应用型本科《工程材料》课程改革实施方案初探

刘家骅+杨玉芳+崔君军

【摘 要】《工程材料》是机械大类学生的必修一门基础课程，本文分析了《工程材料》课程在传统授课中存在的主要缺陷，探索了针对于应用型本科机械类学生的改革实施方案，目的在于激发学生的学习兴趣、培养学生的能力、为以后的核心专业知识的学习打下扎实的根基。

【关键词】工程材料；内容改革；方法改革

0 引言

材料作为人类社会发展的标志，无论是在远古时代，还是在生产力发达的今天，均离不开材料。20世纪的四项重大发明，也与材料的发展息息相关。因此材料的重要性随着科技的进步越来越收到人们的重视[1]。机械类专业的学生毕业以后在设计、制造机械产品过程中，选材是一个重要环节，从经济的角度讲，恰当选择材料，不仅可以降低成本、节约能源，而且可以提高产品质量、增加生产效率。因此，预想成为一名优秀的机械设计工程师，具备丰富材料的知识是必不可少的。

《工程材料》是理工科学生重要的专业基础课，一般认为是从理论知识学习转向专业课学习的纽带。所以该课程开设在大一下学期或者大二上学期，理论相对较深，内容空间化，包含大量的抽象术语和基础定义，学生首次掌握具有一定难度。因此为了提高机械类人才培养的水平，对于目前枯燥无味的教学方式和方法需要尽快改革，为提高机械类学生的实际应用能力创造良好的平台，为应用型本科院校高质量人才的培养提供有益参考。

1 传统教学方法的不足

由于《工程材料》课程是机械大类学生首门接触到的专业基础课，学生还没有掌握学习专业课的方法。因为之前高数和英语课以传统授课方式为主，在课堂上老师以多媒体和板书进行教学，所以学生自然也会欣然接受这种“知识传授型”授课方式。这种满堂灌为主的授课方式，称之教“死”书；相应的学生以被动接受为主，称之读“死”书，所以单调枯燥的教学形式得以延续。可是随着专业知识的深入，新的术语不断出现，而专业基础课最大的特点则是推理性不强，涉及的知识较广，于是出现了“教和学两难”的尴尬局面。同时由于专业知识的抽象性特点，学生脑海之中对这些基本术语并不具备感性的认识，从而导致学生很难和老师沟通，教学质量也可想而知。基于《工程材料》实践性很强的优势，通过改进教学内容和教学方法，进而可达到高质量授课的目的。

2 教学内容的重构

教学内容是衡量教学质量高低的关键性指标，正确把握教学内容是提高教学质量和效率的重要前提[2]。目前《工程材料》中以材料的系统性和理论性为主线，主要由材料的结构与性能、金属材料的组织结构、钢的热处理原理、工程材料、典型零件的选材等五大部分组成。在有限的课时下很难一一讲述清楚，那么根据书的顺序来讲解，后面的章节则会粗略的概述。对于机械类的学生，后面选材和加工方法，才是学习掌握的重点。这势必会造成学生理论和实践脱节。所以对于机械类学生工程材料前面的理论知识必须优化，避免过多的浪费课时，同时机械类学生没必要掌握过深的专业知识。基于上述特点教学内容应以优化基础、重点突出、强调应用、适当拓展为原则，注重培养学生科学的思维方式，激发学生创新精神，进而提高能力。

重构内容包括：

（1）工程材料的基本理论部分。重点介绍工程材料的强度、塑性指标、硬度指标，在介绍工程材料的结构时重点分析结构-组织-性能之间的关系，学会分析铁碳相图和其平衡结晶的组织。学会制定加工件各种热处理工艺，分析其组织与性能的关系。材料的结构决定其组织，组织决定材料的性能。而对于晶体结构中晶面和晶向指数的标定、位错的形成理论、热处理相变原理可简化；

（2）常用工程材料。重点掌握常用的合金钢和工具钢，了解铸铁、有色金属、陶瓷和高分子复合材料、记忆合金、纳米材料组织和性能之间的关系。主要目的拓展学生材料知识面，提高学生的创新能力。

（3）机械零件的失效、强化、选材。这章介主要是理论联系实际。真正做到学以致用。介绍机械零件在各个领域的应用状态，包括汽车、船舶、桥梁、机床、发动机等，为以后的选材奠定良好的基础。

3 教学方法的创新

改进教学方法是提高教学质量与教学效果的重要途径[3]。

3.1 因材施教

对于应用型本科院校的学生，自主学习能力相对较弱，课下复习的学生很少，教师在上课时，首先要对上节课学的重点内容带领同学一起回顾，在课堂结束前需对本次课的内容做总结，重点的内容要再次的讲解。多次提及的知识点学生掌握的会比较好，不容易遗忘。对后续课程的讲解也有很大的促进作用，学生接受新知识也更加的轻松，为学生增添了自信。同学和老师之间可以加强沟通和交流，培养学生善于思考的能力。

3.2 启发和鼓励式教学法

由于《工程材料》课程知识点繁琐，新概念较多，如果让学生不参与到授课的过程中，机械的跟随老师的思路走，学生很难跟上老师的进度，新概念需要消化和吸收，所以在上课的时候新知识尤其是新概念的讲解，一定要引导学生主动的思考，采用启发式教学方法，教师起到抛砖引玉的作用，这样新的知识在旧知识的引导下吸收和消化，通过先验经验建立起感性的认识。对于相似的知识点，教师要求学生找出不同点，并找同学回答，大家共同思考，加强记忆，避免混淆。

对于回答好的同学给予加分鼓励，来激发同学学习的兴趣。

3.3 微课教学法

对于有些内容适合学生讨论学习的，比如说冷却速度对钢的组织的影响，可以通过课前录制一小段理论讲解视频传给学生，学生在上课之前通过视频来了解不同温度下钢转变的组织及形成原理。课上的时候可以分成几个小组，给定一种特定的钢在不同的冷却速度下请各组同学来分析室温钢的组织结构，判断其力学性能，最后给小组评分。这种学习方法可以提高学生自主学习知识的能力。

3.4 恰当的运用动画视频课件

对于工程材料中抽象的概念，可以通过动画的形式向同学展示效果非常好。例如通过动画的形式呈现典型的晶体结构，学生很容易理解晶格、晶胞的概念。通过动画形式呈现实际晶体结构中点缺陷、线缺陷、面缺陷，学生很容易掌握缺陷和性能的关系。对于晶体的平衡结晶过程做成动画，学生对于动态知识也比较容易理解了。同时关于热处理工艺方法，比如表面热处理，可以通过现场视频让学生了解整个热处理的流程和过程，从而牢牢记住这些知识点。

4 结束语

这是作者根据几年的经验针对《工程材料》提的几点建议，目的是通过改革具体实施方案的推行，提高学生学习兴趣，培养高素质学生的效果。

【参考文献】

[1]崔占全，孙振国.工程材料[M].机械工业出版社，2014，1-2.

[2]毕风琴，张旭均，工力霞.工程材料课程教学改革的实践[J].大庆师范学院学报，2006，26（5）：41-42.

[3]王章忠.《工程材料》课程教学改革初探[J].南京工程学院学报，2001（1），No.1：48-50.

[4]乔斌.土程材料课程教学改革初探[J].淮海工学院学报，2000（9）：76-77.

[责任编辑：张涛]