应用型本科《机械工程材料与热加工工艺》课程教学改革探索

孙文芳

【摘 要】随着高等院校教育理念的转化，对应用型本科教育教学提出了新的要求，各应用型高校课程的教学过程也在发生改变，通过培养学生兴趣、提高实践能力为目的的各种考核方式改革应运而生。本文通过分析影响机械工程材料与加工工艺课程考核方式改革的因素，建立较为完善的课程考核方式改革方案，以达到学生积极、主动学习的目的。通过对教学方法以及评价环节等方面进行改革，达到所需目的。

【关键字】机械工程材料;热加工;教学改革;应用型

中图分类号： G642 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）03-0076-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.03.030

1 机械工程材料与热加工工艺课程的重要地位

《机械工程材料与热加工工艺》是面向机械设计制造及其自动化专业开设的专业基础课。该课程主要包括两大内容，即机械工程材料、热加工工艺。机械工程材料部分主要以介绍机械材料属性及选材，是保证零件质量的基础;热加工部分以介绍材料处理为主，是实现零件使用性能的关键手段。该课程从工程材料的基础理论知识入手，使学生充分掌握工程材料的物理、化学等属性，充分运用热加工与材料属性之间的关系，达到综合运用所学理论知识，解决生产中从零件使用条件分析到零件合理选材并经过热处理过程达到合格零件生产的目的。在工科院校机械类专业的课程设置中，该课程属于专业基础课，是培养应用型机械类专业人才分析零件失效、零件选材及工艺处理的必修课程。

2 机械工程材料与热加工工艺课程学习的困难

《机械工程材料与热加工工艺》课程所涵盖的内容较多、理论性很强，大多为抽象的传统的教学方式主要是以灌输式为主，老师讲，学生听，课堂气氛沉闷，教学效果差。

机械工程材料与热加工工艺主要分为四个模块：一是机械工程材料的属性、组织结构方面知识;二是常用的机械工程材料在生产生活中的应用;三是机械材料失效分析及材料选用的知识;四是机械工程材料的热处理方面知识四个模块。这四个模块涉及的内容比较抽象，比其他机械结构等方面的知识难理解，学习起来有一定的困难。

该课程各章节的知识面较广，材料部分的名词较多，热加工的工艺方法也较多，若只是死记硬背无法深刻了解材料的性能和成形的具体过程，不但记忆起来困难，等到具体操作时，更无法合理的进行选材，以至于理论与实践相脱节。可见这门课程对于理论和实践两个体系都有很高的要求。

3 机械工程材料与热加工工艺课程的考核现状

机械工程材料与热加工工艺课程现阶段的考核考核方式以闭卷考核为主，闭卷考试以试卷命题，考核成绩作为考核之一，另一部分为考核平时成绩。具体考核成绩评定办法如下：

课程考核成绩：平时成绩考核（30%）+期末考核成绩（70%）。

《机械工程材料与热加工工艺》课程中需要掌握的內容，具有以下特点：

（1）内容涉及内容比较多，主要包括金属材料（有色金属、黑色金属）、非金属材料（塑料、陶瓷、复合材料等）、加工工艺（铸、锻、焊等工艺）。

（2）理论计算少，课程中多为原理规律和定义。学生备考多采取死记硬背，并且采取这种方式考核的分数难以体现学生的应用能力，无法达到学以致用培养学生实践能力的目的，这也违背了学习该门课程的初衷。

多所学校的《机械工程材料与热加工工艺》课程都在进行课程改革，但是该课程的整体建设水平和质量还没有较为明显的提高，可以考虑从考核方式方法上做进一步改进，以提高应用能力。

