《机械工程材料》课程教学探讨

王嘉鸿

摘 要： 本文细致分析了机械工程材料的课程特点，以及现代课堂教学现状和不足，结合教学实践体会，提出改变教学思想，丰富教学方法，采用分组学习互动、多媒体动画等多种手段相结合的教学方法，激发学生学习兴趣，以此达到强化教学效果的目的。

关键词： 《机械工程材料》 教学现状 教学方法

《机械工程材料》是机械及近机类专业，材料专业和土木建筑类专业的一门重要专业基础课[1，2]。本课程从材料的本质出发，介绍了材料的种类、组织结构和性能，以及之间的相互联系，并对其中涵盖的理论知识做重要阐述，还介绍了机械零件的失效与选材原则、典型工件的选材及工艺路线设计及工程材料的应用等。实验内容主要为金相试样制备及硬度实验和铁碳合金平衡组织观察实验。通过课程的学习，学生能够掌握工程材料的分类及应用，了解工程材料的基本理论；能够根据所学的知识解决工程实际问题；能够对零件进行材料选择及热处理，并且能够完成零件机械加工工艺路线设计。为学习后续专业课程和从事机械设计及制造工作奠定基础。

《机械工程材料》课程作为一门专业基础课，里面涉及多种材料的介绍和分类，如金属材料、高分子材料、陶瓷材料、复合材料、功能材料等。具有信息量大，概念抽象多，涉及知识点广，理论性性强的特点。各种材料之间缺乏联系，彼此之间差异性很大，要求学习过程中有灵活转变的能力。课程的大量内容都以叙述为主，计算的东西少。各概念、规律大多独立存在，缺乏推理性，不像数学、物理那样各知识点都有严密的逻辑推导和计算关系，也不像机械制图那样直观。最后，课程实践性强，与实际生产联系紧密，试验课程是必不可少的教学环节，这是学生理解抽象概念，直观认识微观组织的重要途径，与学生毕业后从事的施工工作有非常紧密的联系。

机械工程材料这门课程属于学生刚刚接触到跟自己专业相关的少数几门课程之一，之前并没有专业基础，因此对一些抽象概念在理解上存在困难，如涉及的原子、分子水平的微观概念很多。特别是与金属学相关的部分，如晶体结构、晶体缺陷、位错运动及凝固结晶、相的概念、组织转变等，这些概念都是微观和抽象的，学生无法通过推导计算获得，更无法通过肉眼直接观察和亲身体验到，有时候需要通过丰富的空间想象力理解。近年来，在课程教学改革的引导下，课时不断被压缩，课程内容却在不断更新和充实，在巨大的教学任务压力下，很多课堂教学仍然以灌输知识为主。为了在规定课时内完成教学任务，老师偏重于课程内容和知识点简单、孤立地传授，无暇顾及学生对知识点的掌握情况，也没有过多时间深入挖掘各知识点的深层内涵，学生运用所学知识解决、分析实际问题的能力缺乏训练。再加上课程叙述性内容多的特点，如果不注重教学方法，教师授课就很容易陷入平铺直叙的乏味陈述中。学生在课堂上基本处于被动接受状态，课程知识的晦涩难懂和课堂气氛的沉闷，使学生学习很容易就丧失积极性、主动性，教学效率不高，结业考试成绩偏低。此外，由于受到总体教育学时计划安排，学校办学条件和经费欠缺导致的相关实验仪器设备短缺等的限制，开设的实验类型较少，大多属于验证性实验，即学生根据实验指导老师的讲解，按部就班操作即可得到实验结果，几乎不需要思考，因此学生对实验课的投入不够，缺乏兴趣。课堂所学知识不能在实验中得到加强和深化，丧失实验存在的意义。以上这些因素如不能正确处理，则势必降低整体教学质量。我结合多年教学经历和体会，针对教学现状暴露出的一些不足[3，4]，积极探索更加有效的教学模式，使学生理解并掌握课本基础知识的同时，更多地了解和把握本领域研究与发展动向。特提出见解如下：

1.着眼于整体，理清课程的整体脉络，突出重点。

首先，理清教学思路。本门课程具有信息量大，概念抽象多，涉及知识点广，理论性强，知识点琐碎等特点，如何使学生掌握《机械工程材料》课程内容，是目前教师面临的一个难题。教师必须把握本课程的主线，即以材料的成分、加工工艺、组织结构与性能之间的关系为主线，帮助学生理出知识脉络，明确课程分为几个部分，主要介绍哪几种材料，哪几种加工工艺等，使学生能整体把握课程学习目的、学习内容、学习要求和方法，做到杂而不乱。这项工作在本课程的绪论部分就应该完成。绪论课上得好坏，直接影响学生对这门课程学习兴趣的高低。为了激起学生的好奇心，绪论课上应着重介绍材料及成形技术发展的历史及最新动态，并结合生活中接触过的材料进行举例，使学生意识到材料不仅跟人们的日常生活息息相关，而且高科技的发展也离不开材料科学的发展。

