王躍明　朱娟

摘 要：《機械工程材料》、《金屬工藝學(xué)》等專業(yè)課程概念多、術(shù)語多且實踐性較強，材料性能與其成分配比、微觀組織結(jié)構(gòu)、加工制備工藝路線密切相關(guān)，需要學(xué)生對材料宏觀世界及微觀世界加以理解，學(xué)習(xí)起來較抽象，對于缺乏材料科學(xué)基礎(chǔ)知識的機械專業(yè)學(xué)生而言，這些專業(yè)基礎(chǔ)知識較難掌握，學(xué)習(xí)起來枯燥無味，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高。筆者在長期教學(xué)實踐中，通過反復(fù)專研教學(xué)技巧與手段，采取有效措施激發(fā)機械工程專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)材料工程專業(yè)課程興趣，有效改善了課堂教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：機械工程;材料工程;專業(yè)課程;學(xué)習(xí)興趣;思考

師昌緒院士在論述材料在機械制造中的重要性和地位時提出：“機械設(shè)計四要素為設(shè)計、材料、制造與檢測，設(shè)計是靈魂，材料是基礎(chǔ)，制造是關(guān)鍵，檢測是保證。機械制造的發(fā)展依賴材料的不斷進步，同時材料科學(xué)技術(shù)也有賴于機械設(shè)計人員提出新要求和大膽使用新材料”。因此，國內(nèi)多數(shù)高校在專業(yè)和課程體系設(shè)置時充分考慮了機械工程與材料工程關(guān)系密切，例如材料成型及控制工程這類機械工程與材料科學(xué)與工程的交叉學(xué)科，根據(jù)高校自身特色，既可開設(shè)在機械工程學(xué)院，又可開設(shè)在材料科學(xué)與工程學(xué)院;大多數(shù)高等學(xué)校課程體系設(shè)置中，也充分體現(xiàn)了機械工程與材料工程的學(xué)科和專業(yè)基礎(chǔ)知識交叉性和關(guān)聯(lián)性，為機械專業(yè)學(xué)生設(shè)置《機械工程材料》、《金屬工藝學(xué)》等材料專業(yè)基礎(chǔ)課程，也為材料專業(yè)學(xué)生設(shè)置《機械制圖》、《材料成型機械設(shè)備》等機械專業(yè)基礎(chǔ)課程。

《機械工程材料》、《金屬工藝學(xué)》等專業(yè)課程概念多、術(shù)語多且實踐性較強，材料性能與其成分配比、微觀組織結(jié)構(gòu)、加工制備工藝路線密切相關(guān)，需要學(xué)生對材料宏觀世界及微觀世界加以理解，學(xué)習(xí)起來較抽象，對于缺乏材料科學(xué)基礎(chǔ)知識的機械專業(yè)學(xué)生而言，這些專業(yè)基礎(chǔ)知識較難掌握，學(xué)習(xí)起來枯燥無味，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高。筆者為材料工程專業(yè)老師，長期為機械工程專業(yè)學(xué)生講授《機械工程材料》、《金屬工藝學(xué)》等專業(yè)課程，為提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，筆者做了以下幾點探索：

一、以“愛國主義情懷”激勵青年大學(xué)生

一直以來，我會有針對性的在授課過程中以“愛國主義情懷”激勵在座的青年學(xué)生。當(dāng)學(xué)生們在課堂上精神不夠集中時，我便適時在所講解的知識點中引入殲20戰(zhàn)斗機、遼寧艦航母、神舟飛船、“天宮二號”空間實驗室、“嫦娥號”月球探測器、“蛟龍?zhí)枴鄙詈Ｌ綔y器等當(dāng)前最先進的科研成果，告訴他們這些“中國智造”，有著“中國芯”的成果均是機械制造、材料設(shè)計、信息控制等學(xué)科的集成，是國人智慧的結(jié)晶。這些偉大科研成果的出現(xiàn)，既是國防科學(xué)技術(shù)的進步，也是中國人和平利用太空及深海資源的進步，向世界展現(xiàn)了中國國力的強大，在座學(xué)生都應(yīng)為之自豪，都應(yīng)更加努力學(xué)習(xí)，為建設(shè)社會主義強國、實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國夢而努力奮斗。每當(dāng)談到這些的時候，課堂上的學(xué)生們頓時精神振奮，全身心投入到后續(xù)的課堂教學(xué)中，在某些環(huán)節(jié)同學(xué)們還與我交流一些難以理解的抽象概念知識，課堂上師生互動也加強了。

