《机械工程材料及成型基础》课程改革与探索

杨兴文 涂琴 李强

【摘 要】新工科建设对《机械工程材料及成型基础》课程提出了更高的要求，本文分析了课程目前的现状，并从教学理念、教学内容、教学方式、考核方式等方面改革进行了探索，以期通过该课程的改革，切实改变学生对本课程长期形成的“死记硬背”的偏见，使学生由传统的“被动式学习、书本式学习”向“主动式学习、快乐式学习”转变，让学生在课程的学习过程中实现知识和能力的双提升。

【关键词】教学理念；教学内容；翻转课堂；蓝墨云班课；考核方式

中图分类号： G434；R47-4 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）17-0091-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.17.044

【Abstract】The new engineering project puts forward higher requirements for the course of 《Mechanical Engineering Materials and Forming Foundation》，The article analyzes the current situation of the curriculum and explores reforms in teaching philosophy， teaching content， teaching methods， assessment methods.The long-standing “memory” prejudice of the course will be changed with a view to reforming this course， The concept of students has been transformed from traditional “passive learning， book-style learning” to “active learning， happy learning” Finally students can achieve a double improvement in knowledge and ability during the course of study.

【Key words】Teaching philosophy；Teaching content；Flip classroom；Moso teach；Assessment method

为适应现代工业发展的需要，2017年初教育部在复旦大学召开了综合性高校工程教育发展战略研讨会，达成了“新工科建设复旦共识”[1]。这标志着我国的工程教育已进入到新工科建设的新阶段。机械类学科作为综合性要求较高、包容性较强的学科代表，理所当然的成为了新学科专业建设的先期试点学科[2]。而《机械工程材料及成型基础》作为机械类专业学生的专业核心课程之一，该课程的教学内容及教学方式已无法满足新时代对现代机械类新工科大学生的培养要求，基于此，笔者以所在学校中原工学院《机械工程材料及成型基础》课程改革项目为例，对其新时期教学改革进行了研究与探索。

1 目前课程的现状

由于国内一直存在“重理论，轻实践，重设计，轻工艺”的思想[3]，再加上培养计划修订，《机械工程材料及成型基础》教学学时已从最初的170学时缩减至60学时直至现在的45学时。其中理论教学学时37学时，内容却涵盖了金属学、热处理工艺、金属材料、非金属材料及新型材料、材料成型方法基础等五门材料专业课核心知识；实验学时8学时，主要包括金属材料硬度实验、铁碳合金平衡组织观察、碳钢的热处理（综合实验）等三个验证性实验。课程的突出特點呈现“三多一少”[4]，即内容头绪多、原理规律多、概念定义多、理论计算少，故大多数学生学习时认为本课程枯燥、繁杂、抽象，学习兴趣不高；为完成教学任务，主要采用“填鸭式教学”，教学效果较差；教学过程中与工程实际应用联系不多；讲授时在常用金属材料性能及热处理“四把火”内容上用的学时较多，往往忽视了当前发展迅速的非金属材料、新型材料及新型工艺方法，教学内容已略显陈旧；学生在课堂上只限于被动接受知识，运用知识解决问题的能力严重缺乏。以上是课程学习过程中存在的现状，亟待解决。

2 教学理念的探索与改革

该课程为机械类专业学生的专业核心课程，绝大多数学生为获得好成绩多采用死记硬背的方式，导致对知识的掌握不求深度，知其然而不知其所以然，课程结束一段时间后几乎已没有印象。因此教学改革过程中首先要探索教学理念的改革，改变学生对该课程长期以来形成的“死记硬背”的偏见。在教学过程中，应更加注重学生工程意识、工程思维、创新意识的培养，适当淡化死记的知识。可将我校机械类学生参加的全国大学生工程训练综合能力大赛及全国大学生机械设计创新大赛（这两个比赛每两年举行一次，交替进行）与《机械工程材料及成型基础》课程相对接，从而激发学生的学习热情，在讲授过程中不再孤立的去传授课本知识，而是要去培养、考察学生在学习知识后对知识的实际应用能力。教学理念由教学生单纯性的知识向通过课程与比赛相结合的方式以提高学生的实际应用能力、工程意识、工程思维转变。以大学生工程训练综合能力大赛中无碳小车的选材问题为例，使学生带着问题去学习该课程，并在课程学习完成之后能很好的解决实际难题；学生在课程的学习过程中不仅获得专业知识的积累，更重要的是能够在脑海中逐渐的建立工程意识、工程思维、创新意识的思想。在平时的授课过程中更多的去引入与工程材料及成型相关的工程实例，来拓展学生的学习视野，再配合“翻转课堂”新的教学模式，启发学生形成自主学习，促使学生的学习模式由传统的“被动式学习、书本式学习”向“主动式学习、快乐式学习”转变。

