《先進(jìn)金屬材料制備技術(shù)》課程教學(xué)的改革與實(shí)踐

馬國俊　李戩　段君元　高莉　劉文寧

摘要：結(jié)合金屬材料在制備過程中的不同特點(diǎn)，系統(tǒng)研究分析了先進(jìn)材料制備技術(shù)這門課程在目前的教學(xué)過程中所存在的相關(guān)問題，也提出了具體的改進(jìn)措施和解決辦法，并結(jié)合實(shí)際實(shí)驗(yàn)條件、研究背景等探討了《先進(jìn)金屬材料制備技術(shù)》課程教學(xué)方法和手段。

關(guān)鍵詞：金屬材料制備技術(shù)；課程；教學(xué)方法

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）30-0108-02

在當(dāng)今科技高速發(fā)展的時(shí)代，金屬材料的制備技術(shù)也是日新月異。對于日常生活中常用的金屬材料而言，通過不同方式的制備技術(shù)得到我們所需的各種樣品件、材料件極大程度上滿足了我們的日常所需、工業(yè)所需，因此對制備技術(shù)的發(fā)展、過程了解至關(guān)重要[1-2]。而要了解這些技術(shù)就需要了解整體流程，包括制備、材料的成分、性能、后期的加工以及相應(yīng)的機(jī)理等內(nèi)容。因此《先進(jìn)金屬材料制備技術(shù)》課程是一門將金屬材料科學(xué)與機(jī)械制造相結(jié)合的新興課程，是一門綜合了材料成型、分析測試技術(shù)、制圖、物理化學(xué)等的交叉學(xué)科。學(xué)生不僅僅要了解制備工藝本身，而且更加要注重材料的本質(zhì)、結(jié)構(gòu)和其特性，如結(jié)構(gòu)材料件是鋼件、合金件、非晶材料件等，從而進(jìn)一步明確不同的實(shí)際應(yīng)用背景和范圍，提高學(xué)生對材料件加工后的失效及安全風(fēng)險(xiǎn)方面的預(yù)測能力[3]。這種技術(shù)的先進(jìn)性對引領(lǐng)者制造產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的高速發(fā)展，也起著至關(guān)重要的作用。最新制備產(chǎn)業(yè)的飛速向前也同時(shí)給我們金屬材料制備技術(shù)的發(fā)展提供了非常好的平臺，但與此同時(shí)伴隨而來的還有壓力，進(jìn)一步地對大學(xué)中這門課程的教學(xué)也就提出了相比以往更高的指標(biāo)。培養(yǎng)出具有高競爭能力和創(chuàng)新精神的復(fù)合型高素質(zhì)專業(yè)人才的關(guān)鍵取決于提高先進(jìn)金屬材料制備技術(shù)課程教學(xué)質(zhì)量，因此在該項(xiàng)課程的教學(xué)改革措施顯得尤為重要。

