工程能力培养目标下的机械工程材料课程教学改革

尤芳　胡耀华　张卫国　王翔　张李娴

摘要：本文围绕提高学生工程实践能力、增强创新意识的培养目标，分析了机械工程材料课程教学过程中存在的问题，提出通过及时更新教学内容、改进教学方法、丰富教学手段、加强过程考核等措施，对机械工程材料课程进行必要的教学改革。

关键词：工程能力；机械工程材料；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）31-0091-03

随着经济社会发展，工程技术领域从业人员在工程实践能力、创新能力等方面要求不断提高。在高等工程教育过程中，高等院校借鉴发达国家高等工程教育的经验，以工程技术为主线纷纷优化人才培养方案、改革人才培养模式，通过不断提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力来培养创新能力强、适应企业发展需要的应用型人才，从而全面提高高等教育人才培养的针对性和实用性。

作为机械类和近机械类专业的一门专业基础课，机械工程材料课程围绕材料成分、组织、热处理工艺、性能和用途之间的关系对机械工程材料进行研究。学生在熟练掌握常用机械工程材料基本理论、热处理工艺和性能特点、常用金属材料等基础知识的前提下，能够根据零件工作条件和失效方式，合理选用工程材料、正确制定加工工艺路线，提高学生综合工程素质、创新能力、实践动手能力、综合分析和解决实际问题的能力，将有助于实现提高学生创新能力和工程实践能力的培养目标。该课程涵盖工程力学、金属学、热处理原理与工艺、金属材料、非金属材料等多门学科，概念众多而且抽象、图表及组织照片多，庞杂的课程内容与有限的授课学时形成鲜明反差，给教师教学以及学生学习带来了困难。

考虑到机械工程材料课程的教学现状，在提高学生工程意识、工程素质和工程实践能力的教学宗旨指导下，从教学内容、教学方法、教学手段、考核方式等方面进行改革，在学生熟练掌握专业基础理论知识的同时，注重培养学生的实践应用能力、开创性思维和创新能力。

一、课程教学现状

机械工程材料课程具有较强的理论性和实践性，在体现知识综合性和实用性的同时，也强调创新能力、综合分析和解决生产实践问题的能力。同时，机械类专业学生对机械工程材料基本知识的掌握程度在其从事机械产品开发、设计、制造等相关工作时起着举足轻重的作用。但目前的教学体系在一定程度上忽视了学生实践应用能力、开创性思维和创新能力的培养。

首先，现有课程内容体系注重知识的系统性和完整性，倾向于材料结构、成份、组织形态等抽象理论的研究和论述，而对材料性能特点、适合范围及选材原则等与工程实际应用密切联系的知识则讲授较少，不能真正培养学生解决实际问题的能力。此外，诸如材料结构、材料结晶、材料应用等内容间缺乏有机联系，不利于学生理解、记忆和掌握。

其次，囿于课时安排，缺少学生自主的研究性学习内容和训练环节。教师采用传统灌输式的教学方法，单方面讲授理论知识，学生只是被动地接受所学知识，不能主动参与到教学环节中，学习积极性不高，学习效果不理想、创新能力培养欠佳。

再次，教学活动侧重理论知识的讲解，与工程实践结合不紧密，缺乏能够体现能力培养的实验设置，造成学生死学课本知识点、不会灵活运用所学理论知识解决实际问题的问题，不能真正实现提高综合分析和解决生产实践问题能力的培养目标。

最后，在教学过程中，由于忽视案例教学、问题教学等教学方式以及先进教学手段的应用，导致课堂气氛沉闷、教学信息量较少、教学效果欠佳。

二、课程教学改革

为了在规定教学课时内提高教学质量和教学效果，培养学生解决实际问题的能力，尽快适应制造业的发展需求，有必要对机械工程材料课程教学内容、教学方法、教学手段、考核方式等进行必要的改革。

（一）围绕能力培养要求，合理选择教学内容

结合学生创新能力和工程实践能力培养目标对本课程的要求，考虑机械类专业学生就业领域以及授课学时限制，在教學内容基础性和实践应用性并重的前提下，确定教学内容和重要的知识点，合理安排理论教学内容和实验教学内容。在合理安排培养目标所要求的基本知识点以外，在“能力”培养上应有所突破，如结合社会发展和行业需求重点讲授材料的选用举例、工艺路线分析以及与生产实际紧密融合的综合应用等方面的内容；在满足基础理论前提下，淡化某些理论内容（如材料结构一章中的晶向指数以及晶面指数求法等）。

加强与实践密切联系的内容，对已有的实验内容进行优化和更新，增设在知识掌握、实践应用和创新能力培养方面有重要作用的综合型、设计型、研究创新型实验项目。同时，强化实践教学环节、提高实验教学的质量，从而提高学生的感性认识和实践应用能力，达到提高“能力”培养的目标。

（二）改革教学手段和教学方法，提高课程教学质量

机械工程材料课程涉及领域广、概念多、知识抽象，为提高教学效果和教学质量，需要根据课程特点，采用先进的教学手段，优化教学方法，以材料成分、工艺方法、组织形态、性能特点、应用范围为主线，把貌似孤立的内容有机地联系起来，便于学生学习和掌握。

1.充分利用多媒体技术和网络技术，丰富教学手段。除了利用传统的黑板板书之外，还需合理运用多媒体教学素材，其有助于抽象概念形象化、微观物体宏观化、不可见现象可见化、复杂过程简单化、枯燥知识生动化。尤其对于晶体结构、合金结晶、位错运动等学生难以理解而老师又难以讲解的抽象内容，通过多媒体组织教学，可以增加课堂教学的信息量，提高教学效果。在讲授钢的热处理工艺等知识时，辅助播放平时所搜集的企业实际热处理过程录像，使课程内容具有真实感，便于学生记忆和掌握。

此外，充分利用校园网络资源进行知识的补充和课后答疑，强化课后知识复习，补充课外知识，拓宽学生知识面，加强师生之间的交流。

2.紧密联系实际，引入实例丰富教学内容，激发学习兴趣。通过援引身边现象和问题引导和启发，使学生愉快地接受、掌握新知识。例如，在介绍中华民族在材料发展方面所做的贡献时，列举秦始皇兵马俑二号坑出土的青铜剑，介绍其不可思议的铬盐氧化处理工艺（该工艺是德国于1937年发明并申请专利，而且只有在比较复杂的设备和工艺流程下才能实现）及令人瞠目结舌的韧性（青铜剑被陶俑压弯超过45°，当陶俑移去后依然能够反弹平直、自然还原），激发学生学习兴趣，为随后的课程教学打下良好的基础。