4 考核方式改革分析

课程建设和课程改革在发展的过程中主要包括多种形式的改革，有教学理念的革新，教学模式上的创新，教学体系的改革规划，教学手段和方法改革，考核方式改革等，这些改革思路是相互关联的，考核方式改革的方案制定也必须考虑这些之间的衔接性。而这些改革形式中对考核方式改革最为影响的部分则是教学内容，教学模式和手段，教学环节设计。因为首先教学内容的改革，直接决定考核中知识点的分布，教学模式则是在教学环节中调动学生情趣的关键手段，这也决定着学生是否愿意并且对这门课感兴趣。教学环节的设计，是决定在整个课程建设中是否能够加入一些其他形式小内容，而这些新设计的教学环节都可以作为课程考核的组成形式。所以确定合理的考核方式改革方案，需要考虑以上关键因素，从而形成确实可行并有效的改革体系，而不是各方面相互脱离，凭空想象的进行的考核改革。

其次，有关材料类的创新设计较少。当今社会，国家提倡“大众创业，万众创新”，学校作为安徽省高水平应用型大学建设单位，近年来大力鼓励全校师生科技创新创业活动，包括大学生创新创业竞赛、大学生电子设计竞赛、智能车竞赛、互联网+竞赛和计算机成图技术大赛等。而在各种科技创新活动中，材料类设计偏少，在教学中，我们可以把本课程与机械制造课程联系起来，布置设计零件生产工艺过程的任务，学生通过此设计充分掌握零件从选材到机械加工再到热处理的过程，并鼓励能完成零件作品，从而提高学生的动手能力，培养创新思维。

5 机械工程材料与热加工工艺课程改革方案

5.1 合理规划教学内容，制定相应的教学计划，建立一个完整的教学体系

为提高教学质量，增强学生学习的兴趣，建立新的在教学体系，重新修订了机械工程材料的教学计划安排，在学时分配上对理论和实践环节做了重新的安排。把原来的8学时实验穿插到金工实习中去，在金工实习中安排一周让大家提前了解热处理和热加工（铸、锻、焊）的相关内容，为将要学习的《机械工程材料与热加工工艺》课程做准备工作;另外，一个完整机械产品的加工应该包括以下步骤：选材-毛坯成形-机械加工-热处理-装配等（热处理穿插在机械加工过程中），而机械加工在《制造技术基础》课程中具体介绍，因此在学习完这两门课之后安排3周的课程设计，该课程设计将这两门课知识结合起来，制订一个完整产品生产的工艺规程，这样也完成了零件完整生产的新的教学体系的建立，具体教学体系安排如表1所示：

5.2 在上述教学体系的建立之上，采用“任务驱动法”教学

结合我校遵循“应用能力培养为先、理论服务于实践”的原则，在《机械工程材料与热加工工艺》课程中采用“任务驱动法”的教学模式，通过改革激发学生的自主学习兴趣，培养发现问题、分析问题、解决问题的能力。将课程中的理论知识与实践能力结合起来，进一步满足应用型人才培养的需要。

考虑前面分析的《机械工程材料及热加工工艺》课程内容复杂繁琐、推理性内容少、缺少实践能力培养的特点，给学生的课程学习带来了诸多困难，主要体现在由于内容枯燥无味，需要记忆的内容太多，学生死记硬背，不能熟练应用，考试时成绩尚可，一旦考试结束后知识点全部遗忘。大多数院校机械类专业在开设此门课程的时候依然采用传统的教学模式，多为填鸭式教学方法，或只是单纯的对考核方式进行考核，不考虑辅助教学内容及教学方法的改革。考核方式改革辅助以教学内容和教学方法的改革可采用“任务驱动法”来完成合理考核。“任务驱动”主要以任务为主线、教师为主导、学生为主体，而具体的体现如下：

（1）任务导入   根据课程大纲要求，通过实例导入，提出任务。选择一个与当前知识点或者学习要点密切相关的问题作为学习的中心，学生根据这个学习中心找出亟待解决的问题，并设法找到解决问题的思路及解决方案，引导学生主动学习，并在解决问题的过程中掌握相关知识。

（2）教师主导   找到合适的案例用以掌握知识点，在结合实例解决问题的过程中，教师担任的主要任务是讲授相关的知识，并在学生遇到问题时提供解决问题的线索。

（3）学生主体   学生根据任务及已知知识点，通过自主学习或协作学习的方法获取解决问题的有关信息，再通过教师引导，验证问题的正确性或者纠正解决问题的方法，最终获得正确的解决方案，并掌握新的知识点。

