材料连接导论课程的实践与思考

汉晶 林健 郭福

摘要：本文在材料连接导论课程教学实践的基础上，提出了具体的教学建议：明确教学目标，因材施教，授人以渔；让课堂变得生动有趣，激发学生的学习兴趣；理论结合实际，重视实践教学；采取灵活多样的考试形式，注重中间环节的考评。

关键词：材料连接导论；教学实践；教学建议

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）18-0228-02

目前，社会对复合型人才的需求日益增加，大学公共选修课是各高校为了适应这一需求，在充分考虑学生兴趣爱好的前提下，学生自主选择，教师集中授课的一种教学方式，是各专业必修课的有益补充和拓展[1]。北京工业大学的材料连接导论课程是材料科学与工程学院为全校本科生开设的一门校选课，每学年秋季学期授课，已开设八年之久。课程内容丰富有趣，主要采用多媒体授课的方式，适当结合实验教学。通过本课程的学习，学生可以了解材料连接技术与工艺的基本内容以及相关的具体应用实例，认识到材料连接在实际生活中无处不在，有效提升学生的材料素养，激发学生对材料科学的兴趣，同时，有效提升学生的实践操作能力，引导学生独立思考和分析解决问题。为此，结合2017—1018学年第一学期材料连接导论课程的教学实践，深入思考，总结经验。

一、因材施教，授人以渔

教师需要明确授课对象，2017—2018学年第一学期选修本课程的各年级本科生共25人次，其中三人为材料科学与工程专业的学生，其余为非材料相关专业的学生。可见，大部分学生材料专业基础知识相对薄弱，因此帮助学生理清课程思路就显得尤为重要了，课程主要分为材料和材料连接方法两大部分，其中，材料部分包括材料的支柱和先导作用、从元素周期表认识材料、钢铁材料、微电子领域的材料四部分，材料的连接方法及其原理部分包括机械连接、胶接和焊接。机械连接部分主要介绍螺栓连接和铆接，胶接部分主要介绍了胶粘剂和涂料，焊接部分主要介绍了固相焊接、熔化焊和钎焊。

教师要引导学生去思考，在授课过程中让学生逐渐认识到，材料的连接方法是在不断发展的，早期的金属塔结构都是铆接的，早期的钢框架结构的高层建筑也是铆接的，后来才逐渐改为更为廉价可靠的焊接。有的时候不是某些連接方法做不了，而是要选择最佳的连接方法，达到最佳的效果。材料也是在不断发展的，我们可以引导学生想象一个世界，那里最高可以居住的建筑只有30米，最长的桥梁只有100米，想象一个没有汽车、火车或者钻油井的世界，那就是一个没有钢铁的世界。可见，表面上司空见惯的、习以为常的东西，例如：摩天大楼、桥梁、汽车、高铁，大家体验这些激动人心的创意，享受这些现代化成果的同时，是否想到这其中有大量的材料问题，有大量材料高新技术的问题，创新也必须在这个方向上着眼，无论材料还是工艺，存在大量创新的课题。教师可以通过引导学生独立思考，提高学生的逻辑思维能力和综合素质。

二、使课堂生动有趣，激发学生的学习兴趣

课堂上遇到问题，教师要与学生互动，鼓励学生表达看法。例如，材料的支柱和先导作用包括以下四个方面：（1）材料的定义、分类和选材标准；（2）材料的作用：材料是社会进步的标志，人类文明的根基，产业的基础，创新的源泉，国家核心竞争力的体现；（3）材料科学与工程学科的定义和学科特点，这里涉及到“材料科学与工程四要素”这一重点概念；（4）材料和创新的关系。

教师在讲解材料的第一个作用——材料是人类社会进步的标志的过程中，提出问题：从旧石器时代到新石器时代、陶器时代、青铜器时代、铁器时代，都是以材料为这个时代命名，这说明了什么问题？说明材料在人类社会进步过程中具有标志性的作用。比如说，什么是旧石器时代？什么是新石器时代？标志分别是什么？大概的分界线在什么年代？所谓新石器时代，就是经过人类有目的做的加工的石器，出现了这种石器，人类就进入了新石器时代。在讲解新石器时代的过程中列举了收藏于浙江省博物馆的河姆渡文化石斧、河姆渡文化骨针、良渚文化神人兽面纹玉钺、良渚出土玉琮王等著名文物，并指出它们的区别与联系，引发学生的独立思考，激发了学生的学习兴趣。

