《机械工程材料》课程中的知识系统相互联系体系探讨

2020-01-09昌霞

科教导刊·电子版 2020年34期

昌霞

（重庆理工大学材料科学与工程学院重庆 400050）

《机械工程材料》是绝大多数理工类大学生必修的一门材料学的基础课程。主要是由非材料类理工科大学生作为一门材料学方向的入门课程来进行学习。这样一来，许多同学会暴露出没有材料类相关知识作为基础的问题。有些学生甚至中学时期主要学习的是文科方向，对于材料科学的研究方法、基本概念毫无接触。这就给讲授《机械工程材料》课程的教师提出了很高的要求：既要讲授清楚课堂上的知识，又要顾及学生的薄弱的基础。尤其是，《机械工程材料》实际上包含了材料学专业，《材料科学基础》、《金属学及热处理》、《热加工工艺》、《金属材料学》、《铸造工艺学》等多门课程的基础知识汇总在一起，显得知识量多而繁杂，许多学生学习起来非常的不适应。

1 对课程体系认识不足而影响学习

有些学生已听选修课的方式开始进入学习。在学习的过程中，逐渐发现，原来《机械工程材料》有复杂而繁多的内容。于是又匆匆地花大量的时间死记硬背概念和各种理论分析等。此时，学生由于对基本原理的理解不足，概念根本背不过来。一直解决不了理解的问题，最终会耗费很多精力。学习效果却很差。

这些问题在学习材料凝固-相图部分表现得尤为明显。由于第一章材料的力学性能一章的难度适中，而且许多知识与概念在生活中都能够有对应的接触，感觉并不难。第二章材料的结构与中学时期的学习内容有相通之处，许多同学在中学时就曾经学习过键长、原子间距等知识。有的还曾经计算过晶胞内原子数、致密度等基本内容。但是，当学习进入到第三章材料的凝固-相图一章内容的学习时，突然发现以往的学习或生活经验中，均没有与相图相关的任何关联性的知识。而相图的知识又非常的重要，此时学生却不一定能够意识到这部分内容的重要性。

多人当时不太留意，或是当时感觉听懂了，稍微过几天突然发现所学内容非常困难，而且无法自己复习明白，造成恐慌，而且很难通过自主学习复习来解决。如果此时不善于询问教师或周围成绩好的同学，则往往会一直处于不懂的状态。不仅第三章材料凝固-相图一章的学习不好，还会影响后面其他章节如钢铁材料热处理部分的学习。为了避免学生中出现大量的上述的情况而影响课程的总体教学成果，任课教师在本次课程开始之前，先介绍一下课程的体系是非常必要的。不仅如此，由于有不少同学由于之前的学习经历，对于材料学相关的课程毫无经验，甚至没有概念，任课教师应该在开始讲述的前几次课时期间，或利用各种平时见面的场合反复强调《机械工程材料》课程的整体性、关联性，哪些部分比较重要和哪些部分难度较大等，以帮助参加学习的学生快速适应课程思维特点，少走弯路，少造成迷惑。

2 对于《机械工程材料》课程中知识理解深度不够造成的影响

在课程的不断讲述的过程中，由于学时所限，对于教师某些知识点的讲授，学生不可能领悟的太快。有许多概念都是材料学中非常重要的，而一般来讲非材料学专业的理工科学生，之前都没有接触过类似的概念，教师讲授后不一定能够引起学生的重视；或是学生及时想重视，却无从知道这些概念除定义本身外，又有什么丰富的内涵。由此一来，使得学生很难在短时间内建立起材料学方面的知识系统。理解不深，只好死记硬背概念，造成学习效率低下，影响学习兴趣，最终严重影响《机械工程材料》课程的教学效果。

例如在第二章材料的结构一章中，所涉及的位错的概念就非常的特殊。位错这一概念是在讲解完晶体结构，晶胞、晶面、晶向、点缺陷后以线缺陷的方式和多余半原子面的结构首先介绍给学生的。很多学生由于以前没有相关的学习相关的知识，甚至很多预习了的同学都没有意识到，位错概念是一个关系到材料学所有技术科研工程方向的重要概念。它的内涵非常丰富，用处特别多，如：（1）材料的塑性变形；（2）材料的断裂；（3）材料的强度与硬度等力学性能指标；（4）材料的强化机制如弥散强化细晶强化等；（5）钢铁材料在淬火过程中的高密度纠缠位错马氏体；（6）材料的冷加工强化、再结晶热处理等场合，都和位错的特性密不可分。

其实还有如：（1）位错的应力场；（2）位错的合并；（3）位错的分解；（4）热处理中位错密度的变化规律；（5）位错线在材料表面的露头等，在《机械工程材料》课程中并不出现的其他材料学知识等。位错概念牵扯的知识体系如此之多，学习《机械工程材料》课程的非专业的理工科学生，即使是教师提前打好招呼，也很难做到具有广泛知识面的预习或复习。这就对于讲授《机械工程材料》课程的教师提出了更高的要求：既要保证课程中其他内容的讲解，不能让这类重要无比的概念，挤占学生太多的精力，保证《机械工程材料》课程本身知识性、知识面知识的深入程度高度平衡；又要适当在这些概念讲述的同时加以强调，为学生建立起材料学相关知识体系，构建出整体大局观和脉络网。以利于学生的后续学习和工作生活中对材料科学方面的认识能力。

