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《工程材料》課程改革與實(shí)踐
《工程材料》課程改革與實(shí)踐張向陽(yáng) 蔣慧瓊 崔慧敏 趙北龍
摘要：《工程材料》是機(jī)械類專業(yè)的一門必修課，由于內(nèi)容龐雜且理論實(shí)踐性較強(qiáng)，學(xué)生普遍感到難學(xué)，教師感到難教，影響學(xué)習(xí)積極性。針對(duì)這一問(wèn)題，作者在多年的理論實(shí)踐中，對(duì)該課程進(jìn)行深刻反思，在教學(xué)方法、教學(xué)手段、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程考核方式等方面進(jìn)行了改革，取得良好教學(xué)效果。
關(guān)鍵詞：工程材料課程改革教學(xué)方法教學(xué)手段
《工程材料》是機(jī)械制造、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械電子等機(jī)械類和近機(jī)械類各專業(yè)必修的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程。但多數(shù)學(xué)生反映該門課程比較難學(xué)，究其原因主要與這門課程的特點(diǎn)有關(guān)：
首先，該課程知識(shí)內(nèi)容廣泛，介紹的工程材料種類繁多，每種材料均涉及大量的術(shù)語(yǔ)和概念，給初學(xué)者帶來(lái)較大的難度；其次，該課程理論性強(qiáng)，相關(guān)理論自成系統(tǒng)，體系縝密；再者，該課程實(shí)踐性強(qiáng)，許多材料工藝直接與生產(chǎn)實(shí)踐掛鉤，有的甚至就是實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，這對(duì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和系統(tǒng)理論都欠缺的學(xué)生而言，進(jìn)一步增大了學(xué)習(xí)的難度；再加之有些微觀結(jié)構(gòu)看不見(jiàn)摸不到，學(xué)生感到該課程太抽象、枯燥乏味，學(xué)習(xí)熱情和積極性受到挫敗，影響教學(xué)效果。為提高教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，本人在多年的理論實(shí)踐中對(duì)該課程進(jìn)行深刻的反思，在以下幾個(gè)方面進(jìn)行了教學(xué)改革探索，取得良好的教學(xué)效果。
一、教學(xué)方法
在教學(xué)過(guò)程中，實(shí)施一套行之有效的教學(xué)方法，通過(guò)歸納類比、啟發(fā)教學(xué)、課堂討論、實(shí)際案例等多元化教學(xué)方法，基礎(chǔ)理論知識(shí)教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)效果得到顯著提高。
�。ㄒ唬w納類比法
由于《工程材料》課程的基本理論較深?yuàn)W，學(xué)生之前的知識(shí)建構(gòu)中沒(méi)有相應(yīng)的認(rèn)知同化點(diǎn)，需要理解記憶的概念定義很多，為了讓學(xué)生能在較短時(shí)間內(nèi)掌握這些艱深的內(nèi)容，進(jìn)行“有意義學(xué)習(xí)”，在教學(xué)過(guò)程中采用了歸納類比法將教材中分散的內(nèi)容進(jìn)行了歸納、比較和總結(jié)，便于學(xué)生學(xué)習(xí)理解。譬如在學(xué)習(xí)鐵碳相圖，講解鐵碳合金組織和性能的變化規(guī)律時(shí)，為使學(xué)生在“成分一組織—性能”之間建立起聯(lián)系，畫(huà)出鐵碳合金的成分—組織一性能的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖表，通過(guò)圖表的介紹與講解，逐步歸納出三者間的內(nèi)在聯(lián)系。
�。ǘ﹩l(fā)教學(xué)法
為啟發(fā)學(xué)生思考，使教與學(xué)同步有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)，提高教學(xué)質(zhì)量，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容適時(shí)進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)。金屬的塑性變形是學(xué)生普遍反映難以理解的內(nèi)容，在講授這部分知識(shí)時(shí)，采用了問(wèn)答式啟發(fā)教學(xué)法。首先根據(jù)單晶體變形過(guò)程中的教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)及大綱要求將單晶體變形過(guò)程中的幾個(gè)重要內(nèi)容化成幾個(gè)遞進(jìn)式問(wèn)題，引發(fā)學(xué)生思考，進(jìn)而推進(jìn)到多晶體的塑性變形．使學(xué)生的思維與教師同步，進(jìn)而對(duì)該部分內(nèi)容有一個(gè)清晰完整的認(rèn)識(shí)。
�。ㄈ┱n堂討論式教學(xué)法
課堂討論式教學(xué)法是在教師的指導(dǎo)下，以討論方式完成學(xué)生自學(xué)、自講的一種教學(xué)方法。在教學(xué)實(shí)踐中，主要是圍繞一些具有啟發(fā)性或爭(zhēng)論性的問(wèn)題來(lái)進(jìn)行課堂討論。在課堂討論過(guò)程中，教師會(huì)及時(shí)抓住學(xué)生討論時(shí)的閃光點(diǎn)加以鼓勵(lì)和評(píng)價(jià)，引導(dǎo)討論不斷深入，在傾聽(tīng)完學(xué)生的討論后會(huì)及時(shí)進(jìn)行總結(jié)點(diǎn)評(píng)。這樣的“教與學(xué)”能夠有效地開(kāi)發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，增進(jìn)學(xué)習(xí)交流，使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主人，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性、培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。而教師也在此過(guò)程中能夠發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)中的疑難問(wèn)題，從而使教學(xué)更有針對(duì)性。
（四）實(shí)際案例教學(xué)法
工程材料課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，在教學(xué)過(guò)程中適當(dāng)引入實(shí)際案例，縮短了理論與實(shí)踐的距離，讓學(xué)生切身感受到所學(xué)知識(shí)的重要性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望。例如，以機(jī)械課程設(shè)計(jì)中比較典型的減速器為例，針對(duì)減速器中箱體、軸、齒輪、滾動(dòng)軸承、鍵、螺栓、銷等不同零件的不同工況條件和使用性能要求，逐一分析其失效形式，并進(jìn)行合理的選材，正確安排其熱處理工藝等，以達(dá)到學(xué)以致用的目的。
