应用型本科《工程材料及成形技术》教学改革与实践

郭国林，杨莉，于学勇，李 英

（常熟理工学院 机械工程学院，江苏 常熟 215500）

应用型本科院校是介于研究性高校和高职高专之间的一种高等教育类型，通常称之为“一般本科院校“。这类学校应该明确其办学层次和培养目标。应用型本科院校主要是为地方区域经济建设与社会发展服务，着重培养面向生产、管理、服务一线的应用型人才。课程体系的设置和教学方法也应该有别于研究性高等学校、有自己的特色、符合培养应用型人才的要求。

一、课程教学现状

《工程材料及成形技术》是工科类院校的一门专业技术基础课。课程内容涉及金属材料的力学性能、结构以及材料成形部分，包括热处理、铸造、锻造、焊接的特点和工艺过程等，其内容是既有系统的理论知识又要求具有较强的实践操作能力，《工程材料及成形技术》包括理论教学和实践教学。这门课程目前的教学现状以及存在的问题分析如下。

（一）理论教学

由于高等学校工程教育改革，学生所修总学时被压缩，《工程材料及成形技术》课程的理论教学学时也相应压缩，如何在有限的学时内使学生掌握理论知识是目前工科教学普遍遇到的问题。如果删除或略讲一些章节内容，学生很难系统地学习和了解课程内容，教师也很难完成大纲要求的教学任务，实现教学目的。因此传统的教学模式已经不能适应目前的教学要求。由于工科课程本身的特点，理论内容枯燥乏味，学生缺乏实践经验，而理论教学和实践教学的时间安排又不尽合理，存在较明显的脱节现象。比如金工实习包涵了材料成形技术的实践环节，由于金工实习车间设备台套数量配置与该专业学生数存在一定差距，造成了金工实习时间及内容的安排滞后。有的专业课程在理论教学时，还没有来得及安排金工实习，学生没有感性认识，很难使理论和实践相结合，收不到应有的课堂教学效果。

（二）实践教学

实验和实践教学是高等工程教育人才培养不可缺少的重要环节。目前《工程材料及成形技术》课程实验主要有金属材料的硬度实验、金相试样的制备、铁碳合金平衡组织观察和碳钢的热处理四个实验。实验内容是根据教学内容和进度来安排，基本上涵盖了工程材料的基本知识。材料成形部分的实验在金工实习时进行。实验和实习内容都是相对独立的，学生很难把金属材料的热处理、组织分析和性能实验内容融汇贯通，影响学生对知识的认识深度和综合分析能力，不利于学生对知识的巩固和记忆。因此合理安排实验实践环节并给予合适的内容设计，开设创新型和综合型实验，使实践教学和课堂教学有机结合，提高学生对知识的理解程度和接受能力，是该课程教学改革研究的主要任务。

二、教学改革措施与实践

（一）实践教学改革

传统的《工程材料及成形技术》课程教学模式是理论教学与实践教学独立安排，虽然课程设置较为系统，但是理论与实践联系不紧密，学生较难深入地学习和掌握工程知识。因此，基于CDIO工程教育模式，本着“做中学”原则和“基于项目的教育和学习方式”，让学生自觉、主动地在实践中学习课程内容，通过自身思考和咨询老师来解决遇到的问题和难题，专业知识记忆深刻，终身难忘。

有了理论的实践才有利于掌握真正的工程技术。为了体现理论来自于实践并且对实践有指导作用，将理论教学与实践教学统一为整体，使二者穿插进行，有机结合，可以提高教学效率和教学质量。目前的实验内容都是相对独立的，这种分割式的实验很难使学生将知识融汇贯通，不容易了解工艺的前因后果，难以将知识应用到以后的实践中。今后要开设创新型综合实验，以单一的验证性实验为基础，作为项目的形式让学生主动寻求知识，分析问题，提高学生工程实践和解决问题的能力，这也是应用性本科的教学改革方向之一。实验教师可以根据教学实际设计综合性实验，让学生根据实验条件和要求，自己设计实验方案，独立完成实验过程，最后进行总结。例如，对于零件（齿轮、轴等）的设计制造，根据零件的工作条件和使用要求，考虑零件的材料、加工方法，制定合理的热处理工艺、组织和性能分析，最后进行检验，对零件质量评估分析，是否满足其工作条件和使用要求。学生设计实验方案时，需要查阅相关资料，咨询指导老师，寻求更合理的解决方法。这种基于工程项目的教育，可以让学生带着问题有目的性的去学习、寻求知识，而不是被动的灌输教育。材料成形技术的内容主要包括铸造、锻造、焊接工艺及设备等方面的知识，学生在热加工工艺实习时，老师先集中讲解，然后暂停理论教学，让学生到现场操作，熟悉设备和工艺，再回到课堂详细讲解成形工艺。在车间操作时提出问题让学生思考，例如，“砂型铸造时，分型面的选择原则”，“浇注系统为什么要设置冒口？”。学生也可以自己提出问题，通过自学或者请教老师解决这些问题和疑虑。学生在完成工艺操作（项目）的同时，也学到了知识，为以后的工作奠定了基础。这种教学模式避免了理论教学和实践脱节问题，可以更大限度地加深学生对知识的理解和巩固，激发学习兴趣，提高工程实践能力和创新意识，这就是CDIO教育改革要达到的目标。

