《機(jī)械工程材料》教學(xué)改革與創(chuàng)新

鄧 想，劉 軼，丁 海

（河南工學(xué)院 材料科學(xué)與工程學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453003）

0 引言

《機(jī)械工程材料》是各高校本科機(jī)械類和近機(jī)械類專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)必修課，具有較強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性，其內(nèi)容包括金屬學(xué)的基本知識(shí)、熱處理基本原理和常用方法、金屬的塑性變形、常用金屬材料、機(jī)械零件選材及工藝路線分析等。通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握金屬學(xué)及熱處理的基本理論和基礎(chǔ)知識(shí)，能根據(jù)常用零件（軸、齒輪、刀具等）的工作條件選用合理的材料和正確的熱處理方法，提高學(xué)生的理論與實(shí)踐相結(jié)合、分析問題和解決問題的能力，同時(shí)為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)、課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。該課程基本原理和規(guī)律多，概念定義多，知識(shí)點(diǎn)零碎，晶體結(jié)構(gòu)看不見、摸不到，晶核的形成和長(zhǎng)大靠想象來理解，因此學(xué)生感到課程難學(xué)，對(duì)該課程不感興趣，學(xué)生到課率低，上課睡覺和玩手機(jī)、不積極回答問題、不按時(shí)交作業(yè)等現(xiàn)象常有發(fā)生。教學(xué)目標(biāo)是以培養(yǎng)高素質(zhì)人才、應(yīng)用型人才為準(zhǔn)則，不僅要求學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)，還要具備自主思考問題、解決問題的能力[1]。為適應(yīng)新工科課程建設(shè)的要求，保證人才培養(yǎng)的質(zhì)量，現(xiàn)對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式進(jìn)行改革與創(chuàng)新，并進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐，取得了良好的教學(xué)效果。

1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

開設(shè)的《機(jī)械工程材料》課程總學(xué)時(shí)為48學(xué)時(shí)，其中理論教學(xué)內(nèi)容為40學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容為8學(xué)時(shí)。因教學(xué)時(shí)數(shù)的限制及新材料、新工藝的快速發(fā)展，教師無法在有限的課時(shí)內(nèi)將所有的知識(shí)全部傳授給學(xué)生，必須對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合優(yōu)化。

（1）教學(xué)中縮減了理論部分較強(qiáng)的內(nèi)容，如金屬結(jié)晶的熱力學(xué)條件、金屬的塑性變形原理，縮減教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)，在教學(xué)中始終貫穿課程的主線：成分→組織→性能→應(yīng)用，使分散的知識(shí)點(diǎn)有機(jī)地聯(lián)系在一起，易于掌握。

（2）重點(diǎn)講授實(shí)際應(yīng)用較多的金屬材料和熱處理方法，如軸、齒輪、刀具的選材和熱處理工藝的制定，著重培養(yǎng)學(xué)生合理選材和制定熱處理工藝的能力。

（3）為適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)的發(fā)展和職業(yè)崗位的需求，與時(shí)俱進(jìn)，及時(shí)更新和補(bǔ)充新材料、新工藝和新技術(shù)方面的內(nèi)容，如石墨烯材料、3D打印材料、泡沫金屬、真空熱處理、氣相沉積表面強(qiáng)化技術(shù)等，使課程體系更完整，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（4）在課程中融入思政元素，與思政課程形成協(xié)同效應(yīng)，如講解我國(guó)古代在材料及成形技術(shù)方面的先進(jìn)技術(shù)時(shí)，列舉一些案例（如后母戊大方鼎、越王勾踐劍），在講解新材料的研究和發(fā)展時(shí)，結(jié)合我國(guó)成功發(fā)射神舟系列飛船。這些案例對(duì)于增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感，建立文化自信，激發(fā)學(xué)生深入學(xué)習(xí)與使命擔(dān)當(dāng)意識(shí)起到了積極的作用[2]。

通過整合優(yōu)化，該課程的教學(xué)內(nèi)容既符合高校人才培養(yǎng)質(zhì)量的要求，又保證了課程的科學(xué)性、理論性和系統(tǒng)性，同時(shí)提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。

2 改進(jìn)教學(xué)方法

傳統(tǒng)教學(xué)中，為了讓學(xué)生對(duì)機(jī)械工程材料的成分、組織、性能、熱處理工藝及用途等知識(shí)能夠更好地理解，教師在多媒體課件中插入較多動(dòng)畫、圖片和例題，滿堂灌地給學(xué)生講授，但學(xué)生接受能力有限，課堂上好像理解了，課后做題還是不會(huì)，沒有做到“知其然而知其所以然”。這種單一的教學(xué)方法是以教師為主體，不能體現(xiàn)學(xué)生的主體地位。另外學(xué)生的學(xué)習(xí)層次不同，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)不能做到因材施教[3]。

新世紀(jì)信息技術(shù)發(fā)展迅猛，獲取知識(shí)的手段更快捷，獲取知識(shí)的廣度和深度得到很大的拓展。信息化教學(xué)越來越受到更多教育工作者的關(guān)注，學(xué)生也習(xí)慣了用移動(dòng)終端設(shè)備獲取知識(shí)，這樣可以不受時(shí)間和空間的限制，利用信息技術(shù)的方法進(jìn)行教學(xué)改革和創(chuàng)新，是實(shí)現(xiàn)“以學(xué)生為中心”教育的必然要求，更是對(duì)現(xiàn)代教師的重大考驗(yàn)與挑戰(zhàn)[4]。