教师在介绍陶器时代时指出：陶器在人类文明进步过程中的作用非同小可，陶器是人类第一次按照意愿靠自然的原料加工出来的一种物件，并引导学生想象：一次大雨过后，古人在泥地里走出很多脚印，然后发生了一场山火，古人发现泥脚印可以盛水，这应该就是陶器时代最早的开始。而出土文物中的陶器很多，包括收藏于陕西历史博物馆的秦彩绘跪射俑和三彩载乐骆驼俑，收藏于哈佛大学博物馆的唐朝彩塑供养菩萨，收藏于中国国家博物馆的唐代陶骆驼载乐舞三彩俑。通过将课程内容与材料连接的应用实例相结合，使课堂变得生动有趣，有效地提高了学生的学习兴趣和积极性。

三、理论结合实际，重视实践教学

教师在授课过程中要重视理论结合实际。例如，将钎焊理论与半导体器件的实际应用相结合，深入浅出，引导学生认识到：硅材料是90%以上半导体器件的基础，而硅材料来源于本身并不起眼的二氧化硅，由此，通过理论与实例的结合，自然而然地得出了结论：材料科学与工程可以点石成金，化腐朽为神奇。

教师讲解隐形无人驾驶机部分，让学生明确飞机本身离不开复合材料、半导体材料、高精度GPS模块和大容量电池等。而美国“福特号”航母采用的“全天候电子助降系统”弹射并且降落无人驾驶机的过程除了电磁弹射技术以外，还应用到了一系列尖端科技：高精度雷达技术、电子计算机技术、遥测导航技术、微波通讯技术和微电子技术等。通过理论与实际的结合，引发了学生的兴趣，加深了学生对知识的理解。

四、采取灵活多样的考试形式，注重中间环节考评

考试的形式不拘泥于闭卷考试或上交大作业，更加侧重中间环节的考评，将25名学生分成5个小组，针对不同专题进行分组讨论。本学期的5个议题分别为：（1）试指出“剑桥桥梁进步史”中每种代表性桥梁所使用的材料和连接方法；（2）试从材料角度解释“9·11”世贸大厦垮塌事件和“3·11”福岛核电站事故；（3）试将材料科学与工程四面体应用于布加迪奇戎汽车；（4）试论述“新材料是国家核心竞争力的体现”；（5）试论述“材料是文明社会进步的标志”，并说明材料如何伴随人类走过漫长的岁月。5个议题涵盖了材料连接导论课程的各个方面，要求学生把学到的材料连接知识融会贯通，使学生有针对性地开展阅读活动，活学活用，学以致用，同时，也提高了学生的协同合作能力、逻辑思维能力以及综合素质。另外，教师在分组的过程中格外注意将相同专业、相同年级的学生分到不同小组，有效避免了相同专业、相同年级学生思路和思维方式的一致性。此外，教师在课程伊始便给全部学生提供了课程整个学期的日程表，包括何时进行分组讨论，何时进行课堂讨论，何时进行口试。使课程档案的作用不仅仅局限于教务处的检查，还能有效帮助学生了解课程进度。

五、结语

在材料连接导论课程的教学实践基础上，结合课程的教学大纲，针对课程内容和授课方式提出了具体的教学建议：教师要明确教学目标，因材施教，授人以渔；让课堂变得生动有趣，激发学生的学习兴趣；理论结合实际，重视实践教学；采取灵活多样的考试形式，期末考试不拘泥于闭卷考试，注重中间环节的考评。学生在收获知识的同时，其思维变得更为发散，想象力变得更为丰富，独立思考和分析解决问题的能力得到大幅提高，并取得了良好的教学效果。

参考文献：

[1]梁兴连，操良平，罗江华.在线讨论变革高校公选课学习模式的实证研究[J].现代教育管理，2016，（7）：99-103.