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机械工程材料课程教学改革探讨

发布日期： 2013-12-29 发布：  

  2013年35期目录       本期共收录文章20篇

　　1 引言
中国论文网
　　机械工程材料是机械及近机类专业一门重要的专业基础课。本课程以材料的成分、加工工艺、组织结构与性能之间的关系为主线，重点介绍材料的本质，提出有关的理论和描述，说明材料结构是如何与其成分、加工工艺、性能以及行为相联系的。作为高等农业院校的机械设计以及农业机械化等专业的学生，学习本课程的目的，主要是使学生获得常用工程材料的种类、成分、组织、性能和热处理改性方法的基本知识。了解工程材料在机械工业特别是农业机械中的应用，通过对基础科学和知识的综合运用，使学生掌握常用机械工程材料的种类、成分、组织、性能以及改性方法等，初步具备根据零件的服役条件合理选材和妥善安排工艺路线的能力，为学习后续专业课程和从事机械设计及制造工作奠定基础。根据专业大纲安排，西北农林科技大学的机械工程材料课程在大学二年级第一学期进行。这一学期，学生所学的课程大部分还是数学、英语、物理等公共基础课，机械工程材料属于学生刚刚接触到跟自己专业相关的少数几门课程之一。
　　2 机械工程材料课程性质及教学现状
　　理论性强，微观概念多 机械工程材料课程，不像物理、力学等有着严密的逻辑推导和计算过程，也不像工程制图等相关课程，比较直观生动。机械工程材料课程总的特点是理论性非常强，涉及的原子、分子水平的微观概念很多。特别是与金属学相关的部分，如晶体结构、晶体缺陷、位错运动以及凝固结晶、相的概念、组织转变等，这些概念都是微观和抽象的，学生无法通过推导计算获得，更无法通过肉眼直接观察和亲身体验到，有时候需要通过一定的空间想象力来理解它们。这样就导致教师讲授起来有一定困难，而学生学习起来感到难以理解，从而感觉枯燥、乏味，失去学习的兴趣。
　　课程涵盖内容广 机械工程材料课程包含了材料科学专业中的力学、金属学、热处理原理、热处理工艺、金属材料、非金属材料以及失效分析等多门学科的专业知识，内容广而分散。而在“宽口径、厚基础、强能力、高素质”的人才培养模式引导下，专业课程的学时数在不断压缩，而要求学生了解的内容却越来越多。这样就形成了一种矛盾，即教师上课的课时数减少了，而学生需要学到的知识却增加了。这就要求任课教师能够统筹安排上课课时，充分利用现代化的教学手段，精简课堂讲授内容，突出重点的同时拓宽知识面。
　　现有课本内容知识陈旧 大学教材内容陈旧，知识老化，这些是在我国高等教育中各门课程都有可能会遇到的，也是现在我国高等教育中普遍存在的问题。出版一本教材的过程是相当复杂的，要经过编写、审核、校对、出版、发行等多个环节，因此，当书真正出版出来以后，有些知识可能已经更新。而对于教师来讲，频繁更换教材，也不利于熟悉教案，，积极备课。《机械工程材料》课本内容主要以金属材料为主，而近年来，随着科学技术的快速发展，各种新材料、新工艺在不断涌现。全球性的能源危机以及环境污染问题，对现代的新材料除了在性能、工艺和成本等方面的传统要求外，更提出了与环境协调、绿色环保、可循环再生等更高的要求。为了保证该课程的教学质量，并使学生能够尽量了解到本领域的发展动向，就迫切需要教师改变传统的以课本为主的教学方式，探索更加有效的教学模式，使学生理解并掌握课本基础知识的同时，能更多地了解和把握本领域的研究与发展动向。
　　3 教学改革探索
　　充分利用网络多媒体技术 多媒体技术是现代化教学的非常有效的辅助工具，教师要注重利用并充分发挥多媒体的特点，制作形象生动的多媒体课件。对那些学生难以理解、教师又难以讲解的比较抽象的内容，比如晶体结构原理、合金结晶过程、位错类型及运动过程等，通过收集以及自己动手制作一些简单的动画，生动形象地来演示复杂的变化过程。这样不仅加深了学生对相关知识的理解掌握，同时还活跃了课堂气氛，激发了学生的学习兴趣。如对钢铁材料的热处理工艺等，注意并积极收集工程训练实习以及工厂企业的热处理工艺过程的录像资料，在讲解课本内容的同时辅助播放实际热处理过程录像，注重理论与实际相结合，使课程内容具有真实感，更利于学生理解和掌握。
