張子英 何 亮

（上海工程技術(shù)大學(xué)材料工程學(xué)院，中國 上海 201620）

《工程材料學(xué)》的教學(xué)改革與探索

張子英 何 亮

（上海工程技術(shù)大學(xué)材料工程學(xué)院，中國 上海 201620）

《工程材料學(xué)》是工科院校材料與工程類專業(yè)學(xué)生的一門十分重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。由于除了具有綜合性、應(yīng)用性和經(jīng)驗(yàn)性的特點(diǎn)外，該課程還具有專業(yè)名詞與相似概念眾多，理論知識抽象，相關(guān)理論枯燥和大量復(fù)雜相圖計(jì)算等特點(diǎn)，從而使得學(xué)習(xí)難度較大。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和效果，在結(jié)合理論傳授、科技前沿研究和學(xué)生自主探究的基礎(chǔ)上，對《工程材料學(xué)》的教學(xué)方法進(jìn)行了有益探索。

工程材料學(xué)；教學(xué)方法；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

《工程材料學(xué)》是一門主要針對工程結(jié)構(gòu)材料中的金屬材料為主的專業(yè)基礎(chǔ)課程，重點(diǎn)講述金屬材料零部件“服役條件-成分-工藝-組織-性能-環(huán)境”之間的有機(jī)關(guān)系的重要課程。課程具有綜合性、應(yīng)用性和經(jīng)驗(yàn)性的特點(diǎn)。另外，課程中專業(yè)名詞眾多，理論知識抽象，知識點(diǎn)與相似概念眾多，金屬材料各種性能的演化過程中既相互對立又相互統(tǒng)一，本科生很難快速掌握相關(guān)知識，且由于相關(guān)理論相對枯燥，并且涉及到很多相圖計(jì)算，所以學(xué)習(xí)難度較大，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣普遍不高[1-3]。如何將這些知識融合在一起，描述各種合金材料性能演化過程中的矛盾規(guī)律，突出合金材料組織結(jié)構(gòu)演化的量變和質(zhì)變規(guī)律，在此基礎(chǔ)上歸納出合金材料性能和工程中矛盾的共性和個性并用簡明易懂的語言表述出來，使學(xué)生能夠及時理解掌握，以及如何吸引學(xué)生的興趣、激發(fā)他們學(xué)習(xí)的熱情，提高教學(xué)效果等都是本課程講授過程中亟待解決的問題。筆者在工程材料學(xué)課程的講授中，結(jié)合自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，采用理論傳授與前沿科技相結(jié)合的教學(xué)方法在引導(dǎo)學(xué)生自主探究和培養(yǎng)學(xué)生全面發(fā)展能力上獲得了不錯的教學(xué)成果。

1 課程的內(nèi)容和目標(biāo)

我校材料工程學(xué)院開設(shè)的《工程材料學(xué)》受眾面廣，涉及專業(yè)眾多，是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程。該課程強(qiáng)調(diào)學(xué)生知識的綜合性和實(shí)用性，著重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力以及綜合分析問題和解決問題的能力。

1.1 課程的內(nèi)容

《工程材料學(xué)》課程屬于材料科學(xué)與工程類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程從材料科學(xué)和實(shí)際使用的角度出發(fā)，根據(jù)學(xué)生已有的材料科學(xué)的基礎(chǔ)理論、概念和現(xiàn)象，建立整體統(tǒng)一的概念和體系，闡明它們之間的內(nèi)在聯(lián)系，幫助學(xué)生學(xué)會分析問題和解決問題的方法，培養(yǎng)在實(shí)際工程中正確地選擇材料和使用材料的能力。在保證教材的適用性和新穎性的前提下，筆者精心設(shè)計(jì)課堂教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建合理的知識結(jié)構(gòu)。在原教材的基礎(chǔ)上上，補(bǔ)充新的內(nèi)容，結(jié)合近年來的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和講稿調(diào)整課程的體系和框架，緊緊抓住“服役條件-成分-工藝-組織-性能-環(huán)境”這一主線，以合金化原理為核心，重點(diǎn)講述合金材料成分和制造工藝及熱處理工藝的特點(diǎn)，以及合金材料組織、性能及應(yīng)用之間的關(guān)系。做到重點(diǎn)突出、條理清楚，力圖使學(xué)生掌握各種合金材料成分設(shè)計(jì)和工藝制定的依據(jù)。

