基于核心素养的工程材料课程教学实践

罗 蓉

(广东理工学院，广东 肇庆526100)

0 前言

学生发展核心素养主要是指学生应具备的，能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。中国学生发展核心素养的总体框架分为文化基础、自主发展、社会参与三个方面，综合表现为六大素养和十八个基本点。《教育部关于全面深化课程改革落实立德树人任务的意见》中，明确指出“各级各类学校要从实际情况和学生特点出发，把核心素养和学业质量要求落实到各学科教学中。”

1 工程材料课程核心素养的思考

工程材料课程是高等院校机类专业的一门十分重要的技术基础课，由于能源、材料和信息是现代化社会和现代科学技术的三大支柱，学习并掌握工程材料的基本知识，对于工科院校机械类专业的学生是十分必要的。在教育部提出的“核心素养体系”下，培养学生的工程材料学科核心素养，具有重要性和紧迫性。在满足学生的发展需求的前提下，结合具体的教学实例进行了学科核心素养的思考。教师在教学中应紧密联系学生生活创设生活化的学习情境；在体现“兴趣导向”的基础上推广自主探究的学习方式和讨论参与的教学方式；提炼和精选课程内容；综合实验加深宏观认识和微观辨析；提高综合素质培养创新人才；利用社会公共资源拓展实践教学。

2 工程材料课程教学实践

2.1 紧密联系学生生活创设生活化的学习情境

在硬度的学习中，引入生活中的“软硬”概念，提问学生如何判断物体的软和硬。学生通过积极思考，提出手捏、脚踩、牙咬、头撞、指甲掐、榔头敲、拳头打等很多方法，教师积极引导：当使用这些方法后，得到了什么样的结果? 循循善诱后最终探讨出硬度的概念和判断方法。因为创设了生活化的学习情境，知识点浅显易懂，学生记忆深刻。

硬度有不同的测试方法，直接给出不同材料的硬度值，知识点显得生硬，学生们觉得无所适从，如果联系学生生活经验给出不同零件材料的硬度，效果就不同了。例如给出硬度值：车床主轴整体硬度240HBS，模具钢 Cr12MoV 硬度 82.8HRA，变速齿轮齿面硬度60HRC，变速齿轮心部硬度377HV，要求对零件材料的硬度排序，先引导学生根据生活经验进行分析比较，然后给出“硬度表”让学生自己找寻答案，事先不讲解查表方法，考察学生的查表能力。有了联系生活经验的例题，学生们再根据以往的学习经验自己摸索出查表方法，经过判断分析找到了问题的答案，学习的收获感和满足感大大提高。

注重学生的认知水平，把握学生认知规律是一切教学活动的出发点，紧密联系学生生活创设生活化的学习情景最直观体现了这个出发点。教师在日常教学活动中应把此教学方法贯穿始终。

2.2 以“兴趣导向”推广自主探究教学方式

《工程材料》课程中，“有色金属及其合金”的“铜及铜合金”的学习中，学习了青铜的化学成分、力学性能和用途。本地的鼎湖山上有宝鼎园，园中设有九龙宝鼎、兽面纹方鼎、大禾方鼎、龙纹鼎、秦公鼎、四联鼎、世纪宝鼎、澳门宝鼎、香港宝鼎。基于此，布置体现“兴趣导向”的教学项目，让学生们去爬本地的鼎湖山，搜集关于鼎的知识并写一篇以鼎的材料为主要内容的文章。经过自主探究，学生们搜集到了很多关于鼎的材料-青铜的知识。再通过分组讨论，全班参与的方式，学生们对青铜材料的认识更加深刻了。通过自主探究学习和讨论参与教学活动，学生除了掌握了青铜的成分、性能、工艺及用途，还对鼎文化、 青铜文化有了更深刻的认识，激发爱国主义情怀，坚定爱国信念。

在讲解普通碳素结构钢的用途时，提到很多方面的用途，例如，工程结构方面：桥梁、高压线塔、金属构件、建筑构架等；机器零件方面：铆钉、轴套、链轮、拉杆、小轴活塞销、轻轨鱼尾板、板带、链条的滚子、摩擦片等。用途范围非常广，没有实践工作经验的学生对很多工程结构和机器零件很陌生，不知道其结构和功能，以往的教学经验是教师采取图文并茂的方式讲解。基于发展学科核心素养的理念，教师采取预先布置体现“兴趣导向”的教学项目的形式，让学生自主探究各结构件和机器零件的特点和用途，在课堂教学中，基于本阶段教学内容广而浅显的特点，邀请学生参与到课堂讲解中，把课堂交给学生，提高学生的学科兴趣，增强专业自豪感。并以此教学实践为学科考核内容之一，实现学科考核方式多元化。

“兴趣导向”是本教学实践的特色，立足工程材料课程特点，激励学生对本学科产生兴趣和热爱。

2.3 提炼和精选课程内容

在讲解金属材料的力学性能-强度时，低碳钢拉伸实验的应力-应变曲线具有典型意义，学生们需要掌握弹性极限、 屈服极限和强度极限这三个强度指标。屈服阶段载荷基本保持不变，变形持续，屈服阶段是波动变化的，在处理屈服极限数据的时候就涉及到了上屈服极限和下屈服极限，这属于屈服极限的细化内容。这部分知识对于学生来讲偏多了。

