《先进金属材料制备技术》课程教学的改革与实践

马国俊　李戬　段君元　高莉　刘文宁

摘要：结合金属材料在制备过程中的不同特点，系统研究分析了先进材料制备技术这门课程在目前的教学过程中所存在的相关问题，也提出了具体的改进措施和解决办法，并结合实际实验条件、研究背景等探讨了《先进金属材料制备技术》课程教学方法和手段。

关键词：金属材料制备技术；课程；教学方法

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）30-0108-02

在当今科技高速发展的时代，金属材料的制备技术也是日新月异。对于日常生活中常用的金属材料而言，通过不同方式的制备技术得到我们所需的各种样品件、材料件极大程度上满足了我们的日常所需、工业所需，因此对制备技术的发展、过程了解至关重要[1-2]。而要了解这些技术就需要了解整体流程，包括制备、材料的成分、性能、后期的加工以及相应的机理等内容。因此《先进金属材料制备技术》课程是一门将金属材料科学与机械制造相结合的新兴课程，是一门综合了材料成型、分析测试技术、制图、物理化学等的交叉学科。学生不仅仅要了解制备工艺本身，而且更加要注重材料的本质、结构和其特性，如结构材料件是钢件、合金件、非晶材料件等，从而进一步明确不同的实际应用背景和范围，提高学生对材料件加工后的失效及安全风险方面的预测能力[3]。这种技术的先进性对引领者制造产业领域的高速发展，也起着至关重要的作用。最新制备产业的飞速向前也同时给我们金属材料制备技术的发展提供了非常好的平台，但与此同时伴随而来的还有压力，进一步地对大学中这门课程的教学也就提出了相比以往更高的指标。培养出具有高竞争能力和创新精神的复合型高素质专业人才的关键取决于提高先进金属材料制备技术课程教学质量，因此在该项课程的教学改革措施显得尤为重要。

一、教学过程注重知识的来源

在人类长期的科学知识的积累下，尤其是伴随着数学知识的发展与完善，通过进行严谨的数学分析以及大量的科学实验，金属材料制备理论得到了大量的积累与完善，知识框架得以建立。先进金属材料制备技术在授课的过程中教师应该以培养学生兴趣为主，通过对知识产生的背景与源头以及发展过程的演变让学生明确金属材料生产制备的整个发展历程。特别是针对初期的制备技术中，研究人员、技术人员是如何针对难点问题有效地进行措施的改进并实现材料制备及成型等問题对学生进行适当的讲授，让学生的求知心理更加强烈，使其对这门课程中不同制备技术的源头期望得到更进一步的了解和认识。基于这一点，开始讲授相应的一些制备知识背景，科学家们在研究制备过程中遇到的难点以及如何解决问题并应用于实际的情况。这样学生在学习经典理论的时候，对理论提出时的历史背景及原因更为了解，对概念的内涵有质的把握，同时推广概念也能达到学以致用的目的。研究生在了解学习制备技术的理论知识时，能够以一种更为积极的心态，带有好奇的心理，结合一种放松的状态去接触所要学习的知识，从而保证学习效率的大幅度提高，同时也增加他们学习工科知识的自信心，体会到优秀科学家的思想品质，能够进一步激发学生对知识的渴求以及科研素质的培养。此外教师也要加强对自身的要求，做到能够具有非常深厚的专业背景，并在给学生讲解的时候进行有效的引导，避免乏味的陈词滥调式的称述，将课程内容、课程背景向着趣味化的方向引导。在这方面，可以适当举例，如古时候铜车马使用的制备方式等，结合我们国家金属材料制备技术快速发展的实际现状来让学生感同身受地认识了解我国制备技术发展到今天的水平和技术层次[4]。

