《机械工程材料》教学改革与创新

2021-12-06邓想，刘轶，丁海

模具工业 2021年11期

邓想，刘轶，丁海

（河南工学院材料科学与工程学院，河南新乡 453003）

0 引言

《机械工程材料》是各高校本科机械类和近机械类专业的学科基础必修课，具有较强的理论性和实践性，其内容包括金属学的基本知识、热处理基本原理和常用方法、金属的塑性变形、常用金属材料、机械零件选材及工艺路线分析等。通过该课程的学习，使学生掌握金属学及热处理的基本理论和基础知识，能根据常用零件（轴、齿轮、刀具等）的工作条件选用合理的材料和正确的热处理方法，提高学生的理论与实践相结合、分析问题和解决问题的能力，同时为后续课程的学习、课程设计和毕业设计奠定基础。该课程基本原理和规律多，概念定义多，知识点零碎，晶体结构看不见、摸不到，晶核的形成和长大靠想象来理解，因此学生感到课程难学，对该课程不感兴趣，学生到课率低，上课睡觉和玩手机、不积极回答问题、不按时交作业等现象常有发生。教学目标是以培养高素质人才、应用型人才为准则，不仅要求学生掌握基础知识，还要具备自主思考问题、解决问题的能力[1]。为适应新工科课程建设的要求，保证人才培养的质量，现对教学内容、教学方法和考核方式进行改革与创新，并进行教学实践，取得了良好的教学效果。

1 优化教学内容

开设的《机械工程材料》课程总学时为48学时，其中理论教学内容为40学时，实验教学内容为8学时。因教学时数的限制及新材料、新工艺的快速发展，教师无法在有限的课时内将所有的知识全部传授给学生，必须对教学内容进行整合优化。

（1）教学中缩减了理论部分较强的内容，如金属结晶的热力学条件、金属的塑性变形原理，缩减教学内容的同时，在教学中始终贯穿课程的主线：成分→组织→性能→应用，使分散的知识点有机地联系在一起，易于掌握。

（2）重点讲授实际应用较多的金属材料和热处理方法，如轴、齿轮、刀具的选材和热处理工艺的制定，着重培养学生合理选材和制定热处理工艺的能力。

（3）为适应现代企业的发展和职业岗位的需求，与时俱进，及时更新和补充新材料、新工艺和新技术方面的内容，如石墨烯材料、3D打印材料、泡沫金属、真空热处理、气相沉积表面强化技术等，使课程体系更完整，激发学生的学习兴趣。

（4）在课程中融入思政元素，与思政课程形成协同效应，如讲解我国古代在材料及成形技术方面的先进技术时，列举一些案例（如后母戊大方鼎、越王勾践剑），在讲解新材料的研究和发展时，结合我国成功发射神舟系列飞船。这些案例对于增强学生的民族自豪感，建立文化自信，激发学生深入学习与使命担当意识起到了积极的作用[2]。

通过整合优化，该课程的教学内容既符合高校人才培养质量的要求，又保证了课程的科学性、理论性和系统性，同时提高了学生学习的积极性和主动性。

2 改进教学方法

传统教学中，为了让学生对机械工程材料的成分、组织、性能、热处理工艺及用途等知识能够更好地理解，教师在多媒体课件中插入较多动画、图片和例题，满堂灌地给学生讲授，但学生接受能力有限，课堂上好像理解了，课后做题还是不会，没有做到“知其然而知其所以然”。这种单一的教学方法是以教师为主体，不能体现学生的主体地位。另外学生的学习层次不同，传统的课堂教学不能做到因材施教[3]。

新世纪信息技术发展迅猛，获取知识的手段更快捷，获取知识的广度和深度得到很大的拓展。信息化教学越来越受到更多教育工作者的关注，学生也习惯了用移动终端设备获取知识，这样可以不受时间和空间的限制，利用信息技术的方法进行教学改革和创新，是实现“以学生为中心”教育的必然要求，更是对现代教师的重大考验与挑战[4]。

为了充分利用各种教学媒体和信息资源，满足学生多样化的学习需求，提高教学效果和教学质量，本课程采用基于泛雅平台的线上线下混合式教学：课前发布相关内容的思考题，以自学网络平台上的资料为主，完成相关知识点的预习并回答相关问题，提高学生自主学习的能力；课堂教学中教师对重点和难点内容进行讲解，让学生对教学内容熟练掌握，然后网上发布作业，学生进行练习，以检测学习效果，对于一些难度大的综合性题目进行分组活动，学生分小组讨论并在课堂上讲解讨论结果，教师根据各小组的讲解情况进行点评和总结；课后答疑在本课程的QQ群进行，学生有问题随时可以发到群里，先由其他学生进行解答，最后老师进行评价和补充，这样不受时间和地点的影响，既解决了问题，又加强了师生交流[5]。同时课程学习一段时间后在规定的时间内进行阶段测验，检测本阶段内容的学习效果，并查漏补缺[6]。这样从“以教师为主体”转变为“以学生为中心”，从“书本式学习、被动式学习”转变为“主动式学习、快乐式学习”[7]，从“单一的讲课和练习”转变为“反复的讲课和练习”，使学生不仅熟练掌握课程的理论内容，培养了学生的自主创新能力和团队协作精神，而且提高了学生的工程实践应用能力。

3 考核方式多样

该课程改革前考核总成绩由期末试卷成绩和课内实验成绩两部分组成，不能真实反应学生的平时成绩和学习效果。为了通过考试，学生考前突击，这样靠死记硬背的方式即使通过了考试，由于没有理解这些知识点，很快就会忘记，更不能在以后的实践中进行运用，没有为培养高素质应用型本科人才起到良好的服务作用[4]。

改革后《机械工程材料》课程考核总成绩由期末试卷成绩和课堂活动、阶段测验、作业评价、课内实验等过程性评价成绩组成，如图1所示，其中期末试卷成绩占60%，过程性评价成绩占40%。

图1 改革后课程考核方式

期末考试试题类型为选择题、填空题、判断题、简答题、计算题和分析题等类型，注重考察学生对基本知识的综合运用、解决问题的能力、创新性思维等方面的综合素质，避免考核大量单纯记忆性的内容，试题分值分配与教学大纲各章节的学时成比例。

在过程性评价成绩中，其中课堂互动占30%，成绩根据考勤、小组讨论与讲解、课内提问和抢答等方面的结果进行积分；课内实验占20%，该课程共有4个实验，实验成绩根据实验的预习情况（占30%）、实验的操作过程（占40%）、实验结果及分析（占30%）3个方面进行评分；作业评价占30%，章节测验占20%，作业评价和章节测验根据每次在泛雅平台上提交的结果进行评分。其中课内实验、作业评价和章节测验取所有成绩的平均值作为该项的最终成绩。多元化过程性考核的增加，活跃了学生上课的学习气氛，使学生真正做到为了学习而学习，而不是为了考试而学习。