二、以“榜樣的力量”引領(lǐng)學(xué)生努力前行

歷史燭照時代，榜樣傳承精神。先進典型是有形的正能量，也是鮮活的價值觀。筆者在每堂課授課過程中，會觀察學(xué)生們的學(xué)習(xí)狀態(tài)，根據(jù)學(xué)生狀態(tài)調(diào)整教學(xué)方式。當(dāng)看到學(xué)生們在課堂上開小差、講小話的時候，會調(diào)出一個事先準(zhǔn)備的PPT演示，該PPT簡要介紹一些本人求學(xué)或工作過程中所遇到過的為教學(xué)或科研事業(yè)無私奉獻(xiàn)的人，如鐘掘院士、黃伯云院士、金展鵬院士等等。我會向?qū)W生們介紹中南大學(xué)鐘掘院士數(shù)十年潛心于科研，長期從事鋁合金型材的軋制、拉拔、擠壓成型研究，成為了機械與材料交叉學(xué)科-材料加工領(lǐng)域的知名女科學(xué)家，激勵機械專業(yè)的女生更加熱愛自己的專業(yè)，堅持學(xué)習(xí)下去。還會向?qū)W生們介紹全國教書育人楷模中南大學(xué)金展鵬院士，金院士全身只有脖子以上能動，被譽為“中國的霍金”。他說的“輪椅禁錮了我的手腳，卻禁錮不了我的思想”，深刻感染了教室里的所有學(xué)生，也感染了我本人。金院士身患重疾仍時刻關(guān)愛學(xué)生、仍堅持不懈工作，課堂上的健康年輕人有什么理由懈怠呢？鐘掘院士、金展鵬院士等人的事跡深刻震撼了在座的所有學(xué)生，“榜樣的力量”引領(lǐng)學(xué)生們努力學(xué)習(xí)，成為學(xué)生們學(xué)習(xí)中的航標(biāo)。

三、以恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法和手段改進教學(xué)效果

適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法和手段對提高教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量起著舉足輕重的作用，經(jīng)過在教學(xué)中不斷摸索，根據(jù)《機械工程材料》、《金屬工藝學(xué)》課程的特點，我體會到PPT文字結(jié)合視頻教學(xué)適合于概念偏多、內(nèi)容抽象的課程教學(xué)。在給學(xué)生們講解晶體塑性變形及位錯運動知識點時，由于位錯存在于微觀世界，看不見、摸不著，學(xué)生難于理解，我借助于專業(yè)的位錯運動及晶體塑性變形動畫視頻，讓微觀世界的事物鮮活生動的呈現(xiàn)在學(xué)生們的眼前，有效加深了學(xué)生對該知識點的理解。當(dāng)視頻在演示位錯滑移運動時，做了一個生動形象的比喻，人們打算移動地毯時，拉地毯一端使其整體沿地板滑移需較大的力，而先使地毯產(chǎn)生一橫向折皺，然后推動該折皺依次前進橫過地板，則可用較小的力即可使地毯移過一定距離。因此，晶體中的位錯即相當(dāng)于地毯上的折皺，位錯滑移類似于地毯折皺運動，只需要較小的力即可使晶體產(chǎn)生塑性變形。通過PPT演示和現(xiàn)實生活情境再現(xiàn)，學(xué)生對抽象概念的理解立刻生動起來，從而有效加深了對該類知識點的掌握。