5.3 采用任务驱动教学与启发式教学相结合

任务驱动教学法的实施必须辅助以启发式教学，启发式教学的核心是启发学生的思维，出发点自然从学生出发，教师在教学的过程中根据课程大纲要求，凝练知识点。课程内容的讲解，多以问题开始，问题的提出需要紧密贴合知识点。比如在讲到金属材料时，可以引导学生回顾工程训练中遇到的金属材料，先抛出问题让学生思考，钳工操作时加工的圆钢是什么材料？此材料为什么可以使用的锯条和锉刀直接加工？加工出来的锤子是否可以直接使用？为什么？引发学生的思考，并根据问题考虑各 零件的材料。圆钢是低碳钢，低碳钢硬度较低，可以使用硬度较高的锯条和锉刀进行加工，通过钳工加工的锤子硬度较低需要通过热处理才能使用，而锯条和锉刀的材料是都是碳素工具钢，一个是T10，另一个是T12，但是T10和T12虽都是工具钢，又有何不同？随着一个个问题的提出和解决，使學生的思维更加活跃，枯燥的课程内容也更易掌握。因此，教师在上课之前设计启发式问题就成为较为重要的一个环节，它决定着课程是否能顺利开展及课程教学的实际效果。

5.4 考核方式的具体改革实施

综上所述，我们已经结合课程考核中的重要影响因素制定了相关内容的改革措施实施，接下来，我们把重点内容放在考核方式的改革落实上。

（1）改进考核的组成结构

随着新的教学方法的改革应用于实践当中，该课程的考核方式应进行了相应的调整。第一，我们在相应的章节后面都设置了练习题，随堂进行测试，并把测试的成绩纳入期末总成绩，也可以考查学生对相应知识点的掌握情况;第二，在主要内容学习结束后，让学生根据所学内容，结合相关知识，广泛阅读资料，自由命题，自主创新案例设计，独立设计案例内容，撰写一篇与工程材料及热加工工艺相关的论文。具体考核内容及比例如下图1所示：

在改革后的考核方案中，我们加大了学生自主创新设计比例的成绩，增强学生自主学习的兴趣，充分体现“应用型”的教学理念;同时也可以一定程度上减轻传统的期末考试前临时抱佛脚、考前背一背的现象。

（2）改变期末考试中理论题型的分布

在机械工程材料与热加工工艺的课程考核改革中，根据前期对课程内容的整合情况，我们对期末考试中试卷的题型和相应的比例做了适当的调整，降低客观题固定答案的比重，利于学生发挥自主学习及解决问题的能力，可以适当的提高学生的卷面得分率。具体的题型改革和比重如图2所示：

（3）加大过程考核，提高学生学习的主动性

为改善目前这种考前突击的临时抱佛脚的备考模式，在课程的学习中，加强过程考核。针对每一章节或者每两章的学习重点，做好章节考核。并将学生分配小组，根据课程重点给学生布置讨论课题，学生以小组为单位进行课下讨论，并提交讨论结果材料，学生通过共同协作，获取相关分数，并将考核列入平时成绩中。

6 结束语

我们通过对考核方式改革的探索，提出推进过程化教学的思路和方法，提高学生的自主学习能力及协同学习能力，通过考核方式改革的方向，引导教师、学生各司其责，既缩短课堂与学生、社会与学生之间的距离，又推动了应用型高等教育教学质量的提高。

【参考文献】

[1]丁晓非，谢忠东，施伟，马先英，武立波.《工程材料及成型技术》课程考核改革的实践与探索[J].教育教学论坛，2018（33）：176-177.

[2]王娴.《工程材料与热处理》课程教学方法初探[J].成才之路，2012（18）：118.

[3]胡会娥，孔小东，李国明，胡裕龙，陈珊，苏小红.探究式案例教学模式在《工程材料》课程中的应用[J].教育教学论坛，2017（04）：191-192.