1.2 課程的目標(biāo)

課程的任務(wù)是使學(xué)生掌握合金化理論的基本知識，了解工程構(gòu)建和機(jī)械零件材料成分設(shè)計(jì)的基本依據(jù)，熟悉生產(chǎn)中常用的金屬材料及其熱處理工藝、組織、性能之間的關(guān)系和材料分析的主要方法。根據(jù)零件技術(shù)要求和服役條件，能正確地選擇材料和制訂工藝[4]。目的在于加強(qiáng)學(xué)生知識的連貫性，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)踐能力，提高學(xué)生解決問題，分析問題能力，給學(xué)生充分的自由和主動權(quán)，大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)知識的主動性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。著重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力以及綜合分析問題和解決問題的能力，為今后實(shí)際科研和生產(chǎn)奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

2 課程的教學(xué)方法

2.1 理論傳授與科技前沿研究相結(jié)合

在教學(xué)方式上面除制作了適合我校學(xué)生特色的一套內(nèi)容豐富，圖像清晰，形式新穎有趣的多媒體教學(xué)課件外，在講授《工程材料學(xué)》課程過程中加強(qiáng)了材料選用與技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評價、材料與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展等方面的內(nèi)容。注意增加了與高新技術(shù)或產(chǎn)業(yè)有關(guān)的新材料、新工藝及新技術(shù)。為了使課程內(nèi)容更加多樣化，增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高工科材料類本科生對《工程材料學(xué)》課程的認(rèn)知程度，加強(qiáng)基礎(chǔ)課程理論與前沿科研信息的銜接，筆者在授課過程中將前人相關(guān)的科研工作與體會靈活地穿插在課堂內(nèi)容中加以介紹。

如在第一章講解“非晶”與“準(zhǔn)晶”的概念時，筆者用一節(jié)課時間介紹當(dāng)前科研工作者在該領(lǐng)域的研究工作以及國際上在非晶、準(zhǔn)晶材料領(lǐng)域研究的最新進(jìn)展和非晶、準(zhǔn)晶材料的應(yīng)用現(xiàn)狀[5]。這種多層次深入的介紹大大喚起了學(xué)生對非晶和準(zhǔn)晶材料的研究興趣。此外，學(xué)生們在掌握非晶和準(zhǔn)晶的概念的同時，還對非晶這一特殊結(jié)構(gòu)材料的發(fā)展及應(yīng)用價值有了較為直觀的了解。反過來，通過對特殊原子排列結(jié)構(gòu)的理解與學(xué)習(xí)更能促進(jìn)學(xué)生對金屬結(jié)構(gòu)相關(guān)內(nèi)容的聯(lián)想與反思。這樣，對于工程材料學(xué)課程中其他相關(guān)內(nèi)容的理解也起到較大幫助作用。又如在《有色金屬》章節(jié)介紹“鎂合金材料”時，筆者吸取前人的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，將鎂合金材料領(lǐng)域多年的研究積累濃縮在一節(jié)課中對學(xué)生做了生動的介紹，特別注重高性能鎂合金材料研究思想的介紹。可降解鎂合金材料作為生物醫(yī)用材料有著巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＴ谪S富課程理論內(nèi)容的同時，也向?qū)W生傳達(dá)了前沿的研究思想與發(fā)展趨勢，不僅有助于學(xué)生對工程材料領(lǐng)域的認(rèn)識，也有助于學(xué)生建立材料科學(xué)整體的宏觀認(rèn)知與理解[5]。

