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探討機(jī)械工程材料課程教學(xué)改革論文
1 引言
機(jī)械工程材料是機(jī)械及近機(jī)類專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。本課程以材料的成分、加工工藝、組織結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系為主線，重點(diǎn)介紹材料的本質(zhì)，提出有關(guān)的理論和描述，說(shuō)明材料結(jié)構(gòu)是如何與其成分、加工工藝、性能以及行為相聯(lián)系的。作為高等農(nóng)業(yè)院校的機(jī)械設(shè)計(jì)以及農(nóng)業(yè)機(jī)械化等專業(yè)的學(xué)生，學(xué)習(xí)本課程的目的，主要是使學(xué)生獲得常用工程材料的種類、成分、組織、性能和熱處理改性方法的基本知識(shí)。了解工程材料在機(jī)械工業(yè)特別是農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用，通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)和知識(shí)的綜合運(yùn)用，使學(xué)生掌握常用機(jī)械工程材料的種類、成分、組織、性能以及改性方法等，初步具備根據(jù)零件的服役條件合理選材和妥善安排工藝路線的能力，為學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程和從事機(jī)械設(shè)計(jì)及制造工作奠定基礎(chǔ)。根據(jù)專業(yè)大綱安排，西北農(nóng)林科技大學(xué)的機(jī)械工程材料課程在大學(xué)二年級(jí)第一學(xué)期進(jìn)行。這一學(xué)期，學(xué)生所學(xué)的課程大部分還是數(shù)學(xué)、英語(yǔ)、物理等公共基礎(chǔ)課，機(jī)械工程材料屬于學(xué)生剛剛接觸到跟自己專業(yè)相關(guān)的少數(shù)幾門課程之一。
2 機(jī)械工程材料課程性質(zhì)及教學(xué)現(xiàn)狀
理論性強(qiáng)，微觀概念多 機(jī)械工程材料課程，不像物理、力學(xué)等有著嚴(yán)密的邏輯推導(dǎo)和計(jì)算過(guò)程，也不像工程制圖等相關(guān)課程，比較直觀生動(dòng)。機(jī)械工程材料課程總的特點(diǎn)是理論性非常強(qiáng)，涉及的原子、分子水平的微觀概念很多。特別是與金屬學(xué)相關(guān)的部分，如晶體結(jié)構(gòu)、晶體缺陷、位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)以及凝固結(jié)晶、相的概念、組織轉(zhuǎn)變等，這些概念都是微觀和抽象的，學(xué)生無(wú)法通過(guò)推導(dǎo)計(jì)算獲得，更無(wú)法通過(guò)肉眼直接觀察和親身體驗(yàn)到，有時(shí)候需要通過(guò)一定的空間想象力來(lái)理解它們。這樣就導(dǎo)致教師講授起來(lái)有一定困難，而學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)感到難以理解，從而感覺(jué)枯燥、乏味，失去學(xué)習(xí)的興趣。
課程涵蓋內(nèi)容廣 機(jī)械工程材料課程包含了材料科學(xué)專業(yè)中的力學(xué)、金屬學(xué)、熱處理原理、熱處理工藝、金屬材料、非金屬材料以及失效分析等多門學(xué)科的專業(yè)知識(shí)，內(nèi)容廣而分散。而在“寬口徑、厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力、高素質(zhì)”的人才培養(yǎng)模式引導(dǎo)下，專業(yè)課程的學(xué)時(shí)數(shù)在不斷壓縮，而要求學(xué)生了解的內(nèi)容卻越來(lái)越多。這樣就形成了一種矛盾，即教師上課的課時(shí)數(shù)減少了，而學(xué)生需要學(xué)到的知識(shí)卻增加了。這就要求任課教師能夠統(tǒng)籌安排上課課時(shí)，充分利用現(xiàn)代化的教學(xué)手段，精簡(jiǎn)課堂講授內(nèi)容，突出重點(diǎn)的同時(shí)拓寬知識(shí)面。