一、教學(xué)過程注重知識的來源

在人類長期的科學(xué)知識的積累下，尤其是伴隨著數(shù)學(xué)知識的發(fā)展與完善，通過進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)分析以及大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，金屬材料制備理論得到了大量的積累與完善，知識框架得以建立。先進(jìn)金屬材料制備技術(shù)在授課的過程中教師應(yīng)該以培養(yǎng)學(xué)生興趣為主，通過對知識產(chǎn)生的背景與源頭以及發(fā)展過程的演變讓學(xué)生明確金屬材料生產(chǎn)制備的整個(gè)發(fā)展歷程。特別是針對初期的制備技術(shù)中，研究人員、技術(shù)人員是如何針對難點(diǎn)問題有效地進(jìn)行措施的改進(jìn)并實(shí)現(xiàn)材料制備及成型等問題對學(xué)生進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹v授，讓學(xué)生的求知心理更加強(qiáng)烈，使其對這門課程中不同制備技術(shù)的源頭期望得到更進(jìn)一步的了解和認(rèn)識。基于這一點(diǎn)，開始講授相應(yīng)的一些制備知識背景，科學(xué)家們在研究制備過程中遇到的難點(diǎn)以及如何解決問題并應(yīng)用于實(shí)際的情況。這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)經(jīng)典理論的時(shí)候，對理論提出時(shí)的歷史背景及原因更為了解，對概念的內(nèi)涵有質(zhì)的把握，同時(shí)推廣概念也能達(dá)到學(xué)以致用的目的。研究生在了解學(xué)習(xí)制備技術(shù)的理論知識時(shí)，能夠以一種更為積極的心態(tài)，帶有好奇的心理，結(jié)合一種放松的狀態(tài)去接觸所要學(xué)習(xí)的知識，從而保證學(xué)習(xí)效率的大幅度提高，同時(shí)也增加他們學(xué)習(xí)工科知識的自信心，體會(huì)到優(yōu)秀科學(xué)家的思想品質(zhì)，能夠進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生對知識的渴求以及科研素質(zhì)的培養(yǎng)。此外教師也要加強(qiáng)對自身的要求，做到能夠具有非常深厚的專業(yè)背景，并在給學(xué)生講解的時(shí)候進(jìn)行有效的引導(dǎo)，避免乏味的陳詞濫調(diào)式的稱述，將課程內(nèi)容、課程背景向著趣味化的方向引導(dǎo)。在這方面，可以適當(dāng)舉例，如古時(shí)候銅車馬使用的制備方式等，結(jié)合我們國家金屬材料制備技術(shù)快速發(fā)展的實(shí)際現(xiàn)狀來讓學(xué)生感同身受地認(rèn)識了解我國制備技術(shù)發(fā)展到今天的水平和技術(shù)層次[4]。

二、授課中多媒體教學(xué)方式的應(yīng)用

課程教授目前離不開多媒體的教學(xué)，因?yàn)檫@種方式更為簡潔，更為直觀，學(xué)生掌握了解內(nèi)容的速度也更加快捷，尤其針對教科書中具有一定難度的部分，學(xué)生看到的東西也更為直觀，包括不同類型的制備技術(shù)流程圖，先進(jìn)的制備技術(shù)視頻資料，最新文獻(xiàn)中制備技術(shù)的圖像解析等等，從而使得學(xué)生對不同的制備工藝、技術(shù)能夠達(dá)到一個(gè)三維的立體的認(rèn)識和了解。具體而言，使用這些方式進(jìn)行課堂教學(xué)時(shí)需要考慮到以下幾方面的內(nèi)容：首先在講授理論基礎(chǔ)的同時(shí)，及時(shí)地配套演示一些因?yàn)橹苽浼夹g(shù)方面的問題而引發(fā)相關(guān)事故，或者利用相關(guān)模擬軟件展示制備的材料發(fā)生疲勞斷裂、脆性斷裂的狀態(tài)，使得學(xué)生明白安全的重要性，進(jìn)而對制備材料保持一個(gè)謹(jǐn)慎嚴(yán)肅的態(tài)度；其次，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的制備設(shè)備，讓學(xué)生自行發(fā)現(xiàn)金屬制備過程中需要運(yùn)用到的制備技術(shù)；再者，講授知識的過程中，讓抽象的空間問題在視覺上更為生動(dòng)形象、更為直觀，學(xué)生看到基本上能夠結(jié)合基礎(chǔ)知識做到明確的了解和認(rèn)識[5]。除了以上因素之外，教師本身的影響因素也是很關(guān)鍵的，這里關(guān)鍵點(diǎn)就是教師的引導(dǎo)，循循善誘，把抽象的理論基礎(chǔ)知識形象化，一方面促進(jìn)學(xué)生對相應(yīng)知識點(diǎn)的了解，一方面激發(fā)同學(xué)們對知識的認(rèn)識能力。

三、實(shí)踐性教學(xué)