此外，對于易混淆的概念，采用對比教學(xué)法的教學(xué)效果也比較好。如“結(jié)晶”與“再結(jié)晶”兩個概念僅一字之差，兩者間肯定即有密切聯(lián)系，又存在一定差異，筆者采用對比教學(xué)的方法來加深學(xué)生對抽象概念的理解。首先介紹“結(jié)晶”與“再結(jié)晶”的相同之處。（1）結(jié)晶：結(jié)晶過程是晶核形成（均質(zhì)形核、異質(zhì)形核）與長大過程;對單個晶粒來說，先形核后長大;對整體金屬來說，結(jié)晶形核與長大同步進行;結(jié)晶需要驅(qū)動力。（2）再結(jié)晶：再結(jié)晶過程也是晶核形成與長大過程;對單個再結(jié)晶晶粒來說，也先形核后長大;對整體金屬來說，再結(jié)晶形核與長大同步進行;再結(jié)晶也需要驅(qū)動力。然后再來比較“結(jié)晶”與“再結(jié)晶”的不同之處。（1）結(jié)晶：結(jié)晶過程為相變過程，由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài);結(jié)晶從非晶體或晶體轉(zhuǎn)變?yōu)榫w;結(jié)晶驅(qū)動力為過冷度ΔT;結(jié)晶過程中可通過增大過冷度、變質(zhì)處理、振動及攪拌等措施細(xì)化晶粒。（2）再結(jié)晶：再結(jié)晶由固態(tài)轉(zhuǎn)變固態(tài)，無相變過程;再結(jié)晶由晶體轉(zhuǎn)變?yōu)榫w;再結(jié)晶驅(qū)動力為點陣畸變能;再結(jié)晶過程可通過控制預(yù)先變形度、再結(jié)晶溫度及再結(jié)晶保溫時間細(xì)化晶粒。經(jīng)過全方位對比，學(xué)生們徹底了解了“結(jié)晶”與“再結(jié)晶”之間的差異及相同之處，進而掌握了兩個極易混淆的概念知識。

四、讓專業(yè)基礎(chǔ)知識貼近日常生活

在給機械專業(yè)學(xué)生上課期間，課間休息時我時常與學(xué)生們交流，學(xué)生會向我袒露他們的心境、對所學(xué)專業(yè)的看法以及對未來工作的憧憬。在雙方交流過程中，筆者了解到機械專業(yè)學(xué)生對材料重要性意識淡薄，他們認(rèn)為未來的工作就是跟機械裝備打交道。每遇到這種問題，我就會適時跟學(xué)生傳播一下材料科學(xué)知識對機械專業(yè)學(xué)生的重要性，尤其是那些貼近學(xué)生日常生活的材料，越能引起學(xué)生的重視。例如，學(xué)生吃飯用的飯盆、洗臉用的臉盆、出行用的自行車、睡覺用的床鋪等日常生活必須品都是用金屬材料、高分子材料或陶瓷材料等制成的，大家日常生活中的衣食住行都離不開材料。在介紹常見鋼材、鋁合金、鈦合金等材料牌號、成份及性能時，由于上述材料均牌號繁多，成份、性能及用途各異，學(xué)生學(xué)習(xí)很枯燥吃力，導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣普遍不高。這時我就會從生活角度講解學(xué)習(xí)上述材料基礎(chǔ)知識的重要性，現(xiàn)在我們每個家庭生活質(zhì)量提高了，家庭裝修均需要購買數(shù)量較多的鋼材、鋁合金、鈦合金等建材。只有當(dāng)我們認(rèn)真學(xué)習(xí)并掌握建材基礎(chǔ)知識后，在個人家庭裝修時便可根據(jù)需要選擇并購買合適的建材，而且也可用專業(yè)知識辨別材料品質(zhì)，避免商家違法銷售假冒偽劣產(chǎn)品。當(dāng)學(xué)生們了解到認(rèn)真學(xué)習(xí)材料科學(xué)知識即有助于未來工作，也涉及到個人家庭生活，他們才會真正意識到材料科學(xué)知識的重要性，學(xué)習(xí)積極性便會大幅提高。

五、以非強制性“無手機課堂”助推課堂教學(xué)