3 改革传统的课程教学内容

《机械工程材料及成型基礎》课程内容的改革和调整已迫在眉睫，传统的教学内容以工程材料为主，其中金属材料及热处理工艺等知识所占比重极大，占整个课程的60%以上，而对非金属材料、高分子材料讲述较少，新型材料、新工艺等内容更是只字片语。但在实际的生产过程中，非金属材料、高分子材料的使用量在逐年增加，甚至在某些领域，金属制造的机械零件已完全被非金属材料、高分子材料所取代。因此教学内容需要及时调整，按照“实用为度”要求，修订教学大纲，删除某些对机械类学生来说比较抽象、难懂的金属学理论内容（如晶体结构、相等晦涩难懂理论知识，机械类学生了解即可）；删减金属材料、热处理工艺等内容的课时，弱化金属材料成分、元素作用讲解，突出对金属材料应用的讲授；适当的增加目前应用较多的无机非金属材料、高分子材料内容，安排4-6学时；在课时允许的前提下，注重新材料（碳纤维、复合材料、纳米材料）、新工艺（金属3D打印、激光加工）内容的讲授，安排3-4学时，使学生接触到当前最新、最前沿的材料、工艺技术，开阔学生视野，增加学生对课程的学习兴趣。改革延续多年的8个学时的实验教学，目前开设的三个实验均为验证性实验[5]，不能充分调动学生的积极性，激发其自主探索和创新的能力。考虑将实验改革为基本技能实验、综合实验、研究性实验三个层次，基本技能实验主要为硬度实验与铁碳合金组织观察，使学生对工程材料的力学性能及组织有基本了解；综合实验让学生从给定的零件中去选择某一零件，之后根据选择的零件去合理选材并制定其热处理工艺，提升学生选材用材的综合能力；研究性实验可以与教师在研的项目相结合，激发学生进行更深层次的学习和研究。

4 引进新的教学方式

教学方式的好坏直接关系到教学效果，但由于《机械工程材料及成型基础》课程性质所决定，教师普遍采用“满堂灌”的方式，教学手段也仅限于PPT讲解，甚至部分教师PPT中的动画部分都极少，全是晦涩难懂的专业文字或图表，学生普遍的反响较差。为解决这一问题，笔者建议利用先进的教学手段去优化教学方法，首先在讲授时要贯穿“材料成分-结构-组织-性能-应用-加工方法”主线，将孤立内容有机联系起来，让学生理解每节课之间是有很强的相互联系性，而非割裂的，只能死记硬背的；其次充分利用目前比较流行的慕课、蓝墨云班课等网络教学手段，开展“翻转课堂”新的教学模式[6-7]，前期对众多的慕课资源筛选，课前给学生布置网上学习的内容，课上准备相关问题让学生回答的方式来检验学生的学习质量，此种方式可有时间给学生们讲解更多的工程实例，大大增加课堂内容的丰富性和高效性；同时在讲授环节可开设3-4次翻转课堂讨论课，利用“蓝墨云班课”的头脑风暴功能开展，改变传统课堂教学“以教师为中心”的教学模式，形成以“学生为中心”，以生为本，以学为本，圆满的完成教学目标；例如在开展“工程材料应用”翻转课堂讨论时，可将每个班分四个组，两个小组讨论某一类金属材料应用时另外两个小组的学生作为观众和裁判，而教师只起到组织和总结的作用；此方式可激发学生课堂学习的主动性和兴趣，大大提高到了学生的参与度和学习热情，使得教学效果事半功倍。另外改革传统的PPT讲课方式，采用focusky软件制作详实生动高效的新课件，该软件可以实现PPT的3D无限旋转、缩放、移动的切换，让PPT的演示更出彩，抓住了学生的兴趣点，以期教学效果能有质的提升。

5 改革陈旧的考核方式

考核既是对学生学习效果的考核，也是对教师教学质量的检验，因此考核方式要具有科学性、客观性、多元性。传统的“一考定成绩”或者“平时成绩+期末成绩”多具有片面性，无法真实反应学生的学习水平和学习效果，笔者通过查阅众多的文献资料及结合实际的教学经验，考虑将学习成绩量化到学生学习的每个过程中，即考核方式由之前的平时成绩（30%）和期末考试成绩（70%）改革为平时课程作业成绩（10%）、课堂讨论成绩（10%）、网络成绩（慕课+蓝墨云班课，10%）、实验成绩（10%）、小论文（10%）及期末考试成绩（50%）综合评定。

6 结语

本次课程改革通过对其教学理念、教学内容、教学方式的探索，相信会给《机械工程材料及成型基础》这门课程的讲授带来新的生机和全新的教学及学习体验，这不仅仅需要教师对课程的改革付出巨大的努力，更需要学生的积极参与、有效的配合，尤其在教学内容的修订上，以及教学方式上引进的“慕课”及“蓝墨云班课”等翻转课堂新教学模式的大胆尝试是否能取得预期效果，真正的点燃学生的学习热情，提高学生工程实际应用能力，还需要经过实践长期的检验。

【参考文献】

[1]周崇松，刘卉，何笃贵，等.新工科背景下《计算机在专业中的应用》课程教学改革实践[J].山东化工，2017，46（16）：180-180.

[2]罗洪峰，史留勇，林茂.机械工程材料教学创新与改革[J].教育教学论坛，2017（4）：143-144.

[3]黄根哲，朱振华，于化东，等.大工程背景下工程材料与机械制造基础系列课程存在的主要问题和解决方案[J].教育教学论坛，2016（32）：216-218.

[4]凌静.机械工程材料课程教学的几点思考[J].宿州学院学报，2013，28（6）：121-124.

[5]曾美琴，陈灵，邹敢锋，等.《机械工程材料综合实验课》的教学改革及实践[J].北京大学学报（哲学社会科学版）， 2007，Vol.44（s2）：101-103.

[6]谭春兰.基于蓝墨云班课的翻转课堂教学改革实践[J].物流工程与管理，2016，38（6）：219-220.

[7]李波，张从阳，王文浩，等.基于慕课背景下混合教学模式研究与探索—以《机械工程材料》课程为例[J].教育教学论坛，2017（15）：180-181.