《機(jī)械工程材料》課程中的知識(shí)系統(tǒng)相互聯(lián)系體系探討

昌 霞

（重慶理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 重慶 400050）

《機(jī)械工程材料》是絕大多數(shù)理工類大學(xué)生必修的一門材料學(xué)的基礎(chǔ)課程。主要是由非材料類理工科大學(xué)生作為一門材料學(xué)方向的入門課程來進(jìn)行學(xué)習(xí)。這樣一來，許多同學(xué)會(huì)暴露出沒有材料類相關(guān)知識(shí)作為基礎(chǔ)的問題。有些學(xué)生甚至中學(xué)時(shí)期主要學(xué)習(xí)的是文科方向，對(duì)于材料科學(xué)的研究方法、基本概念毫無接觸。這就給講授《機(jī)械工程材料》課程的教師提出了很高的要求：既要講授清楚課堂上的知識(shí)，又要顧及學(xué)生的薄弱的基礎(chǔ)。尤其是，《機(jī)械工程材料》實(shí)際上包含了材料學(xué)專業(yè)，《材料科學(xué)基礎(chǔ)》、《金屬學(xué)及熱處理》、《熱加工工藝》、《金屬材料學(xué)》、《鑄造工藝學(xué)》等多門課程的基礎(chǔ)知識(shí)匯總在一起，顯得知識(shí)量多而繁雜，許多學(xué)生學(xué)習(xí)起來非常的不適應(yīng)。

1 對(duì)課程體系認(rèn)識(shí)不足而影響學(xué)習(xí)

有些學(xué)生已聽選修課的方式開始進(jìn)入學(xué)習(xí)。在學(xué)習(xí)的過程中，逐漸發(fā)現(xiàn)，原來《機(jī)械工程材料》有復(fù)雜而繁多的內(nèi)容。于是又匆匆地花大量的時(shí)間死記硬背概念和各種理論分析等。此時(shí)，學(xué)生由于對(duì)基本原理的理解不足，概念根本背不過來。一直解決不了理解的問題，最終會(huì)耗費(fèi)很多精力。學(xué)習(xí)效果卻很差。

這些問題在學(xué)習(xí)材料凝固-相圖部分表現(xiàn)得尤為明顯。由于第一章材料的力學(xué)性能一章的難度適中，而且許多知識(shí)與概念在生活中都能夠有對(duì)應(yīng)的接觸，感覺并不難。第二章材料的結(jié)構(gòu)與中學(xué)時(shí)期的學(xué)習(xí)內(nèi)容有相通之處，許多同學(xué)在中學(xué)時(shí)就曾經(jīng)學(xué)習(xí)過鍵長、原子間距等知識(shí)。有的還曾經(jīng)計(jì)算過晶胞內(nèi)原子數(shù)、致密度等基本內(nèi)容。但是，當(dāng)學(xué)習(xí)進(jìn)入到第三章材料的凝固-相圖一章內(nèi)容的學(xué)習(xí)時(shí)，突然發(fā)現(xiàn)以往的學(xué)習(xí)或生活經(jīng)驗(yàn)中，均沒有與相圖相關(guān)的任何關(guān)聯(lián)性的知識(shí)。而相圖的知識(shí)又非常的重要，此時(shí)學(xué)生卻不一定能夠意識(shí)到這部分內(nèi)容的重要性。

多人當(dāng)時(shí)不太留意，或是當(dāng)時(shí)感覺聽懂了，稍微過幾天突然發(fā)現(xiàn)所學(xué)內(nèi)容非常困難，而且無法自己復(fù)習(xí)明白，造成恐慌，而且很難通過自主學(xué)習(xí)復(fù)習(xí)來解決。如果此時(shí)不善于詢問教師或周圍成績好的同學(xué)，則往往會(huì)一直處于不懂的狀態(tài)。不僅第三章材料凝固-相圖一章的學(xué)習(xí)不好，還會(huì)影響后面其他章節(jié)如鋼鐵材料熱處理部分的學(xué)習(xí)。為了避免學(xué)生中出現(xiàn)大量的上述的情況而影響課程的總體教學(xué)成果，任課教師在本次課程開始之前，先介紹一下課程的體系是非常必要的。不僅如此，由于有不少同學(xué)由于之前的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，對(duì)于材料學(xué)相關(guān)的課程毫無經(jīng)驗(yàn)，甚至沒有概念，任課教師應(yīng)該在開始講述的前幾次課時(shí)期間，或利用各種平時(shí)見面的場合反復(fù)強(qiáng)調(diào)《機(jī)械工程材料》課程的整體性、關(guān)聯(lián)性，哪些部分比較重要和哪些部分難度較大等，以幫助參加學(xué)習(xí)的學(xué)生快速適應(yīng)課程思維特點(diǎn)，少走彎路，少造成迷惑。