智能手機的推廣應(yīng)用，給人們的溝通帶來了極大的方便，也給高校課堂管理增加了難度。不同于中小學(xué)的強制性手機管理制度，大學(xué)生是擁有更大獨立自主性的成年人群體，包括課堂在內(nèi)的很多場合均可隨身攜帶手機。根據(jù)筆者多年課堂觀察經(jīng)驗，課堂上80%以上的埋頭族均在瀏覽手機網(wǎng)頁或在玩手機游戲。本人曾在課堂上發(fā)現(xiàn)了一個奇怪的現(xiàn)象，大部分學(xué)生傾向于坐在教室靠窗位置。我與學(xué)生們交流該現(xiàn)象產(chǎn)生原因，學(xué)生給我的回答竟然是靠窗位置無線網(wǎng)絡(luò)信號更佳，一時間讓我沉默無語。為了最大程度消除智能手機在課堂上的負(fù)面影響，年輕老師們建議學(xué)院訂制了一批手機袋，也就是在一塊大布上縫制幾十個布兜，每個布兜均可放置一個手機。上課前，任課老師便將手機袋掛在教室前方的墻壁上，鼓勵學(xué)生將自己的手機關(guān)機或調(diào)成靜音模式，并帶頭將自己的手機放到專用手機袋中。剛開始，學(xué)生對非強制性“無手機課堂”興致不高，響應(yīng)學(xué)生寥寥無幾。究其原因，較多年輕人都患上了手機依賴癥，手機不在身邊就會有患得患失的感覺。于是，我從各個方面鼓勵學(xué)生，讓學(xué)生意識到每個人在每個階段都有自己的使命，學(xué)生的使命之一為好好學(xué)習(xí)，練就一身本領(lǐng)，將來為國家建設(shè)做貢獻(xiàn)。反之，便是對自己不負(fù)責(zé)任，也會辜負(fù)父母的殷切希望。經(jīng)過一段時間的思想教育工作，學(xué)生們漸漸意思到了“無手機課堂”的重要性，越來越多的學(xué)生上課前便自覺將手機關(guān)機并放置在專用手機袋中。這樣，更多的學(xué)生在課堂上能集中精神認(rèn)真聽講了，學(xué)習(xí)效率自然提高了，期末考試及格率及優(yōu)秀率也隨之而提高。

六、以“主流媒體報道”融合課程教學(xué)

在“機械工程材料”、“金屬工藝學(xué)”授課過程中，筆者還曾嘗試花幾分鐘時間簡要介紹與新材料研究進展相關(guān)的新聞報道，并介紹新聞背景，從而讓學(xué)生深刻感受到材料科學(xué)時刻在生活中并且與國計民生密切聯(lián)系。例如，2018年4月，央視《新聞直播間》、《第一時間》等國內(nèi)主流媒體輪番報道創(chuàng)新材料館，讓學(xué)生充分認(rèn)識到新材料是我國七大戰(zhàn)略型新興產(chǎn)業(yè)和《中國制造2025》重點發(fā)展的十大領(lǐng)域之一。據(jù)工信部數(shù)據(jù)顯示，我國新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢良好，產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值年均增長率高達(dá)20%，預(yù)計到2025年新材料產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值將達(dá)到10萬億元。另一個典型例子，2017年新華網(wǎng)、搜狐網(wǎng)、新浪財經(jīng)、中時電子報、天山網(wǎng)等國內(nèi)主流媒體均大幅報道了中南大學(xué)熊翔教授團隊研發(fā)出的耐3000℃燒蝕的的新型陶瓷涂層及其復(fù)合材料，該發(fā)現(xiàn)為我國高超聲速飛行器的研制鋪平了道路。2017年6月15日，國際知名刊物《自然·通訊》（NATURE COMMUNICATIONS）發(fā)表了熊翔教授團隊該研發(fā)成果，俄羅斯的《衛(wèi)星通訊社》，美國的《雅虎》、《大眾機械》，英國的《每日郵報》、《經(jīng)濟學(xué)人》等國外數(shù)十家主流媒體和權(quán)威學(xué)術(shù)機構(gòu)對此研究成果給予了廣泛關(guān)注和報道。這種教學(xué)新措施的實施有助于提高學(xué)生的國情意識及知識運用能力，也有助于青年學(xué)子早日樹立為“中華之崛起而讀書”的志向。

當(dāng)然，與之類似的有效措施在本科教學(xué)工作中還有許多，借助于這些舉措可以使《機械工程材料》、《金屬工藝學(xué)》等專業(yè)課程變抽象為具體、變空洞為形象，讓專業(yè)課程學(xué)習(xí)更貼近于學(xué)生未來的工作和生活，讓愛國主義熱情時刻激勵學(xué)生牢記使命、勤奮學(xué)習(xí)。久而久之，機械工程專業(yè)學(xué)生對材料工程專業(yè)課程的學(xué)習(xí)興趣日漸濃厚，從而有效改善了課堂教學(xué)效果。

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