《工程材料学》的教学改革与探索

第第页《工程材料学》的教学改革与探索【摘要】《工程材料学》是工科院校材料与工程类专业学生的一门十分重要的专业基础课。由于除了具有综合性、应用性和经验性的特点外，该课程还具有专业名词与相似概念众多，理论知识抽象，相关理论枯燥和大量复杂相图计算等特点，从而使得学习难度较大。为了提高学生的学习兴趣和效果，在结合理论传授、科技前沿研究和学生自主探究的基础上，对《工程材料学》的教学方法进行了有益探索。

【关键词】工程材料学；教学方法；实验教学

《工程材料学》是一门主要针对工程结构材料中的金属材料为主的专业基础课程，重点讲述金属材料零部件“服役条件-成分-工艺-组织-性能-环境”之间的有机关系的重要课程。课程具有综合性、应用性和经验性的特点。另外，课程中专业名词众多，理论知识抽象，知识点与相似概念众多，金属材料各种性能的演化过程中既相互对立又相互统一，本科生很难快速掌握相关知识，且由于相关理论相对枯燥，并且涉及到很多相图计算，所以学习难度较大，学生的学习兴趣普遍不高[1-3]。如何将这些知识融合在一起，描述各种合金材料性能演化过程中的矛盾规律，突出合金材料组织结构演化的量变和质变规律，在此基础上归纳出合金材料性能和工程中矛盾的共性和个性并用简明易懂的语言表述出来，使学生能够及时理解掌握，以及如何吸引学生的兴趣、激发他们学习的热情，提高教学效果等都是本课程讲授过程中亟待解决的问题。笔者在工程材料学课程的讲授中，结合自己的教学经验，采用理论传授与前沿科技相结合的教学方法在引导学生自主探究和培养学生全面发展能力上获得了不错的教学成果。

1课程的内容和目标

我校材料工程学院开设的《工程材料学》受众面广，涉及专业众多，是一门理论性和实践性都很强的课程。该课程强调学生知识的综合性和实用性，着重培养学生的实践能力以及综合分析问题和解决问题的能力。

1.1课程的内容

《工程材料学》课程属于材料科学与工程类专业的专业基础课。该课程从材料科学和实际使用的角度出发，根据学生已有的材料科学的基础理论、概念和现象，建立整体统一的概念和体系，阐明它们之间的内在联系，帮助学生学会分析问题和解决问题的方法，培养在实际工程中正确地选择材料和使用材料的能力。在保证教材的适用性和新颖性的前提下，笔者精心设计课堂教学内容，构建合理的知识结构。在原教材的基础上上，补充新的内容，结合近年来的教学经验和讲稿调整课程的体系和框架，紧紧抓住“服役条件-成分-工艺-组织-性能-环境”这一主线，以合金化原理为核心，重点讲述合金材料成分和制造工艺及热处理工艺的特点，以及合金材料组织、性能及应用之间的关系。做到重点突出、条理清楚，力图使学生掌握各种合金材料成分设计和工艺制定的依据。

1.2课程的目标

课程的任务是使学生掌握合金化理论的基本知识，了解工程构建和机械零件材料成分设计的基本依据，熟悉生产中常用的金属材料及其热处理工艺、组织、性能之间的关系和材料分析的主要方法。根据零件技术要求和服役条件，能正确地选择材料和制订工艺[4]。目的在于加强学生知识的连贯性，提高学生的实验技能和实践能力，提高学生解决问题，分析问题能力，给学生充分的自由和主动权，大大提高学生学习知识的主动性，培养学生的创新精神。着重培养学生的实践能力以及综合分析问题和解决问题的能力，为今后实际科研和生产奠定技术基础。

2课程的教学方法

2.1理论传授与科技前沿研究相结合

在教学方式上面除制作了适合我校学生特色的一套内容丰富，图像清晰，形式新颖有趣的多媒体教学课件外，在讲授《工程材料学》课程过程中加强了材料选用与技术经济性评价、材料与环境的可持续发展等方面的内容。注意增加了与高新技术或产业有关的新材料、新工艺及新技术。为了使课程内容更加多样化，增加学生学习兴趣，提高工科材料类本科生对《工程材料学》课程的认知程度，加强基础课程理论与前沿科研信息的衔接，笔者在授课过程中将前人相关的科研工作与体会灵活地穿插在课堂内容中加以介绍。