其次，完善教学方法，突出重点。在日常分章节具体知识点教学当中，老师要充分理解教学大纲的要求，在授课过程中利用各种方法教会学生善于归纳、提取和浓缩知识要点，如对概念、材料种类、热处理工艺、材料性能等相近或相反不容易区分、识记、掌握的内容，可以通过类比法进行讲解。要善于将知识点模块化，便于学生掌握和理解，使学生认识到《机械工程材料》课程中的每种材料学习都有一个知识结构，那就是材料的成分、生产工艺、技术性质、国家和行业标准的规定、试验检测方法、应用。学习过程中，应有意识地提醒学生注意知识结构。这样经过前几种材料的讲授，学生基本就可以形成对知识结构体系的认识和把握能力。本课程信息量大，涉及知识点多，如果眉毛胡子一把抓，势必给学生的学习带来巨大负担。因此，在全面介绍的基础上，根据教学大纲和教学要求，对教学内容进行整合，以应用为核心，以实用、实际、实效为原则，大胆地删掉一些过时的、落后于本专业发展的旧的知识，引入材料科学的最新研究成果，及时地、有选择地补充最新技术标准、规范和规程，使教学内容处于动态优化过程中，做到详略得当、重点突出。

2.丰富教学手段和方法，培养学生兴趣。

教学效果在很大程度上取决于课堂教学。课堂教学效果的强弱，决定了教学质量的高低[1]。提高课堂教学质量的关键是激发学生兴趣，勾起他们的学习欲望，调动学生的学习主动性和积极性，促使他们生动活泼地学习。

首先，教学重心应该由以教师为中心转为以学生为中心，充分发挥学生的主观能动性，改变以往“满堂灌”的做法，使学生由被动接受知识变为主动获取知识，提高学生的自学能力。传统课堂讲授法和演示法均以教师为主，学生被动听讲，学生在课堂上自主学习时间不足，学习兴趣不浓厚，课堂气氛沉闷，上课易走神，实践证明课堂教学效果不佳。为了调动学生学习积极性，可以采用分小组学习方式，即将课堂学生按人数分成若干个学习小组，老师根据教学计划提出下节课的重点提纲和需要解决的问题，将这些问题分到各组，要求各小组学生课前解决。课上由各小组派代表讲解并相互提问，最后老师做总结，并对学生不能解决的问题进行解答。这种方法不但继承了传统课堂上提问法的优点，而且提高了课堂学习的效率，使学生参与进来，真正成为课堂的主人。

其次，老师在重难点讲解的过程中要引入大量实际案例或生动例子，能帮助学生理解抽象的概念和变化过程，吸引学生的注意力，加深对理论知识的认识，使枯燥的理论知识立体化，有利于学生对知识的记忆和存储。例如讲到热处理部分时，可以引入“鸟巢建造”的案例。介绍国家体育场用钢4.8万吨，使用焊接材料超过2000吨，整个工程没有一颗螺丝钉和铆钉，100%全焊钢结构，所有构件作用力全都由焊缝承担。分析焊接时的高温对焊缝附近的热影响区的微观组织的影响，从而联系所讲知识在其中的运用和体现。

最后，教师要充分运用现代多媒体技术，使之在课堂教学中发挥重要作用。多媒体图片、Flash动画等具有直观、生动、形象的特点，因此使用多媒体辅助教学是一种较为理想的现代化教学手段。一些微观、动态的变化过程及状态，采用传统的教学方法很难描述清楚。若采用动画进行动态演示，则可以形象生动地描述变化形态，效果直观、生动，学生容易记忆，容易理解，可提高课堂的可观赏性[5]。

3.结语

《机械工程材料》这门课程无论对于老师还是学生都是一个很大的挑战，如何在有限的课时内，使学生更加容易掌握大纲所要求的知识点，这是一个值得探讨的话题。在大纲的指引下，突破传统理念的束缚，不断变换教学方法，积极激发学生的学习兴趣，敢于创新，大胆地进行探索和实践，教学效果必定会得到强化。

参考文献：

[1]张建梅，云介平.加强教学改革，提高《机械工程材料》课堂教学质量[J].考试周刊，2011（5）.

[2]倪卫华，汪中厚.机械工程材料教学方法探讨[J].教育教学论坛，2015（9）.

[3]覃海英.机械工程材料课程建设与改革浅议[J].广西大学学报，2008（9）.

[4]张有强，罗树丽，周岭.机械工程材料课程教学探讨[J].中国现代教育装备，2013（3）.

[5]曹霞.机械工程材料课程教学方法探讨[J].中国现代教育装备，2014（11）.