現(xiàn)有課本內(nèi)容知識(shí)陳舊 大學(xué)教材內(nèi)容陳舊，知識(shí)老化，這些是在我國(guó)高等教育中各門課程都有可能會(huì)遇到的，也是現(xiàn)在我國(guó)高等教育中普遍存在的問(wèn)題。出版一本教材的過(guò)程是相當(dāng)復(fù)雜的，要經(jīng)過(guò)編寫、審核、校對(duì)、出版、發(fā)行等多個(gè)環(huán)節(jié)，因此，當(dāng)書真正出版出來(lái)以后，有些知識(shí)可能已經(jīng)更新。而對(duì)于教師來(lái)講，頻繁更換教材，也不利于熟悉教案，積極備課。《機(jī)械工程材料》課本內(nèi)容主要以金屬材料為主，而近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，各種新材料、新工藝在不斷涌現(xiàn)。全球性的能源危機(jī)以及環(huán)境污染問(wèn)題，對(duì)現(xiàn)代的新材料除了在性能、工藝和成本等方面的傳統(tǒng)要求外，更提出了與環(huán)境協(xié)調(diào)、綠色環(huán)保、可循環(huán)再生等更高的要求。為了保證該課程的教學(xué)質(zhì)量，并使學(xué)生能夠盡量了解到本領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)向，就迫切需要教師改變傳統(tǒng)的以課本為主的教學(xué)方式，探索更加有效的教學(xué)模式，使學(xué)生理解并掌握課本基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，能更多地了解和把握本領(lǐng)域的研究與發(fā)展動(dòng)向。
3 教學(xué)改革探索
充分利用網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù) 多媒體技術(shù)是現(xiàn)代化教學(xué)的非常有效的輔助工具，教師要注重利用并充分發(fā)揮多媒體的特點(diǎn)，制作形象生動(dòng)的多媒體課件。對(duì)那些學(xué)生難以理解、教師又難以講解的比較抽象的內(nèi)容，比如晶體結(jié)構(gòu)原理、合金結(jié)晶過(guò)程、位錯(cuò)類型及運(yùn)動(dòng)過(guò)程等，通過(guò)收集以及自己動(dòng)手制作一些簡(jiǎn)單的動(dòng)畫，生動(dòng)形象地來(lái)演示復(fù)雜的變化過(guò)程。這樣不僅加深了學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解掌握，同時(shí)還活躍了課堂氣氛，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。如對(duì)鋼鐵材料的熱處理工藝等，注意并積極收集工程訓(xùn)練實(shí)習(xí)以及工廠企業(yè)的熱處理工藝過(guò)程的錄像資料，在講解課本內(nèi)容的同時(shí)輔助播放實(shí)際熱處理過(guò)程錄像，注重理論與實(shí)際相結(jié)合，使課程內(nèi)容具有真實(shí)感，更利于學(xué)生理解和掌握。
充分利用學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，隨時(shí)充實(shí)并完善課程信息，課堂講授的重點(diǎn)、難點(diǎn)以及教學(xué)用課件及時(shí)上傳至平臺(tái)，便于學(xué)生隨時(shí)下載并復(fù)習(xí)掌握當(dāng)堂內(nèi)容；利用網(wǎng)上作業(yè)提交和批改功能，可以快速有效地發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)中的問(wèn)題，了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況，并能及時(shí)得到反饋；通過(guò)網(wǎng)上答疑，增加了教師和學(xué)生的課后互動(dòng)，改變了以往只有上課時(shí)才能見到教師，學(xué)生有問(wèn)題得不到及時(shí)解決的現(xiàn)象；充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)信息量大的特點(diǎn)，注重將生活及科研中接觸到的與課程內(nèi)容相關(guān)的新聞報(bào)道、最新科研成果等，收集并上傳至教學(xué)資源，供學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，更多地來(lái)了解社會(huì)發(fā)展在所學(xué)領(lǐng)域的需求，激發(fā)學(xué)生自我提高的熱情和積極性�？傊�，網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)讓教學(xué)更加真實(shí)具體，更加強(qiáng)了教師與學(xué)生的互動(dòng)。