如在第一章讲解“非晶”与“准晶”的概念时，笔者用一节课时间介绍当前科研工作者在该领域的研究工作以及国际上在非晶、准晶材料领域研究的最新进展和非晶、准晶材料的应用现状[5]。这种多层次深入的介绍大大唤起了学生对非晶和准晶材料的研究兴趣。此外，学生们在掌握非晶和准晶的概念的同时，还对非晶这一特殊结构材料的发展及应用价值有了较为直观的了解。反过来，通过对特殊原子排列结构的理解与学习更能促进学生对金属结构相关内容的联想与反思。这样，对于工程材料学课程中其他相关内容的理解也起到较大帮助作用。又如在《有色金属》章节介绍“镁合金材料”时，笔者吸取前人的教学经验，将镁合金材料领域多年的研究积累浓缩在一节课中对学生做了生动的介绍，特别注重高性能镁合金材料研究思想的介绍。可降解镁合金材料作为生物医用材料有着巨大的发展潜力。在丰富课程理论内容的同时，也向学生传达了前沿的研究思想与发展趋势，不仅有助于学生对工程材料领域的认识，也有助于学生建立材料科学整体的宏观认知与理解[5]。

2.2倡导学生自主探究与全面发展

为了提高学生主动思考能力，笔者在结合基础理论讲授与前沿研究的基础上，采用了倡导学生自主探究与全面发展的课堂教学模式。自主探究与全面发展的课堂教学模式具有一定的灵活性，不同的课型教学结构有所不同，但一般应遵循的程序是：在教师创建的教学情景中，学生完成自我学习和自我验证。这也是教师起间接主导作用的集中体现。在培养学生完成自主探究式学习过程中，教师需明确学习内容与目标，鼓励学生合作发展，从而使学生在探索过程中激发学习动机，为下一环节的探究学习做好心理与技能方面的准备，这是保证学生获得自主探究学习最佳效果的前提。在此过程中教师应把握好教学目标的设定，即设定的教学目标要具有阶梯性。从学生已有知识和学习实际出发，设计高质量的，富有挑战性的问题，运用新颖活泼的教学形式激发学生的求知欲。激活学生的思维，可让学生自由组合小团队，共同向着明确的目标指向奋进，引导他们以高度的注意力进入下一环节的学习与实验。为了检查学生的自主学习情况，我们在学生自主探究，自主学习的基础上鼓励学生积极参加开放实验活动和积极申报大学生创新项目，在实践过程中加以点拨导学，检测反馈等多维互动的模式。从而使得教师的讲解更具有针对性和及时性。强化训练，总结巩固，自评互评，迁移应用，这是强调该模式的整体效益的关键环节，是对前几个环节的发展和升华。培养了学生的求异思维，发散思维，逆向思维，创造性思维等思维能力。

3结语

总体看来，在多种教学手段的辅助下采用理论传授，结合前沿研究，学生自主探究和全面发展的教学方法取得了显著的成效。通过学生的课堂表现与期末试卷完成情况来看，大部分学生可以依据实际经验对名词解释题和基础问答题给出主要特征描述并能准确把握关键性词语的使用。通过该课程的学习，学生除了对工程材料的分类用途有了清晰的认识外，较好地掌握了各类常见金属工程材料的组织、结构特点以及能根据零件技术要求和服役条件正确地选择材料和制订改性工艺。通过改进的教学方法，我们有效地完成了本课程教学大纲所设定的目标。

【参考文献】

[1]郭训忠.工程材料学教学的若干思考[J].科教文汇，2012（11）：39.

[2]刘万辉，毛新宇，鲍爱莲，等.工程材料学网络教学系统的开发[J].科技咨询，2006（7）：216.

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