生介紹當(dāng)前學(xué)術(shù)研究的最新成果，突出材料加工課程的前沿性和新穎性。

三、 教學(xué)方法改革

材料加工原理很多內(nèi)容涉及結(jié)構(gòu)，組成，制備，與實際生產(chǎn)生活緊密聯(lián)系，僅僅采取理論上課，對于學(xué)生掌握知識有一定的難度，這就需要在教學(xué)過程當(dāng)中，將理論與實際結(jié)合，讓學(xué)生真正掌握這門課的知識，此外材料加工原理課時較少，在有限的時間內(nèi)很難把某些理論知識講的深入，因為課程的內(nèi)容涉及非常多，因此這也是教學(xué)的一個難點。針對這些問題，我們對教學(xué)方法采取了一定的改革，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和對基礎(chǔ)知識的掌握。

（1） 在課堂教學(xué)上，突出與學(xué)生交流探討，采用講授法與啟發(fā)式教學(xué)相結(jié)合，比如上課期間，隨時提出一些重難點問題，與學(xué)生探討交流，培養(yǎng)學(xué)生的積極性，鞏固已經(jīng)掌握的知識。并且有條件、有線索地啟發(fā)學(xué)生對已經(jīng)掌握的知識進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)用。例如在講解第二章，液態(tài)金屬凝固的熱力學(xué)與動力學(xué)上，提到了均質(zhì)成核和異質(zhì)成核，要啟發(fā)式探討這兩種成核的區(qū)別，兩者的成核過程中的熱力學(xué)和動力學(xué)有什么異同，這樣更啟發(fā)學(xué)生進(jìn)一步思考均質(zhì)成核和異質(zhì)成核的影響條件及實際生產(chǎn)中所采用什么方法來構(gòu)筑材料，讓學(xué)生了解產(chǎn)品的性能不僅與材料有關(guān)，更與加工工藝有關(guān)，這是材料加工原理的核心問題。

課堂討論能有效地激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生創(chuàng)新思維和分析問題的能力。為了激勵學(xué)生對科研及現(xiàn)代材料加工技術(shù)的興趣，我們開展了課堂大討論分析，分別請10位同學(xué)介紹10個不同的科研方向，且與材料加工息息相關(guān)的方向，并指出科研進(jìn)展及存在的問題，調(diào)動了學(xué)生的積極性和參與性。對學(xué)生提出的新思想或者見解給予表揚，學(xué)生從被動接受知識改為主動傳授知識，取得了良好的效果。

（2） 材料加工原理的課程是采用多媒體課件制作的，因此對課件內(nèi)容進(jìn)行不斷修改，提高學(xué)生對課件內(nèi)容的吸引力，并對課件重點難點進(jìn)行標(biāo)注，以備學(xué)生進(jìn)行課下自主學(xué)習(xí)。對于新加入的或者最新的科學(xué)研究進(jìn)展，我們可以對其加入視頻或者動畫，實現(xiàn)立體式，可觀性教學(xué)，加深學(xué)生的感性認(rèn)識，理論知識和實踐知識緊密結(jié)合，不斷強化學(xué)生的認(rèn)知學(xué)習(xí)。

（3） 課下與課堂互相配合式教學(xué)，由于材料加工原理涉及很多公式推導(dǎo)及計算，因此我們會設(shè)置一些習(xí)題，這些習(xí)題可以課堂隨機測驗或者課下作業(yè)，進(jìn)一步加深學(xué)生對這些知識的掌握。其中課堂隨機測驗可以有力檢查當(dāng)天課堂的學(xué)習(xí)效果，課下的作業(yè)也會提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。對于批改后的作業(yè)，標(biāo)注學(xué)生最易忽視的知識點或者難點，在下一次課堂習(xí)題課上進(jìn)行講授，這種課堂與課下配合式教學(xué)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及課堂教學(xué)的效果。

（4） 課外文獻(xiàn)報告學(xué)習(xí)總結(jié)，為了激發(fā)學(xué)生科研興趣，進(jìn)一步提高學(xué)生的創(chuàng)新能力與自學(xué)能力，我們開展文獻(xiàn)報告的學(xué)習(xí)活動，學(xué)生可以自主選取某一個技術(shù)的研究方向或者老師自定的方向，列舉該方向近兩年20篇文獻(xiàn)的研究進(jìn)展，并在兩周內(nèi)交上去，為防止抄襲，個人的文獻(xiàn)調(diào)研方向不相同，同時有問題可以及時討論，通過這種研究方式，不但能擴(kuò)大學(xué)生的知識面，了解材料加工最新的研究技術(shù)，同時能夠形成自主學(xué)習(xí)，激發(fā)科研興趣，為材料院培養(yǎng)更多的優(yōu)秀人才。

四、 總結(jié)

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)和材料加工技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)教學(xué)方法和課程內(nèi)容無法滿足培養(yǎng)優(yōu)秀人才的要求，本文對南京郵電大學(xué)材料學(xué)院的材料加工原理的教學(xué)改革研究，在江蘇省優(yōu)勢學(xué)科資助下，發(fā)揮材料學(xué)院的優(yōu)勢，對課程內(nèi)容、教學(xué)方法等方面進(jìn)行了探索與改革，為培養(yǎng)高水平研究生、提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)打下了基礎(chǔ)。當(dāng)然，改革不可能一蹴而就，我們今后會對這門課進(jìn)行持續(xù)深入的改革，充分體現(xiàn)現(xiàn)代社會發(fā)展，提出更加有效的教學(xué)方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]李吉祥.材料加工原理[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.

[2]許天增.啟發(fā)式、討論式教學(xué)的初步探索[N].中國教育報，2010-10-25.

作者簡介：

許利剛，陳潤鋒，江蘇省南京市，南京郵電大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院。endprint