精簡(jiǎn)課堂教學(xué)內(nèi)容 結(jié)合學(xué)校的優(yōu)質(zhì)課程建設(shè)項(xiàng)目，充分利用網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)，精簡(jiǎn)課堂教學(xué)內(nèi)容，做到夠用就行。按照專業(yè)培養(yǎng)方案，機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)械工程材料的主要目的是掌握成分—結(jié)構(gòu)—性能之間的內(nèi)在聯(lián)系，并能在零部件設(shè)計(jì)中合理地進(jìn)行材料選擇，因此，在課堂講授中刪減了那些理論較深的內(nèi)容。如課本第二章材料的結(jié)構(gòu)，其中晶面與晶向部分，對(duì)于非材料專業(yè)的學(xué)生不需要掌握；還有位錯(cuò)的理論，學(xué)生只需要知道位錯(cuò)是由于原子的錯(cuò)排造成的，不需要了解更多關(guān)于位錯(cuò)的形成機(jī)制等。再如鐵碳相圖的部分，因?yàn)楦邷匕Х磻?yīng)在生產(chǎn)中很少會(huì)用到，所以把包晶反應(yīng)區(qū)省略，將相圖簡(jiǎn)化，重點(diǎn)講解共析和共晶反應(yīng)部分。在工業(yè)用鋼部分，因目前金屬材料仍然占據(jù)工程材料中大約70%的市場(chǎng)，課堂教授主要內(nèi)容仍然以金屬材料中的碳鋼和合金鋼為主。對(duì)于課堂上不能詳細(xì)講解的知識(shí)，或者僅作為了解性的一些內(nèi)容，如陶瓷、高分子的晶體結(jié)構(gòu)、熱處理新技術(shù)，以及非金屬材料、復(fù)合材料等，將其上傳至網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)，作為學(xué)生自學(xué)內(nèi)容，拓寬他們的知識(shí)面。
靈活選用教學(xué)材料 選用十二五規(guī)劃教材作為教學(xué)用教材，基礎(chǔ)內(nèi)容深入講解，包括材料的結(jié)構(gòu)、鐵碳相圖、鋼的熱處理等。但在授課中，不僅僅局限于所選中文教材內(nèi)容，還結(jié)合英文原版教材FOUNDAMENTALS OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING，更多地提供中英文對(duì)應(yīng)專業(yè)詞匯，并摘錄一些章節(jié)，課堂上詳細(xì)講解，讓學(xué)生學(xué)習(xí)到專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，又能接觸到純正流利的英文表達(dá)方式。將某些章節(jié)相關(guān)的典型的中英文科研論文及掌握的最新的研究成果等介紹給學(xué)生，供學(xué)有余力以及對(duì)材料研究感興趣的學(xué)生開闊眼界，并能使他們更加了解材料研究對(duì)社會(huì)發(fā)展的重要意義。
還在最后一章材料選擇中，增加材料與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。對(duì)于一名合格的工程技術(shù)人員，在選材中除了考慮傳統(tǒng)的性能、工藝、成本等因素外，更要考慮材料的開發(fā)、服役、回收等環(huán)節(jié)可能造成的環(huán)境負(fù)荷。盡量選擇環(huán)境友好材料，做到廢棄零部件材料能夠回收再利用或能生物降解，將對(duì)環(huán)境的影響降到最低。
4 結(jié)束語(yǔ)
總之，機(jī)械工程材料課程是機(jī)械類和近機(jī)類專業(yè)學(xué)生必修的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課程，內(nèi)容多且比較抽象。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和各種新材料的不斷涌現(xiàn)，需要不斷地對(duì)該課程的教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和方法等進(jìn)行改革和實(shí)踐，以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，不斷提高教學(xué)質(zhì)量，加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，增加輔助教學(xué)材料，為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程和畢業(yè)后從事機(jī)械設(shè)計(jì)及制造工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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