2 對(duì)于《機(jī)械工程材料》課程中知識(shí)理解深度不夠造成的影響

在課程的不斷講述的過程中，由于學(xué)時(shí)所限，對(duì)于教師某些知識(shí)點(diǎn)的講授，學(xué)生不可能領(lǐng)悟的太快。有許多概念都是材料學(xué)中非常重要的，而一般來講非材料學(xué)專業(yè)的理工科學(xué)生，之前都沒有接觸過類似的概念，教師講授后不一定能夠引起學(xué)生的重視；或是學(xué)生及時(shí)想重視，卻無從知道這些概念除定義本身外，又有什么豐富的內(nèi)涵。由此一來，使得學(xué)生很難在短時(shí)間內(nèi)建立起材料學(xué)方面的知識(shí)系統(tǒng)。理解不深，只好死記硬背概念，造成學(xué)習(xí)效率低下，影響學(xué)習(xí)興趣，最終嚴(yán)重影響《機(jī)械工程材料》課程的教學(xué)效果。

例如在第二章材料的結(jié)構(gòu)一章中，所涉及的位錯(cuò)的概念就非常的特殊。位錯(cuò)這一概念是在講解完晶體結(jié)構(gòu)，晶胞、晶面、晶向、點(diǎn)缺陷后以線缺陷的方式和多余半原子面的結(jié)構(gòu)首先介紹給學(xué)生的。很多學(xué)生由于以前沒有相關(guān)的學(xué)習(xí)相關(guān)的知識(shí)，甚至很多預(yù)習(xí)了的同學(xué)都沒有意識(shí)到，位錯(cuò)概念是一個(gè)關(guān)系到材料學(xué)所有技術(shù)科研工程方向的重要概念。它的內(nèi)涵非常豐富，用處特別多，如：（1）材料的塑性變形；（2）材料的斷裂；（3）材料的強(qiáng)度與硬度等力學(xué)性能指標(biāo)；（4）材料的強(qiáng)化機(jī)制如彌散強(qiáng)化細(xì)晶強(qiáng)化等；（5）鋼鐵材料在淬火過程中的高密度糾纏位錯(cuò)馬氏體；（6）材料的冷加工強(qiáng)化、再結(jié)晶熱處理等場合，都和位錯(cuò)的特性密不可分。

其實(shí)還有如：（1）位錯(cuò)的應(yīng)力場；（2）位錯(cuò)的合并；（3）位錯(cuò)的分解；（4）熱處理中位錯(cuò)密度的變化規(guī)律；（5）位錯(cuò)線在材料表面的露頭等，在《機(jī)械工程材料》課程中并不出現(xiàn)的其他材料學(xué)知識(shí)等。位錯(cuò)概念牽扯的知識(shí)體系如此之多，學(xué)習(xí)《機(jī)械工程材料》課程的非專業(yè)的理工科學(xué)生，即使是教師提前打好招呼，也很難做到具有廣泛知識(shí)面的預(yù)習(xí)或復(fù)習(xí)。這就對(duì)于講授《機(jī)械工程材料》課程的教師提出了更高的要求：既要保證課程中其他內(nèi)容的講解，不能讓這類重要無比的概念，擠占學(xué)生太多的精力，保證《機(jī)械工程材料》課程本身知識(shí)性、知識(shí)面知識(shí)的深入程度高度平衡；又要適當(dāng)在這些概念講述的同時(shí)加以強(qiáng)調(diào)，為學(xué)生建立起材料學(xué)相關(guān)知識(shí)體系，構(gòu)建出整體大局觀和脈絡(luò)網(wǎng)。以利于學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)和工作生活中對(duì)材料科學(xué)方面的認(rèn)識(shí)能力。