具体的讲述方法应该是教师先自己预先做好此类概念的所有外延知识网络，然后删掉那些明显超过《机械工程材料》课程大纲中知识体系所包含的内容，只保留最重要联系性最强的那些知识点。再将这些知识点做一些划分，一般来讲几个知识点会有一个较佳的讲解顺序，他们互相之间也可以采用一个合适的脉络进行关联。之后可以按照重要性排序，有时候可以按照文中讲解的顺序进行排序，有时候可以按照学生可能感兴趣的程度进行排序。最后还应在搜集各种素材，包括生产、生活中的实例、录像、图片等等，力求广泛、全面准确深入、快速省时、符合逻辑地给学生讲解清楚。

总之，通过重要概念对学生建立起系统关联的材料学知识体系也是非常重要的，但要注意深入性和广泛性的结合，并且不能造成对正常学时的过度挤压。

3 学生学习习惯不足而影响体系构建

当前，普通高校的大学生在学习习惯，甚至是学习态度上都有不少不足之处，这些不足之处也是造成《机械工程材料》课程教学效果不佳的重要因素。例如，绝大多数普通本科学生没有记课堂笔记的习惯，一般来讲，只要是经历过高中阶段学习的学生，其实都是会记录课堂重点内容，并形成课堂笔记的。到了大学阶段，为什么绝大多数的学生又不去记录了呢？原因主要有以下几个方面。

第一是大学阶段课程讲述的速度很快，这与中学阶段不同，中学阶段的每一个知识点中的内容老师都是反复讲授，在黑板上写明，多数还会举出例题板书等解题过程，有预习讲述复习等过程。每节课的知识点就那么几个，非常容易进行记录，而大学阶段的课程往往知识量巨大，每节课的内容很多写不过来。还多采用PPT讲述，有图、有表格，甚至有录像。确实对于课堂笔记的记录提出了更高的要求，很多学生由于不适应逐渐变成了不去记录。

第二是中学的课程种类相对较少，重要的科目往往也就有几门到十几门。在中学阶段老师手把手的指导下，学生普遍知道该怎样记录各科笔记，大多数中学生有班主任的严格紧盯的指导，甚至检查，坚持记录课堂笔记一般不成问题。而大学阶段的老师一般不会主动介入检查学生的课堂笔记工作。不仅如此，大学中的课程科目种类繁多，有好几十门不同种类侧重的科目，有的侧重于画图，有的侧重于计算，有的侧重于逻辑推导，有的侧重于知识原理，有的侧重于记忆，这也从客观上加重了对于课堂笔记记录的灵活性熟练性和速度性的要求。课堂上根本无法记录出良好的课堂笔记必须辅以课后的整理而绝大多数学生又没有整理笔记的习惯这也会造成笔记的不完善，久而久之许多学生放弃了记录课堂笔记这一良好的学习习惯。

第三是大学生的心理和学习态度方面。许多学生在中学时候刻苦努力，为的就是考上心目中良好的大学。而真的进入到大学之后失去了更高的追求，对于未来的计划就仅限于保证顺利毕业和毕业时能够找到一份不错的工作了。这种心态直接导致了许多学生在学习各项专业课的时候，主要的想法是保证及格通过考试，而不是努力学得更好探究知识，丰富头脑了。内心的标准从学得更好，降低到及格就行，在这种心理状态的驱使下，记录和整理课堂笔记预习等需要较强的主观能动性的学习方法，必然会被许多学生所逐渐放弃。

以上这些从不同的方面共同导致了记录课堂笔记预习课堂知识等良好的学习方法，逐渐没有人坚持。对于《机械工程材料》这种需要整体学习、并且与生产生活联系广泛的专业课程，教学效果的影响是非常大的。

这个矛盾在专业课程教师日常的教学工作中是很难解决的，解决这一矛盾，需要学校层面下大力气纠正校风学风以及师德师风。在专业课程教学工作中，教师可以灵活处理这一问题。一个解决的办法是直接将每个章节的要点整理出来，做成文档，发给学生打印出来备用。这一方法有利也有弊。好处是方便了学生，他们可以直接得到一本类似于学生笔记的课程记录。坏处是有了这本课程要点记录，真正自己动手去记录课堂笔记的学生就更少了，甚至有人会在最后考前复习的时候，不看教材，只是翻阅背诵老师所给的课程要点记录，形成了依赖性。

一般来说，由于《机械工程材料》课程所具有的系统性与连续性的特征非常明显，热门课程实际上是材料学。大学科好几门专业课程中有机的汇总和综合。学生如果只是死记硬背一下，老师发给的课程要点记录是绝对不够的。这样做的学生几乎注定会不及格，但是在具体教学操作中却非常难以禁止，教学效果并不是很好。

另一个解决的方法，是给学生们推荐相关的教学辅导书。由于《机械工程材料》学习者和开课单位都非常多，已经有多个版本的相关辅导书出版了。任课教师可以将较好的辅导书推荐给学生，但不一定能有太多人购买，而且仍然存在前面所述（教师直接发给学生课程要点记录供参考）方法的不足之处。综合考量，结合长期的教学经验，可以允许学生在课本上做记录的方式来代替课堂笔记，在实际的课堂教学中可以起到一定的教学效果。