為了充分利用各種教學(xué)媒體和信息資源，滿足學(xué)生多樣化的學(xué)習(xí)需求，提高教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量，本課程采用基于泛雅平臺(tái)的線上線下混合式教學(xué)：課前發(fā)布相關(guān)內(nèi)容的思考題，以自學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上的資料為主，完成相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的預(yù)習(xí)并回答相關(guān)問題，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力；課堂教學(xué)中教師對(duì)重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行講解，讓學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容熟練掌握，然后網(wǎng)上發(fā)布作業(yè)，學(xué)生進(jìn)行練習(xí)，以檢測(cè)學(xué)習(xí)效果，對(duì)于一些難度大的綜合性題目進(jìn)行分組活動(dòng)，學(xué)生分小組討論并在課堂上講解討論結(jié)果，教師根據(jù)各小組的講解情況進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和總結(jié)；課后答疑在本課程的QQ群進(jìn)行，學(xué)生有問題隨時(shí)可以發(fā)到群里，先由其他學(xué)生進(jìn)行解答，最后老師進(jìn)行評(píng)價(jià)和補(bǔ)充，這樣不受時(shí)間和地點(diǎn)的影響，既解決了問題，又加強(qiáng)了師生交流[5]。同時(shí)課程學(xué)習(xí)一段時(shí)間后在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行階段測(cè)驗(yàn)，檢測(cè)本階段內(nèi)容的學(xué)習(xí)效果，并查漏補(bǔ)缺[6]。這樣從“以教師為主體”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W(xué)生為中心”，從“書本式學(xué)習(xí)、被動(dòng)式學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃?dòng)式學(xué)習(xí)、快樂式學(xué)習(xí)”[7]，從“單一的講課和練習(xí)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤胺磸?fù)的講課和練習(xí)”，使學(xué)生不僅熟練掌握課程的理論內(nèi)容，培養(yǎng)了學(xué)生的自主創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，而且提高了學(xué)生的工程實(shí)踐應(yīng)用能力。

3 考核方式多樣

該課程改革前考核總成績(jī)由期末試卷成績(jī)和課內(nèi)實(shí)驗(yàn)成績(jī)兩部分組成，不能真實(shí)反應(yīng)學(xué)生的平時(shí)成績(jī)和學(xué)習(xí)效果。為了通過考試，學(xué)生考前突擊，這樣靠死記硬背的方式即使通過了考試，由于沒有理解這些知識(shí)點(diǎn)，很快就會(huì)忘記，更不能在以后的實(shí)踐中進(jìn)行運(yùn)用，沒有為培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型本科人才起到良好的服務(wù)作用[4]。

改革后《機(jī)械工程材料》課程考核總成績(jī)由期末試卷成績(jī)和課堂活動(dòng)、階段測(cè)驗(yàn)、作業(yè)評(píng)價(jià)、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)等過程性評(píng)價(jià)成績(jī)組成，如圖1所示，其中期末試卷成績(jī)占60%，過程性評(píng)價(jià)成績(jī)占40%。

圖1 改革后課程考核方式

期末考試試題類型為選擇題、填空題、判斷題、簡(jiǎn)答題、計(jì)算題和分析題等類型，注重考察學(xué)生對(duì)基本知識(shí)的綜合運(yùn)用、解決問題的能力、創(chuàng)新性思維等方面的綜合素質(zhì)，避免考核大量單純記憶性的內(nèi)容，試題分值分配與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時(shí)成比例。

在過程性評(píng)價(jià)成績(jī)中，其中課堂互動(dòng)占30%，成績(jī)根據(jù)考勤、小組討論與講解、課內(nèi)提問和搶答等方面的結(jié)果進(jìn)行積分；課內(nèi)實(shí)驗(yàn)占20%，該課程共有4個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)成績(jī)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)情況（占30%）、實(shí)驗(yàn)的操作過程（占40%）、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析（占30%）3個(gè)方面進(jìn)行評(píng)分；作業(yè)評(píng)價(jià)占30%，章節(jié)測(cè)驗(yàn)占20%，作業(yè)評(píng)價(jià)和章節(jié)測(cè)驗(yàn)根據(jù)每次在泛雅平臺(tái)上提交的結(jié)果進(jìn)行評(píng)分。其中課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、作業(yè)評(píng)價(jià)和章節(jié)測(cè)驗(yàn)取所有成績(jī)的平均值作為該項(xiàng)的最終成績(jī)。多元化過程性考核的增加，活躍了學(xué)生上課的學(xué)習(xí)氣氛，使學(xué)生真正做到為了學(xué)習(xí)而學(xué)習(xí)，而不是為了考試而學(xué)習(xí)。

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)《機(jī)械工程材料》課程的教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化整合，并對(duì)教學(xué)方法和考核方式進(jìn)行了改革和創(chuàng)新，使學(xué)生由被動(dòng)接受知識(shí)變?yōu)橹鲃?dòng)、積極探索知識(shí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂教學(xué)質(zhì)量，學(xué)生既掌握了課程的理論內(nèi)容，又提高了工程實(shí)踐應(yīng)用能力，同時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的建設(shè)，拓展了課程的教學(xué)資源，提高了教師的業(yè)務(wù)水平和教學(xué)能力。