二、授课中多媒体教学方式的应用

课程教授目前离不开多媒体的教学，因为这种方式更为简洁，更为直观，学生掌握了解内容的速度也更加快捷，尤其针对教科书中具有一定难度的部分，学生看到的东西也更为直观，包括不同类型的制备技术流程图，先进的制备技术视频资料，最新文献中制备技术的图像解析等等，从而使得学生对不同的制备工艺、技术能够达到一个三维的立体的认识和了解。具体而言，使用这些方式进行课堂教学时需要考虑到以下几方面的内容：首先在讲授理论基础的同时，及时地配套演示一些因为制备技术方面的问题而引发相关事故，或者利用相关模拟软件展示制备的材料发生疲劳断裂、脆性断裂的状态，使得学生明白安全的重要性，进而对制备材料保持一个谨慎严肃的态度；其次，结合实验室现有的制备设备，让学生自行发现金属制备过程中需要运用到的制备技术；再者，讲授知识的过程中，让抽象的空间问题在视觉上更为生动形象、更为直观，学生看到基本上能够结合基础知识做到明确的了解和认识[5]。除了以上因素之外，教师本身的影响因素也是很关键的，这里关键点就是教师的引导，循循善诱，把抽象的理论基础知识形象化，一方面促进学生对相应知识点的了解，一方面激发同学们对知识的认识能力。

三、实践性教学

目前，学院具备制备金属材料常用的制备设备，包括真空熔炼炉、粉末热挤压设备、轧机、上百吨的挤压机以及各种热处理炉。这些设备极大地便利了我们这门课程的教学。利用真空熔炼炉让学生了解常规的熔融浇铸法，并针对不同的浇铸模具，包括砂型、金属型模具浇铸后的材料进行探究性讲解，让学生明确两种不同浇铸方式带来的差异，通过进一步金属材料样品的大变形技术，来了解后期的后期加工技术带来的变化和使用这种方式的重要性。此外，区别于浇铸方式，针对粉末冶金的方式及其带来的特点也进行明确的讲授，这其中就包括球磨工艺、烧结工艺、热挤压等工艺流程的讲解，这样的讲授外加理论知识的灌输，学生将能够有效地结合理论的基础知识以及实践性的样品制备得到自己所需的经验和知识点，而对老师本身授课经验、知识点的讲解能力也是一种帮助。

四、学生实际操作制备能力的培养

金属材料制备技术是针对研究生的授课，因此区别于本科生课程的最大一点在于，让学生要初步具备个人的实际制备加工材料的能力。因此，针对不同学生的研究方向，结合金工实习车间的车铣刨磨设备，对浇铸成型的样品，粉末冶金热挤压制备得到的样品等，鼓励学生去做一些相对简单、安全系数高的初级加工，并针对材料的特点进行打磨、金相等的观察分析，进一步了解制备所得材料的微观组织，采用万能试验机个人进行力学性能测试的能力，并使学生明确微观组织结构、宏观的力学性能之间的关系。这一些方式的改进和使用，都会有效地促进学生对这门课程的了解和认识能力，从而从各个角度深化先进材料制备技术的实际认识度。

结束语：

先进金属材料制备技术的这种探究性教学、实践性教学不仅仅是对研究生的培养，更注重的也是教师本身的能力的提高。因此，作为教师本身而言，个人除了要掌握教材本身的内容外，更多要注重的是通过新的文献、高水平高层次的文献去了解明确一些最新的最先进的实际制备技术，更新并扩充自己的知识面。

参考文献：

[1]曾燕屏，刘国权，王浩，黄鹏.金属材料及热处理研究型实验教学模式构建与实施[J].中国冶金教育，2014，（1）：45-50.

[2]代凯，王中辽，吕佳丽，耿磊，朱光平.材料制备及合成实验方法在高校材料类专业中教学应用研究[J].淮北职业技术学院学报，2017，（02）：23-27

[3]刘金刚.基于科教融合的研究生“材料制备化学”课程建设探讨[J].亚太教育，2016，（32）：26-31.

[4]“特种材料制备与应用技术”实验室[J].沈阳师范大学学报：自然科学版，2010，（03）：35-38.

[5]城环所在抗污染膜材料制备方面取得新进展[J].硅酸盐通报，2012，（02）：67-70.