汽车类专业《工程材料》教学方法探索

李敏　杨慧　韩敬华

摘要：针对《工程材料》具有概念性强、实践性强、连贯性强及抽象性强等课程特点，尤其授课对象为汽车类各专业学生时其课程特点尤为突出。本文以充分调动学生积极性为目的，以改变传统的枯燥授课方式为途径，结合作者教学经验从团队合作式教学、多媒体教学、学生参与教学、案例驱动式教学及感情交流等方面进行了教学方法改革。实践结果表明，该教学方式能够充分调动学生学习的积极性，鼓励学生参与到课堂教学过程中来，培养了学生自学能力及独立思考能力，提高了教学效果。

关键词：工程材料；教学方法；案例驱动式；教学改革

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）04-0177-02

《工程材料》是我校机械类、材料类及汽车类各专业必修的一门专业基础课，本课程要求学生获得有关工程材料的基本理论和基础知识，掌握常用工程材料成分—组织—性能—工艺之间的一般规律；并具有根据机械零件的服役和失效形式，合理选用工程材料的初步能力，根据实际生产需要确定热处理工艺的能力[1]。它既是引导机械类和近机类专业学生进入专业领域、掌握基本原理的理论课程，也是培养学生具有自学能力、独立分析能力的综合训练课程[2]。《工程材料》传统的教学方式多是由课堂讲授和基础实验组成，由于其内容多而抽象且具有较强的理论性，学生的实践感知少，因而教学效果不是很理想。根据汽车类专业特点及对学生能力培养要求，对课程中材料晶体结构、材料组织与性能之间关系机理等理论性知识要求较低，但是对于材料分类及选材并根据应用制定相应的热处理工艺要求较高。在短短的32学时课程学习过程中不能充分了解工程材料与本专业的关系，甚至意识不到工程材料在汽车领域的重要性。学生普遍认为这门课太过抽象，难以理解，学习时枯燥乏味，是一门较难的课程，学习积极性较低。针对教学过程中存在的问题，为充分调动学生学习的积极性和课堂参与性，在传统授课基础上采用团队案例驱动式教学、合作式教学、多媒体教学、学生参与教学及感情交流等多种教学方式，收到了较好的教学效果。

一、案例驱动式教学

针对授课学生年级较低，专业知识掌握较少，对于初步接触专业基础课学生学习积极性不高等特点，在教学的过程中引入案例式教学。包括案例问题、案例引入、案例所涉及的课程内容、案例分析等四部分。案例主要来自汽车各结构用常规材料选材和热处理工艺制定、汽车工业转型中新材料的助力作用及环保材料在汽车绿色制造中的应用。在课程安排的后半部分，在学生对基本知识有了初步掌握的基础上引入车用新型材料前沿，如新型镁合金材料或碳纤维及其前沿复合材料等。每一个案例问题首先提出一个工程或实际生活中所常见的问题，引入部分则指出案例问题所含的核心内容，引入部分后面的内容则是解决案例问题所需的工程材料的知识。举例如下。

案例：汽车半轴选材及制定相应的热处理工艺，如图1所示。

选材：优质碳素结构钢，如45钢。

热处理工艺：毛坯件—锻造—预备热处理—粗加工—最终热处理—精加工。

案例分析：汽车半轴也叫驱动桥。半轴是差速器与驱动轮之间传递扭矩的实心轴，其内端一般通过花键与半轴齿轮连接，外端与轮毂连接。其支承结构简单、成本低，因而被广泛用于反力弯矩较小的各类轿车上。因此在选材上一般选用常用的性价比较高的优质碳素结构钢，如45钢。根据汽车半轴的作用及其对性能特点的要求，在预备热处理工序中选用正火处理以保证较高的强度及良好的切削加工性能，最终热处理选择轴类常用的热处理工艺调质（淬火+高温回火）处理，以保证其具有优良的综合力学性能。

通过此案例学习，能够让学生在充分掌握汽车半轴工作原理的基础上，学习如何选材，根据其力学性能要求掌握热处理工艺的制定。案例式教学同样对教师提出了更高的要求，教师在课前应做好周详的准备，必须明确教学目标。课堂设计要科学严谨，使课堂教学紧紧围绕主题，并要注意启发学生思维，起到激发学生兴趣，引导学生掌握较为全面的知识量，调动学生学习积极性。