具體的講述方法應(yīng)該是教師先自己預(yù)先做好此類概念的所有外延知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，然后刪掉那些明顯超過《機(jī)械工程材料》課程大綱中知識(shí)體系所包含的內(nèi)容，只保留最重要聯(lián)系性最強(qiáng)的那些知識(shí)點(diǎn)。再將這些知識(shí)點(diǎn)做一些劃分，一般來講幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)會(huì)有一個(gè)較佳的講解順序，他們互相之間也可以采用一個(gè)合適的脈絡(luò)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。之后可以按照重要性排序，有時(shí)候可以按照文中講解的順序進(jìn)行排序，有時(shí)候可以按照學(xué)生可能感興趣的程度進(jìn)行排序。最后還應(yīng)在搜集各種素材，包括生產(chǎn)、生活中的實(shí)例、錄像、圖片等等，力求廣泛、全面準(zhǔn)確深入、快速省時(shí)、符合邏輯地給學(xué)生講解清楚。

總之，通過重要概念對(duì)學(xué)生建立起系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的材料學(xué)知識(shí)體系也是非常重要的，但要注意深入性和廣泛性的結(jié)合，并且不能造成對(duì)正常學(xué)時(shí)的過度擠壓。

3 學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣不足而影響體系構(gòu)建

當(dāng)前，普通高校的大學(xué)生在學(xué)習(xí)習(xí)慣，甚至是學(xué)習(xí)態(tài)度上都有不少不足之處，這些不足之處也是造成《機(jī)械工程材料》課程教學(xué)效果不佳的重要因素。例如，絕大多數(shù)普通本科學(xué)生沒有記課堂筆記的習(xí)慣，一般來講，只要是經(jīng)歷過高中階段學(xué)習(xí)的學(xué)生，其實(shí)都是會(huì)記錄課堂重點(diǎn)內(nèi)容，并形成課堂筆記的。到了大學(xué)階段，為什么絕大多數(shù)的學(xué)生又不去記錄了呢？原因主要有以下幾個(gè)方面。

第一是大學(xué)階段課程講述的速度很快，這與中學(xué)階段不同，中學(xué)階段的每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)中的內(nèi)容老師都是反復(fù)講授，在黑板上寫明，多數(shù)還會(huì)舉出例題板書等解題過程，有預(yù)習(xí)講述復(fù)習(xí)等過程。每節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)就那么幾個(gè)，非常容易進(jìn)行記錄，而大學(xué)階段的課程往往知識(shí)量巨大，每節(jié)課的內(nèi)容很多寫不過來。還多采用PPT講述，有圖、有表格，甚至有錄像。確實(shí)對(duì)于課堂筆記的記錄提出了更高的要求，很多學(xué)生由于不適應(yīng)逐漸變成了不去記錄。

第二是中學(xué)的課程種類相對(duì)較少，重要的科目往往也就有幾門到十幾門。在中學(xué)階段老師手把手的指導(dǎo)下，學(xué)生普遍知道該怎樣記錄各科筆記，大多數(shù)中學(xué)生有班主任的嚴(yán)格緊盯的指導(dǎo)，甚至檢查，堅(jiān)持記錄課堂筆記一般不成問題。而大學(xué)階段的老師一般不會(huì)主動(dòng)介入檢查學(xué)生的課堂筆記工作。不僅如此，大學(xué)中的課程科目種類繁多，有好幾十門不同種類側(cè)重的科目，有的側(cè)重于畫圖，有的側(cè)重于計(jì)算，有的側(cè)重于邏輯推導(dǎo)，有的側(cè)重于知識(shí)原理，有的側(cè)重于記憶，這也從客觀上加重了對(duì)于課堂筆記記錄的靈活性熟練性和速度性的要求。課堂上根本無法記錄出良好的課堂筆記必須輔以課后的整理而絕大多數(shù)學(xué)生又沒有整理筆記的習(xí)慣這也會(huì)造成筆記的不完善，久而久之許多學(xué)生放棄了記錄課堂筆記這一良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