（二）合理整合教学内容

针对《工程材料及成形技术》课程学时少、内容多、实践性很强的特点，教师可以根据学校的课程设置，相关课程开课次序对本课程教学内容进行合理整合与调整。强化基础理论，淡化与核心内容关系不大的内容。如：讲解“材料的晶体结构”时，删除材料的晶面指数和晶向指数等内容；讲解“金属的强化理论”时，重点介绍金属的强化方法，删除位错强化机制内容。详细讲解重点、难点以及与后续课程、毕业设计密切相关的内容，如铁碳合金相图的分析、钢的热处理原理和工艺、钢的分类编号及用途等，并配以实验、习题、课堂讨论，以增强学生对重点、难点问题的理解和掌握，夯实工程材料理论基础。对于常用工程材料，重点突出选材方法和热处理工艺的制定，并适当拓宽知识面，为拓宽专业口径打下一定的基础。比如，模具专业除介绍常用工业用钢、铸铁外，还要介绍铝、铜及其合金等内容。要尽可能选用新教材，补充一些新技术、新工艺，注重知识的更新。

（三）教学方法改革

该课程内容庞杂，知识面广，概念多且抽象复杂，学生学起来感到枯燥无味，因此会产生厌学和惧学情绪。

（1）采用类比法教学

不容易理解的抽象理论，通过一个贴切的比喻，变得形象、具体、易掌握，使学生学得快、记得牢，易于正确理解教学难点和重点。枯燥的课程会因生动的例子而使学生感兴趣，采用生动形象的案例类比讲授内容，会大大降低学习理论知识的难度，使学生在娱乐之中掌握学习内容。例如讲到金属材料在淬火时容易变形和开裂，我们以冬天向一个玻璃杯里倒开水为例说明。当在冬天向玻璃杯中倒入开水时，由于杯壁内外温差过大，膨胀率不同有可能造成杯子破裂。在教学过程中，把难以理解的内容尽量变为浅显易懂的生活实例，学生更容易理解和接受。

（2）采用启发式教学

教学既要注重传授知识，又要启发学生的思维和培养分析问题的能力，改变过去那种教师上课满堂灌的教学模式。讲授热处理方法时，首先引入一个学生感兴趣的话题，如古代兵器棠溪宝剑为什么具有弹、韧、强、硬四大性能，斩铁不卷刃，弯曲不折断？学生一下子兴趣高涨，集中注意力听完这堂课，讲完课后，留出几分钟时间让学生就这个问题进行讨论。教师适时点拨，引导学生独立思考，让学生成为教学中的主体，学生在主动寻求知识，分析问题、解决问题时，获取了知识。

（3）采用讨论式教学

讨论式教学法是和讲授式教学法相对应的概念。讨论式教学法摒弃了传统的灌输式、填鸭式的做法，在教师组织和引导下，全体学生都积极参与课堂讨论，从而实现教与学的互动。教师要预先选定与教学目标关系密切、容易引发争论的讨论议题，学生经过课前预习思考，课堂上四、五个学生为一组，集中讨论议题内容，放飞学生的思维，营造课堂辩论的气氛。如：讲解“砂型铸造分型面的选择原则”时，给出几个铸件结构，学生分组讨论，制订合适的分型面方案并进行分析，教师就讨论结果作一定总结。引导学生在议一议、说一说、辩一辩中逐步提高自学能力和自我检验、相互评判的能力。

三、结 论

《工程材料及成形技术》是一门实践性和应用性很强的课程。根据CDIO教育模式，可开设创新型综合实验，实训和理论教学并行，以项目形式引导学生寻求知识，分析和解决问题。在理论教学中，要不断创新教学方法，改变教学理念，激发学生的学习兴趣，提高学生的工程技能，学以致用，培养符合地方经济需要的应用型工程技术人才。

［1］徐建军.《机械工程材料》教学改革与实践［J］.沈阳农业大学学报，2008，10（3）：340-342.

［2］徐吉锋.基于CD IO理念的ED A课程教学模式改革与实践［J］.中国电力教育，2010（34）：125-126.

［3］张瑞霞，李启友，柯鑫，等.《机械工程材料》教学改革［J］.湖北经济学院学报，2011，8（11）：18 0-18 1.

［4］高道祥.“工程材料及成形技术”课程教学改革探讨［J］.中国林业教育，2009，27（6）：60-62.

［5］张曙灵，吕莉，陈桂琦.从《工程材料与成型加工》谈理工科实用性教学研究［J］.焦作大学学报，2006，（10）：8 6-8 7.