2.2 倡導(dǎo)學(xué)生自主探究與全面發(fā)展

為了提高學(xué)生主動思考能力，筆者在結(jié)合基礎(chǔ)理論講授與前沿研究的基礎(chǔ)上，采用了倡導(dǎo)學(xué)生自主探究與全面發(fā)展的課堂教學(xué)模式。自主探究與全面發(fā)展的課堂教學(xué)模式具有一定的靈活性，不同的課型教學(xué)結(jié)構(gòu)有所不同，但一般應(yīng)遵循的程序是：在教師創(chuàng)建的教學(xué)情景中，學(xué)生完成自我學(xué)習(xí)和自我驗(yàn)證。這也是教師起間接主導(dǎo)作用的集中體現(xiàn)。在培養(yǎng)學(xué)生完成自主探究式學(xué)習(xí)過程中，教師需明確學(xué)習(xí)內(nèi)容與目標(biāo)，鼓勵學(xué)生合作發(fā)展，從而使學(xué)生在探索過程中激發(fā)學(xué)習(xí)動機(jī)，為下一環(huán)節(jié)的探究學(xué)習(xí)做好心理與技能方面的準(zhǔn)備，這是保證學(xué)生獲得自主探究學(xué)習(xí)最佳效果的前提。在此過程中教師應(yīng)把握好教學(xué)目標(biāo)的設(shè)定，即設(shè)定的教學(xué)目標(biāo)要具有階梯性。從學(xué)生已有知識和學(xué)習(xí)實(shí)際出發(fā)，設(shè)計(jì)高質(zhì)量的，富有挑戰(zhàn)性的問題，運(yùn)用新穎活潑的教學(xué)形式激發(fā)學(xué)生的求知欲。激活學(xué)生的思維，可讓學(xué)生自由組合小團(tuán)隊(duì)，共同向著明確的目標(biāo)指向奮進(jìn)，引導(dǎo)他們以高度的注意力進(jìn)入下一環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)。為了檢查學(xué)生的自主學(xué)習(xí)情況，我們在學(xué)生自主探究，自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上鼓勵學(xué)生積極參加開放實(shí)驗(yàn)活動和積極申報大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目，在實(shí)踐過程中加以點(diǎn)撥導(dǎo)學(xué)，檢測反饋等多維互動的模式。從而使得教師的講解更具有針對性和及時性。強(qiáng)化訓(xùn)練，總結(jié)鞏固，自評互評，遷移應(yīng)用，這是強(qiáng)調(diào)該模式的整體效益的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是對前幾個環(huán)節(jié)的發(fā)展和升華。培養(yǎng)了學(xué)生的求異思維，發(fā)散思維，逆向思維，創(chuàng)造性思維等思維能力。

3 結(jié)語

總體看來，在多種教學(xué)手段的輔助下采用理論傳授，結(jié)合前沿研究，學(xué)生自主探究和全面發(fā)展的教學(xué)方法取得了顯著的成效。通過學(xué)生的課堂表現(xiàn)與期末試卷完成情況來看，大部分學(xué)生可以依據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)對名詞解釋題和基礎(chǔ)問答題給出主要特征描述并能準(zhǔn)確把握關(guān)鍵性詞語的使用。通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生除了對工程材料的分類用途有了清晰的認(rèn)識外，較好地掌握了各類常見金屬工程材料的組織、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及能根據(jù)零件技術(shù)要求和服役條件正確地選擇材料和制訂改性工藝。通過改進(jìn)的教學(xué)方法，我們有效地完成了本課程教學(xué)大綱所設(shè)定的目標(biāo)。

［1］郭訓(xùn)忠.工程材料學(xué)教學(xué)的若干思考[J].科教文匯,2012(11):39.

［2］劉萬輝,毛新宇,鮑愛蓮,等.工程材料學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)[J].科技咨詢,2006(7):216.

［3］王煥琴,宋林森,王保紅,等.自主探究與合作發(fā)展的“工程材料學(xué)”課堂教學(xué)模式研究[J].職業(yè)教育研,2006(12):98.

［4］胡志豪.工程材料課程教學(xué)改革的實(shí)踐與思考[J].職業(yè)技術(shù)教育,2006(14):39.

［5］袁廣銀.基礎(chǔ)理論與前沿研究相結(jié)合[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2013(19):23.

張子英（1978—），男，湖北黃岡人，博士，上海工程技術(shù)大學(xué)，講師，研究方向?yàn)槟臀g合金的腐蝕行為。

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