第三是大學(xué)生的心理和學(xué)習(xí)態(tài)度方面。許多學(xué)生在中學(xué)時(shí)候刻苦努力，為的就是考上心目中良好的大學(xué)。而真的進(jìn)入到大學(xué)之后失去了更高的追求，對(duì)于未來的計(jì)劃就僅限于保證順利畢業(yè)和畢業(yè)時(shí)能夠找到一份不錯(cuò)的工作了。這種心態(tài)直接導(dǎo)致了許多學(xué)生在學(xué)習(xí)各項(xiàng)專業(yè)課的時(shí)候，主要的想法是保證及格通過考試，而不是努力學(xué)得更好探究知識(shí)，豐富頭腦了。內(nèi)心的標(biāo)準(zhǔn)從學(xué)得更好，降低到及格就行，在這種心理狀態(tài)的驅(qū)使下，記錄和整理課堂筆記預(yù)習(xí)等需要較強(qiáng)的主觀能動(dòng)性的學(xué)習(xí)方法，必然會(huì)被許多學(xué)生所逐漸放棄。

以上這些從不同的方面共同導(dǎo)致了記錄課堂筆記預(yù)習(xí)課堂知識(shí)等良好的學(xué)習(xí)方法，逐漸沒有人堅(jiān)持。對(duì)于《機(jī)械工程材料》這種需要整體學(xué)習(xí)、并且與生產(chǎn)生活聯(lián)系廣泛的專業(yè)課程，教學(xué)效果的影響是非常大的。

這個(gè)矛盾在專業(yè)課程教師日常的教學(xué)工作中是很難解決的，解決這一矛盾，需要學(xué)校層面下大力氣糾正校風(fēng)學(xué)風(fēng)以及師德師風(fēng)。在專業(yè)課程教學(xué)工作中，教師可以靈活處理這一問題。一個(gè)解決的辦法是直接將每個(gè)章節(jié)的要點(diǎn)整理出來，做成文檔，發(fā)給學(xué)生打印出來備用。這一方法有利也有弊。好處是方便了學(xué)生，他們可以直接得到一本類似于學(xué)生筆記的課程記錄。壞處是有了這本課程要點(diǎn)記錄，真正自己動(dòng)手去記錄課堂筆記的學(xué)生就更少了，甚至有人會(huì)在最后考前復(fù)習(xí)的時(shí)候，不看教材，只是翻閱背誦老師所給的課程要點(diǎn)記錄，形成了依賴性。

一般來說，由于《機(jī)械工程材料》課程所具有的系統(tǒng)性與連續(xù)性的特征非常明顯，熱門課程實(shí)際上是材料學(xué)。大學(xué)科好幾門專業(yè)課程中有機(jī)的匯總和綜合。學(xué)生如果只是死記硬背一下，老師發(fā)給的課程要點(diǎn)記錄是絕對(duì)不夠的。這樣做的學(xué)生幾乎注定會(huì)不及格，但是在具體教學(xué)操作中卻非常難以禁止，教學(xué)效果并不是很好。

另一個(gè)解決的方法，是給學(xué)生們推薦相關(guān)的教學(xué)輔導(dǎo)書。由于《機(jī)械工程材料》學(xué)習(xí)者和開課單位都非常多，已經(jīng)有多個(gè)版本的相關(guān)輔導(dǎo)書出版了。任課教師可以將較好的輔導(dǎo)書推薦給學(xué)生，但不一定能有太多人購買，而且仍然存在前面所述（教師直接發(fā)給學(xué)生課程要點(diǎn)記錄供參考）方法的不足之處。綜合考量，結(jié)合長期的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，可以允許學(xué)生在課本上做記錄的方式來代替課堂筆記，在實(shí)際的課堂教學(xué)中可以起到一定的教學(xué)效果。

4 總結(jié)

《機(jī)械工程材料》課程講述的過程中，要根據(jù)本門課程知識(shí)相互關(guān)聯(lián)，系統(tǒng)性。整體性強(qiáng)的特點(diǎn)。注意前后聯(lián)系。重要程度聯(lián)系。課時(shí)量之間的聯(lián)系。精益求精地進(jìn)行課堂教學(xué)。

同時(shí)還要系統(tǒng)性的注意所講述的對(duì)象選課學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)能力。學(xué)習(xí)態(tài)度等具體情況，隨時(shí)調(diào)整自身的教學(xué)狀態(tài)和對(duì)學(xué)生的具體要求，力求達(dá)到最佳的教學(xué)效果。