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《工程材料》课程改革与实践
《工程材料》课程改革与实践张向阳 蒋慧琼 崔慧敏 赵北龙
摘要：《工程材料》是机械类专业的一门必修课，由于内容庞杂且理论实践性较强，学生普遍感到难学，教师感到难教，影响学习积极性。针对这一问题，作者在多年的理论实践中，对该课程进行深刻反思，在教学方法、教学手段、实验教学和课程考核方式等方面进行了改革，取得良好教学效果。
关键词：工程材料课程改革教学方法教学手段
《工程材料》是机械制造、机械设计、机械电子等机械类和近机械类各专业必修的一门重要的技术基础课程。但多数学生反映该门课程比较难学，究其原因主要与这门课程的特点有关：
首先，该课程知识内容广泛，介绍的工程材料种类繁多，每种材料均涉及大量的术语和概念，给初学者带来较大的难度；其次，该课程理论性强，相关理论自成系统，体系缜密；再者，该课程实践性强，许多材料工艺直接与生产实践挂钩，有的甚至就是实际经验的总结，这对实践经验和系统理论都欠缺的学生而言，进一步增大了学习的难度；再加之有些微观结构看不见摸不到，学生感到该课程太抽象、枯燥乏味，学习热情和积极性受到挫败，影响教学效果。为提高教学质量，激发学生的学习热情，本人在多年的理论实践中对该课程进行深刻的反思，在以下几个方面进行了教学改革探索，取得良好的教学效果。
一、教学方法
在教学过程中，实施一套行之有效的教学方法，通过归纳类比、启发教学、课堂讨论、实际案例等多元化教学方法，基础理论知识教学环节的学习效果得到显著提高。
（一）归纳类比法
由于《工程材料》课程的基本理论较深奥，学生之前的知识建构中没有相应的认知同化点，需要理解记忆的概念定义很多，为了让学生能在较短时间内掌握这些艰深的内容，进行“有意义学习”，在教学过程中采用了归纳类比法将教材中分散的内容进行了归纳、比较和总结，便于学生学习理解。譬如在学习铁碳相图，讲解铁碳合金组织和性能的变化规律时，为使学生在“成分一组织—性能”之间建立起联系，画出铁碳合金的成分—组织一性能的对应关系图表，通过图表的介绍与讲解，逐步归纳出三者间的内在联系。
（二）启发教学法
为启发学生思考，使教与学同步有机地联系起来，提高教学质量，根据教学内容适时进行启发式教学。金属的塑性变形是学生普遍反映难以理解的内容，在讲授这部分知识时，采用了问答式启发教学法。首先根据单晶体变形过程中的教学重点、难点及大纲要求将单晶体变形过程中的几个重要内容化成几个递进式问题，引发学生思考，进而推进到多晶体的塑性变形．使学生的思维与教师同步，进而对该部分内容有一个清晰完整的认识。
（三）课堂讨论式教学法
课堂讨论式教学法是在教师的指导下，以讨论方式完成学生自学、自讲的一种教学方法。在教学实践中，主要是围绕一些具有启发性或争论性的问题来进行课堂讨论。在课堂讨论过程中，教师会及时抓住学生讨论时的闪光点加以鼓励和评价，引导讨论不断深入，在倾听完学生的讨论后会及时进行总结点评。这样的“教与学”能够有效地开发学生的创新思维，增进学习交流，使学生真正成为学习的主人，有利于调动学生的积极性、培养学生独立思考问题和解决问题的能力。而教师也在此过程中能够发现学生学习中的疑难问题，从而使教学更有针对性。
（四）实际案例教学法
工程材料课程是一门实践性很强的学科，在教学过程中适当引入实际案例，缩短了理论与实践的距离，让学生切身感受到所学知识的重要性，激发学生的学习欲望。例如，以机械课程设计中比较典型的减速器为例，针对减速器中箱体、轴、齿轮、滚动轴承、键、螺栓、销等不同零件的不同工况条件和使用性能要求，逐一分析其失效形式，并进行合理的选材，正确安排其热处理工艺等，以达到学以致用的目的。
二、教学手段的改革
传统的教学方式在许多方面已不能很好地适应现代教学需求，通过引进多媒体和建立QQ交流群等教学手段，教学效果能得到进一步的提升。
（一）引进多媒体教学
对于材料的微观结构及一些动态演变过程，用传统的板书很难直观表述出来，而多媒体教学，则能把一些利用陈述性表达无法取得满意效果的教学内容生动形象、新颖直观地展示出来，既激发了学生的学习兴趣，加深了学生对基本理论的理解，又节省了教师的书写时间。另外，对于一些实践性较强的知识，由于学生缺乏相应的实践经验，学起来会感到比较吃力。但通过多媒体教学可以使狭小的教室空间得到广阔的延伸，使学生不出教室便可置身于实验室和工厂车间中，所学的知识更贴近生产实践，易于知识点的理解与记忆。
（二）建立《工程材料》QQ群
在信息时代，QQ聊天已成为人们交流联系的一种重要方式。由于网络可以突破时空界限，延伸课堂空间，我利用QQ组建了《工程材料》群。建立《工程材料》QQ群既可以解疑答惑，加强师生间交流，利于加深师生情谊，激发学生的学习热情。另外，学生还可以在这里交流学习心得，或是对某一知识点发表自己的见解。特别是一些已经毕业的学生提出的一些材料在应用中遇到的问题，会引发大家的积极讨论，进一步激发了学生的学习积极性。
三、实验教学的改革
实验教学是学生理论联系实际的重要纽带和桥梁，也是培养具有开拓性和创新性人才的重要课堂。以往的教学过程中由于存在重理论轻实践的现象，使得实验教学长期处于从属于理论教学的地位。为此我们对实验教学进行了以下几个方面的改革探索：
（一）精选实验内容。在实验学时数有限的情况下，本人依据“实验个数不在多而在精”及“实验内容由浅入深”的原则精心设计编排实验内容。除了选择一些最基本的实验，还把一些相关的实验进行组合，如将硬度、碳钢的基本热处理操作及热处理后显微组织观察三个实验有机组合起来，使学生既能了解碳钢的基本热处理工艺方法和实际操作，又能进一步加深对热处理工艺、组织、性能三者之间关系的理解，开拓了学生思路，培养了学生分析、解决问题的能力和实际操作技能。 （二）利用视频进行实验演示。对于学时数有限的《工程材料》课程来讲，利用视频做好演示实验也是一个事半功倍的举措。在做实验之前让学生观看演示实验，节省了教师做演示实验的时间，使学生做实验的时间更加充裕：而且还克服了教师演示实验时部分学生看不好听不清的缺点：另外，还可以了解一些教学环节没有安排的实验内容，拓宽学生的知识面。
（三）改革实验考核方式。由于学生较多且考核时间有限，实验的考核不可能让每个学生通过操作来进行，故一般都是以实验报告来考核。为了真正考核每个学生对实验的的掌握程度，我们采取的笔答或口述形式将实验操作过程详细陈述出来，然后根据学生作答情况来进行评分。这种考核方法，既鼓励了学生平时做实验的热隋，又能真实反映每个学生的实验操作能力。
四、结论
通过多年的教学实践，课堂上死气沉沉、学生学习兴趣不浓的现象已经得到一定的改观，并已取得了良好的教学效果。课程改革不是一项短期工程，在今后的教学实践中，仍需不断探索新的教学方法与教学手段，进一步提高教学质量。 （作者单位：张向阳蒋慧琼：武昌工学院；崔慧敏：中国环境管理干部学院：赵北龙：河北建材职业技术学院）
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