二、团队合作式教学

《工程材料》作为汽车类专业必修的一门重要专业基础课，在我校授课年级主要为大一下学期，是引导其进入专业领域、掌握基本原理的理论课程，也是培养学生具有自学能力、独立分析能力的综合训练课程。只依靠授课教师“讲课”是远远不够的，需要精心设计課堂，实现学生的积极参与。经过课题组多年的教学及实践经验，团队合作式教学方式具有良好的教学效果。即授课时将学生自由组合成若干个学习小组，推选自己的组长，并给自己的团队起名字。上课采用小组竞赛积分制，任何有利于课程学习的行为表现都可以积分，并精心设计许多教学环节，学生自己动手制作教具，主动设置学习问题，讨论交流学习心得，设定短期以及长远的目标。实践下来可培养学生的学习兴趣，有利于培养学生团队合作能力及能够在交叉学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色。

三、多媒体教学

多媒体教学能够将较为抽象的理论知识以视频或动画模拟的形式形象生动地表达出来。在本课程中，诸如原子排列方式、合金中相的分布、微观组织形貌等内容只依靠教师以“讲课”的形式教授，学生理解较为困难。以某种常见合金为载体，将电镜下观察到的相组成、分布及微观组织形貌以多媒体形式直观展现出来，可以大大减小知识的难度，加深印象，增强记忆。例如，金属塑性变形章节讲解中，对于塑性变形过程中位错的移动同学们觉得非常抽象，运用多媒体可以将实际的位错运动以动画模拟形式展现，使这一非常难以想象的抽象概念生动化，并将单调、呆板的讲解趣味化、灵活化，有利于同学们理解。

四、学生参与式教学

教学是一个学生和老师互动的双边过程，学生参与到教学中来能够有效提高学习兴趣。本课程分为金属材料的机械性能、金属学、热处理原理及工艺、工程材料及材料选择五部分。在每一部分内容中以“项目式”形式设置关于材料与汽车关系的问题，在授课过程中预留出10-15分钟时间让学生站到讲台上针对此项目讲解。学生为了能够清晰、准确地表达自己的观点，阐述自己的见解，需要对所学知识加以理解、分析、归纳、综合，并将其应用到所学专业之中。由于学生所学专业知识较少，就需要在讲好每一个项目的基础上翻阅较多的参考资料，以充实他们的知识面。在其学习工程材料及查阅参考文献的同时，思维活动总是处在积极活跃及思考全面的状态，有利于提高学生的思维能力和学习的积极性；另外，由于我校为师范类院校，学生毕业后大部分是到各类高校、高职、中职学校当教师，要求学生具有一定的口才，能给其他人讲清楚自己要表达的内容。通过学生参与式教学，在培养学生掌握理论知识的基础上尽可能地培养学生的师范性。

五、感情交流

为了营造良好的课堂氛围，建立相互信任的师生关系，需要师生间多进行课上、课间及课外的情感交流。大学一年级正处于专业迷茫期，师生间良好及活跃的课堂氛围对于构建学习兴趣和产生学习动机具有积极的促进作用。作者在第一节绪论课时以工程材料种类进行分类，将汽车进行分割，邀请同学以自己专业为基准对汽车进行介绍，进而进入到工程材料这门课的主题。除此之外，利用课间走入学生之中，聊大家感兴趣的话题，比如：为什么选择自己的专业、考研问题、最新上市的车型、汽车用的先进材料等，通过交流能够营造良好的师生关系，使学生对本课程甚至自己所学专业有一定的了解，有利于促进课堂教学的活跃性，提高教学效果。

六、总结

针对汽车类专业特点，在传统的授课方式基础上综合采用案例驱动式教学、团队合作式教学、多媒体教学、学生参与式教学及感情交流等教学方式，使授课效果生动形象，清晰易懂，能吸引学生的注意力，培养学生的学习兴趣，取得良好的教学效果，提高了教学质量。

参考文献：

[1]戴枝荣，张明远.工程材料[M].北京：高等教育出版社，2014.

[2]王章忠，张祖凤.《工程材料》课程的改革与实践[J].大学教育科学，2004，（1）：57-59.endprint