在讲解铁碳合金相图时，需理解记忆的知识点较多，其中的渗碳体相是重要的金属化合物相，结构复杂，根据生成条件不同形态多样，对铁碳合金的力学性能有很大的影响，认识掌握渗碳体相具有一定的难度。在铁碳合金相图中，渗碳体根据来源不同分为三类，一次渗碳体Fe3CⅠ、二次渗碳体Fe3CⅡ、三次渗碳体Fe3CⅢ，分别为从液态中析出、从奥氏体中析出、从铁素体中析出。这部分知识对于学生来讲偏深了。

针对学生特点，提炼精选知识内容，做到难易适度，避免内容偏多、偏深。在教学实践中可以根据实际情况对这两部分内容作简化或删减处理。教学中的教，在这部分教学实践中占主导地位，通过老师的引导，学习的知识点易懂易记，学生极大地增强了学习信心。

2.4 综合实验加深宏观认识和微观辨析

工程材料的组织、 结构和性能以及它们之间的关系是本课程学习的主线，所以掌握材料的组织结构特点是基本要求。教材中有很多深入浅出的讲解，这远远不够，开展紧密结合教材的综合实验可以提高对工程材料的组织结构的理解和掌握。学科特点决定了材料的宏观认识和微观辨析缺一不可。

低碳钢的拉伸实验中，低碳钢在拉伸载荷作用下有明显的变形过程：塑性伸长、颈缩出现、断口形成，通过参与实验过程、观察实验现象，测量实验数据、琢磨实验样品，对典型工程材料低碳钢的宏观认识形成了牢固的记忆。

铁碳合金平衡组织分析实验中，使用金相显微镜，观察工业纯铁、45# 钢、T8 钢、T12 钢、亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁的显微组织，研究组织特征，并联系铁碳合金相图分析其组织形成过程，通过对铁碳合金的平衡组织的微观辨析，牢牢地掌握铁碳合金平衡组织特点。

理论教学和实践教学结合是现代教育的必备教学方法，实验是实践教学的最突出呈现方式。要牢固掌握工程材料“成分-组织-性能”的学习主线，开展综合实验是最直接高效的教学实践。

2.5 提高综合素质培养创新人才

工程材料的选择是一项比较复杂的技术工作，在学习完工程材料课程后，学生掌握了必要理论知识，但是由于缺乏工程实践经验，所以需要对选材进行初步练习，培养综合分析和判断的能力。例如制造高速切削刀具，有三种材料可供选择：W6Mo5Cr4V、T8、P20。在考虑材料选择时，需要考虑刃具的工作条件，刃具的失效形式，刃具材料的性能要求，已知材料的性能要求。同时还要遵循机械零件选材的基本原则［1］：使用性能原则，工艺性能原则，经济性原则，环境协调性原则。本例题的选材难度不大，学生们完全可以通过所学的知识作出正确的分析和选择。通过大量的选材实例练习，培养了全面考虑问题的能力，提高了综合素质，朝着培养创新人才的育人目标不断前进。

2.6 利用社会公共资源拓展实践教学

充分利用社会公共资源—市科技馆进行课程教学实践是具有拓展性意义的。在本学科的基础上布置教学实践任务时，要针对工程材料课程特点明确任务的方向和内容。

例如，双锥体上滚现象，教学实践的内容是思考双锥体和轨道的材料和结构，科技馆里双锥体外表面采用高分子材料，内部采用金属材料；轨道采用不锈钢。学生通过观察和思考，结合物理知识，分析出材料采用的原因，进一步思考替代材料的选择。双锥体和轨道不是工程材料应用范围内的典型结构，但作为学科外延性知识，鼓励学生积极思考并且以教学任务的形式明确布置下来是必要的。

教学实践的主要完成地点虽然是在市科技馆，但不拘泥于此，鼓励学生们利用规模更大的社会公共资源开展学科教学实践，拓展学科视野。

3 教学实践实施效果

把对学生进行核心素养的培养落实到教学实践中，起到了显著的效果。教师在日常教学活动中紧密联系学生生活创设生活化的学习情境，因为和生活息息相关，学科重要性深深扎根在学生的心里，学生建立起“要学，更要学好”的牢固学科观念。丰富多彩的以“兴趣导向”为基础的学习方式和教学方式，增强了学生的学习兴趣。提炼和精选课程内容，帮助学生规避高难度系数知识点，在学习的渐进过程中，保证了学生的持久学习能力。工程材料课的综合实验具有独特的学科特点，强化了学生的学科视角。课程的选材练习，难度高综合性强，大大增强了学生的综合能力，培养了学生的创新性。社会公共资源被引入到教学实践中，教学活动在空间和时间上得以扩展，学生的学科视野更加广阔。

4 结束语

在素质教育持续深化背景下，进行了工程材料课程教学实践。教师在教学中应遵循德育为先、能力为重、全面发展的教育理念，要注重课程教学实践，着力培养学生的工程材料学科核心素养，发挥学科独特的育人优势，全面提高学生的综合素质。