目前，學(xué)院具備制備金屬材料常用的制備設(shè)備，包括真空熔煉爐、粉末熱擠壓設(shè)備、軋機(jī)、上百噸的擠壓機(jī)以及各種熱處理爐。這些設(shè)備極大地便利了我們這門課程的教學(xué)。利用真空熔煉爐讓學(xué)生了解常規(guī)的熔融澆鑄法，并針對不同的澆鑄模具，包括砂型、金屬型模具澆鑄后的材料進(jìn)行探究性講解，讓學(xué)生明確兩種不同澆鑄方式帶來的差異，通過進(jìn)一步金屬材料樣品的大變形技術(shù)，來了解后期的后期加工技術(shù)帶來的變化和使用這種方式的重要性。此外，區(qū)別于澆鑄方式，針對粉末冶金的方式及其帶來的特點(diǎn)也進(jìn)行明確的講授，這其中就包括球磨工藝、燒結(jié)工藝、熱擠壓等工藝流程的講解，這樣的講授外加理論知識的灌輸，學(xué)生將能夠有效地結(jié)合理論的基礎(chǔ)知識以及實(shí)踐性的樣品制備得到自己所需的經(jīng)驗(yàn)和知識點(diǎn)，而對老師本身授課經(jīng)驗(yàn)、知識點(diǎn)的講解能力也是一種幫助。

四、學(xué)生實(shí)際操作制備能力的培養(yǎng)

金屬材料制備技術(shù)是針對研究生的授課，因此區(qū)別于本科生課程的最大一點(diǎn)在于，讓學(xué)生要初步具備個(gè)人的實(shí)際制備加工材料的能力。因此，針對不同學(xué)生的研究方向，結(jié)合金工實(shí)習(xí)車間的車銑刨磨設(shè)備，對澆鑄成型的樣品，粉末冶金熱擠壓制備得到的樣品等，鼓勵(lì)學(xué)生去做一些相對簡單、安全系數(shù)高的初級加工，并針對材料的特點(diǎn)進(jìn)行打磨、金相等的觀察分析，進(jìn)一步了解制備所得材料的微觀組織，采用萬能試驗(yàn)機(jī)個(gè)人進(jìn)行力學(xué)性能測試的能力，并使學(xué)生明確微觀組織結(jié)構(gòu)、宏觀的力學(xué)性能之間的關(guān)系。這一些方式的改進(jìn)和使用，都會(huì)有效地促進(jìn)學(xué)生對這門課程的了解和認(rèn)識能力，從而從各個(gè)角度深化先進(jìn)材料制備技術(shù)的實(shí)際認(rèn)識度。

結(jié)束語：

先進(jìn)金屬材料制備技術(shù)的這種探究性教學(xué)、實(shí)踐性教學(xué)不僅僅是對研究生的培養(yǎng)，更注重的也是教師本身的能力的提高。因此，作為教師本身而言，個(gè)人除了要掌握教材本身的內(nèi)容外，更多要注重的是通過新的文獻(xiàn)、高水平高層次的文獻(xiàn)去了解明確一些最新的最先進(jìn)的實(shí)際制備技術(shù)，更新并擴(kuò)充自己的知識面。

參考文獻(xiàn)：

[1]曾燕屏，劉國權(quán)，王浩，黃鵬.金屬材料及熱處理研究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式構(gòu)建與實(shí)施[J].中國冶金教育，2014，（1）：45-50.

[2]代凱，王中遼，呂佳麗，耿磊，朱光平.材料制備及合成實(shí)驗(yàn)方法在高校材料類專業(yè)中教學(xué)應(yīng)用研究[J].淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2017，（02）：23-27

[3]劉金剛.基于科教融合的研究生“材料制備化學(xué)”課程建設(shè)探討[J].亞太教育，2016，（32）：26-31.

[4]“特種材料制備與應(yīng)用技術(shù)”實(shí)驗(yàn)室[J].沈陽師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2010，（03）：35-38.

[5]城環(huán)所在抗污染膜材料制備方面取得新進(jìn)展[J].硅酸鹽通報(bào)，2012，（02）：67-70.