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工程材料课程教学改革

□ 钱彩霞

【摘

要】为适应当前形势下独立学院培养应用型人才的需要,在“工程材料”教学过程中,依据课程特点,结合具体教学实践与体会,从教学、实验和考核3个方面对该课程教学的内容、教学手段等进行改革探索,以期让学生学会分析选择材料的方法,提高学生的工程实践能力.

【关键词】工程材料；课程改革；研究

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2017）17-0083-02

“工程材料”作为能源动力类的一门专业基础课程,从材料的组成（元素）出发,研究了材料在不同条件下的微观结构（组织）及其转变,再从微观结构引申到材料的性能,从性能联系到材料的应用,形成了以材料的组成、组织演变为理论基础,以实用工程材料选择为目的的教学过程,为后续专业课程的学习奠定基础.南京师范大学泰州学院电力工程学院“工程材料”教学相对于能源与动力工程专业的发展存在一定滞后性,探讨“工程材料”课程改革势在必行.

一、“工程材料”教学中存在的问题

“工程材料”课程开设在能源与动力工程专业二年级第一学期,通过对学生的调查显示,多数学生对该门课程的印象就是“抽象”“难学”.分析发现,主要存在以下几方面原因：

1. 理论抽象

“工程材料”课程的研究对象是材料,它既没有数学、力学、物理等课程的严密逻辑推导,又没有制图、计算机等课程的直观操作,大多是材料的组织转变问题,这在生产中是看不见的,也很难用公式计算去推导.学生对组织感到非常困惑,以至于失去学习信心.这就导致了教师难教、学生难学,教学过程枯燥,学生没有信心,教学效果不佳等问题.但没有组织分析就没有材料研究的科学意义,引导学生明白组织的重要性、学会分析组织的方法尤为重要.因此,可利用现代的教学手段,增加学生学习过程中的趣味性和生动性,从而进一步调动学生的学习主动性.

2. 教与学

教学包括教师“教”和学生“学”,两个主体都应该获得足够的关注.首先,在“教”的过程中,如果教师过度使用多媒体教学手段,课堂信息量过大,难度超出了学生的理解能力,学生会“心有余而力不足”,学习信心受挫；如果只是通过语言的描述、理论的讲述,理论教学方法单一,会使得课堂教学缺乏生动性,学生觉得枯燥乏味而不能实现“寓教于乐”,长此以往,学生慢慢就丧失了对该课程的兴趣.其次,在“学”的过程中,由于学生对金工工艺不了解,对于工艺没有直观的感性认识,基本概念不清楚,就会对理论知识理解不透彻,或者直接死记硬背知识点,只为应付考试,这样也不能培养学生主动发现问题和解决问题的能力.所以,如何有开展有效教学,让学生有效地学习,也就是实现“双”有效教学是值得思考的问题.

3. 实践环节的滞后问题

“工程材料”课程的教学目的是让学生掌握材料的性能和应用,谈到应用就必须接触实际生产工艺.金工实习、认识实习、热处理工艺实习等是学生对材料、工艺产生感性认识的机会,但在教学计划中,这些实习都是安排在“工程材料”课程之后.学生对铸造、锻造、焊接、热处理、机械加工（刀具、结构件等）等基本概念不清楚,对具体零件的使用性能要求就更加困惑了.因此,如何在课堂上将工程实际问题展示给学生是解决这个问题的关键.

4. 实验教学设置问题

“工程材料”课程共４０学时,其中实验占６学时,如硬度实验是测定不同材料的洛氏硬度或布氏硬度,属于性能检测部分的验证性实验.铁碳合金平衡组织观察是分析不同合金的室温组织,也属于验证性实验.而热处理实验先是制定钢的热处理工艺,再进行淬火处理,最后检测材料的组织和性能.将工艺、组织、性能联系在一起,是典型的综合性实验,效果很好.实验环节目前的主要问题是验证性实验的比例大,如硬度实验只是让学生学会了硬度的检测方法,过于简单,没有理论性的指导意义.

二、“工程材料”课程教学改革

在能源与动力工程专业课程设置中,“工程材料”课程是和工程力学相关联的,也是专业课程的基础.为了更好地实现独立学院培养应用型人才的目标,针对“工程材料”课程开设现状,笔者有以下几点思考：

1. 以“组织决定性能”为主线,突出重点,降低难度

材料是生活中不可缺少的物质,在教学过程中,从学生日常接触的材料导入,借助已经建立的对材料的感性认识上升到理论研究,将“组织决定性能”这一理念贯穿于整个课程学习.这样,使学生可以将抽象的组织结构和具体的材料性能联系起来,逐步加深对“组织”的理解,这也是教会学生研究材料的方法.

根据能源与动力工程专业的教学要求,可适当降低难度.比如在相图的学习过程中,Ｆｅ－Ｃ合金相图无疑是重点的重点,内容多且复杂,学生学习难度很大.如何确保重点、解决难点,是亟须解决的问题.在实际教学过程中,首先要确保理论基础,从分析简单的Ｃｕ—Ｎｉ、Ｐｂ—Ｓｂ等合金的相图入手,使学生掌握结晶、匀晶、共晶、共析等理论知识,然后再引入简化的Ｆｅ－Ｃ合金相图,先熟悉相图的基本相和组织,再分区分析各种反应,从而循序渐进地带领学生学会读相图、分析相图,再从相图上得到需要的信息.同时,减少工业纯铁和白口铸铁内容的讲授.通过这样的简化,可以大大降低难度,同时又突出重点.

2. 合理使用多媒体,引入翻转课堂教学方法

“工程材料”基础课程具有涵盖内容较多、知识点广而分散、理论抽象等特点.鉴于课程特点,课堂教学可尝试部分引进翻转课堂.

全面梳理课程知识结构,按知识点组织网上课程内容,以８～１０分钟讲透一个知识点的形式录制视频,从而解决因视频时间过长、学生注意力易分散的问题；利用视频剪辑、动画制作等手段,将理论演示和应用案例融为一体；精心设计网上章节小测验及课堂专题讨论内容,及时巩固知识点,检查学生自主学习的情况.通过激发学生的学习动机,使教学在学生“想学”“愿学”“乐学”的心理基础上展开,有的放矢、各个击破,让学生学会学习,从而达到有效学习的目的.

3. 科学设置实验内容,合理设置验证性实验

从科学设置实验内容、完善实验过程及评价、实验信息化等方面着手,使学生既熟悉技能操作,又能理解课程的基本理论,从而满足独立学院培养应用型人才的需求,使学生成为既具有一定理论知识,又具备一定专业技术和技能的人才.

实验教学环节可进行分层次教学.比如,将原来的验证性实验硬度实验改为碳钢拉伸时的组织性能分析,这样可同时完成“工程力学”和“工程材料”两门课程的实验,保留了原实验中的布氏硬度测量部分,效果很好,在提高效率的同时又能提升学生研究分析的能力.

对于“工程材料”课程教学改革的初步探索,要贯彻应用型本科的人才培养目标,以学生的实际接受能力为依据,不求深度与数量,但求质量与效果,树立组织决定性能的理念,让学生学会分析选择材料的方法,提高学生的工程实践能力.

参考文献：

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（编辑：秦俊嫄）

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