二、教學(xué)手段的改革
傳統(tǒng)的教學(xué)方式在許多方面已不能很好地適應(yīng)現(xiàn)代教學(xué)需求，通過(guò)引進(jìn)多媒體和建立QQ交流群等教學(xué)手段，教學(xué)效果能得到進(jìn)一步的提升。
�。ㄒ唬┮M(jìn)多媒體教學(xué)
對(duì)于材料的微觀結(jié)構(gòu)及一些動(dòng)態(tài)演變過(guò)程，用傳統(tǒng)的板書(shū)很難直觀表述出來(lái)，而多媒體教學(xué)，則能把一些利用陳述性表達(dá)無(wú)法取得滿意效果的教學(xué)內(nèi)容生動(dòng)形象、新穎直觀地展示出來(lái)，既激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深了學(xué)生對(duì)基本理論的理解，又節(jié)省了教師的書(shū)寫(xiě)時(shí)間。另外，對(duì)于一些實(shí)踐性較強(qiáng)的知識(shí)，由于學(xué)生缺乏相應(yīng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，學(xué)起來(lái)會(huì)感到比較吃力。但通過(guò)多媒體教學(xué)可以使狹小的教室空間得到廣闊的延伸，使學(xué)生不出教室便可置身于實(shí)驗(yàn)室和工廠車間中，所學(xué)的知識(shí)更貼近生產(chǎn)實(shí)踐，易于知識(shí)點(diǎn)的理解與記憶。
（二）建立《工程材料》QQ群
在信息時(shí)代，QQ聊天已成為人們交流聯(lián)系的一種重要方式。由于網(wǎng)絡(luò)可以突破時(shí)空界限，延伸課堂空間，我利用QQ組建了《工程材料》群。建立《工程材料》QQ群既可以解疑答惑，加強(qiáng)師生間交流，利于加深師生情誼，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。另外，學(xué)生還可以在這里交流學(xué)習(xí)心得，或是對(duì)某一知識(shí)點(diǎn)發(fā)表自己的見(jiàn)解。特別是一些已經(jīng)畢業(yè)的學(xué)生提出的一些材料在應(yīng)用中遇到的問(wèn)題，會(huì)引發(fā)大家的積極討論，進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革
實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的重要紐帶和橋梁，也是培養(yǎng)具有開(kāi)拓性和創(chuàng)新性人才的重要課堂。以往的教學(xué)過(guò)程中由于存在重理論輕實(shí)踐的現(xiàn)象，使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)長(zhǎng)期處于從屬于理論教學(xué)的地位。為此我們對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的改革探索：
�。ㄒ唬┚x實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)有限的情況下，本人依據(jù)“實(shí)驗(yàn)個(gè)數(shù)不在多而在精”及“實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由淺入深”的原則精心設(shè)計(jì)編排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。除了選擇一些最基本的實(shí)驗(yàn)，還把一些相關(guān)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行組合，如將硬度、碳鋼的基本熱處理操作及熱處理后顯微組織觀察三個(gè)實(shí)驗(yàn)有機(jī)組合起來(lái)，使學(xué)生既能了解碳鋼的基本熱處理工藝方法和實(shí)際操作，又能進(jìn)一步加深對(duì)熱處理工藝、組織、性能三者之間關(guān)系的理解，開(kāi)拓了學(xué)生思路，培養(yǎng)了學(xué)生分析、解決問(wèn)題的能力和實(shí)際操作技能。 （二）利用視頻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示。對(duì)于學(xué)時(shí)數(shù)有限的《工程材料》課程來(lái)講，利用視頻做好演示實(shí)驗(yàn)也是一個(gè)事半功倍的舉措。在做實(shí)驗(yàn)之前讓學(xué)生觀看演示實(shí)驗(yàn)，節(jié)省了教師做演示實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，使學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間更加充裕：而且還克服了教師演示實(shí)驗(yàn)時(shí)部分學(xué)生看不好聽(tīng)不清的缺點(diǎn)：另外，還可以了解一些教學(xué)環(huán)節(jié)沒(méi)有安排的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，拓寬學(xué)生的知識(shí)面。
�。ㄈ└母飳�(shí)驗(yàn)考核方式。由于學(xué)生較多且考核時(shí)間有限，實(shí)驗(yàn)的考核不可能讓每個(gè)學(xué)生通過(guò)操作來(lái)進(jìn)行，故一般都是以實(shí)驗(yàn)報(bào)告來(lái)考核。為了真正考核每個(gè)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的的掌握程度，我們采取的筆答或口述形式將實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程詳細(xì)陳述出來(lái)，然后根據(jù)學(xué)生作答情況來(lái)進(jìn)行評(píng)分。這種考核方法，既鼓勵(lì)了學(xué)生平時(shí)做實(shí)驗(yàn)的熱隋，又能真實(shí)反映每個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力。
四、結(jié)論
通過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐，課堂上死氣沉沉、學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不濃的現(xiàn)象已經(jīng)得到一定的改觀，并已取得了良好的教學(xué)效果。課程改革不是一項(xiàng)短期工程，在今后的教學(xué)實(shí)踐中，仍需不斷探索新的教學(xué)方法與教學(xué)手段，進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量。 （作者單位：張向陽(yáng)蔣慧瓊：武昌工學(xué)院；崔慧敏：中國(guó)環(huán)境管理干部學(xué)院：趙北龍：河北建材職業(yè)技術(shù)學(xué)院）
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