　　充分利用学校的网络教学平台，随时充实并完善课程信息，课堂讲授的重点、难点以及教学用课件及时上传至平台，便于学生随时下载并复习掌握当堂内容；利用网上作业提交和批改功能，可以快速有效地发现学生学习中的问题，了解学生对知识的掌握情况，并能及时得到反馈；通过网上答疑，增加了教师和学生的课后互动，改变了以往只有上课时才能见到教师，学生有问题得不到及时解决的现象；充分发挥网络平台信息量大的特点，注重将生活及科研中接触到的与课程内容相关的新闻报道、最新科研成果等，收集并上传至教学资源，供学生掌握基础知识的同时，更多地来了解社会发展在所学领域的需求，激发学生自我提高的热情和积极性。总之，网络平台让教学更加真实具体，更加强了教师与学生的互动。
　　精简课堂教学内容 结合学校的优质课程建设项目，充分利用网络多媒体技术，精简课堂教学内容，做到够用就行。按照专业培养方案，机械类专业的学生学习机械工程材料的主要目的是掌握成分—结构—性能之间的内在联系，并能在零部件设计中合理地进行材料选择，因此，在课堂讲授中删减了那些理论较深的内容。如课本第二章材料的结构，其中晶面与晶向部分，对于非材料专业的学生不需要掌握；还有位错的理论，学生只需要知道位错是由于原子的错排造成的，不需要了解更多关于位错的形成机制等。再如铁碳相图的部分，因为高温包晶反应在生产中很少会用到，所以把包晶反应区省略，将相图简化，重点讲解共析和共晶反应部分。在工业用钢部分，因目前金属材料仍然占据工程材料中大约70%的市场，课堂教授主要内容仍然以金属材料中的碳钢和合金钢为主。对于课堂上不能详细讲解的知识，或者仅作为了解性的一些内容，如陶瓷、高分子的晶体结构、热处理新技术，以及非金属材料、复合材料等，将其上传至网络课程平台，作为学生自学内容，拓宽他们的知识面。
　　灵活选用教学材料 选用十二五规划教材作为教学用教材，基础内容深入讲解，包括材料的结构、铁碳相图、钢的热处理等。但在授课中，不仅仅局限于所选中文教材内容，还结合英文原版教材FOUNDAMENTALS OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING，更多地提供中英文对应专业词汇，并摘录一些章节，课堂上详细讲解，让学生学习到专业知识的同时，又能接触到纯正流利的英文表达方式。将某些章节相关的典型的中英文科研论文及掌握的最新的研究成果等介绍给学生，供学有余力以及对材料研究感兴趣的学生开阔眼界，并能使他们更加了解材料研究对社会发展的重要意义。
　　还在最后一章材料选择中，增加材料与环境的可持续发展。对于一名合格的工程技术人员，在选材中除了考虑传统的性能、工艺、成本等因素外，更要考虑材料的开发、服役、回收等环节可能造成的环境负荷。尽量选择环境友好材料，做到废弃零部件材料能够回收再利用或能生物降解，将对环境的影响降到最低。
　　4 结束语
　　总之，机械工程材料课程是机械类和近机类专业学生必修的一门重要技术基础课程，内容多且比较抽象。随着科学技术的发展和各种新材料的不断涌现，需要不断地对该课程的教学体系、教学内容、教学手段和方法等进行改革和实践，以充分调动学生学习的积极性和主动性，不断提高教学质量，加强基础知识的同时，增加辅助教学材料，为学生学习后续专业课程和毕业后从事机械设计及制造工作奠定坚实的基础。
　　参考文献
　　[1]胡耀华.机械工程材料[M].武汉：华中科技大学出版社，2012：12.
　　[2]尤芳，靳红玲.《机械工程材料》课程教学方法初探[J].科技教育创新，2008（6）：248-249.
　　[3]张有强，罗树丽，周岭.机械工程材料课程教学探讨[J].中国现代教育装备，2013（3）：56-58.
　　[4]王殿梁，钟美鹏.应用型机械专业《工程材料》课程教学改革的探讨[J].赤峰学院学报：自然科学版，2012，28（8）：
　　263-264.

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