机械工程材料教学实践

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【摘要】机械工程材料是机械类专业重要的专业基础课。对这门课的特点和教学现状进行了分析。根据“卓越工程师教育培养计划”的培养目标和要求，对教学内容、教学方法和实训环节进行了探索和改进，取得了一定成绩。

【关键词】机械工程材料 教学改进 实践教学

《机械工程材料》是机械工程类专业学生必修的专业基础课，是为后续学习机械设计基础、机械制造技术、机械加工工艺等课程做铺垫，是进行各种机械产品的设计和加工制造，必要考虑的部分。可见，这门课十分重要。根据“卓越工程师教育培养计划”，要求课程内容、教学方法方式体现培养学生“能力”，即不仅培养学生能熟练掌握理论知识能力，还要培养学生工程能力和创新能力。如何利用现有资源开展这门课理论和实践教学，以达到“卓越工程师”培养计划的基本要求，是值得探索的问题。

1机械工程材料特点和教学现状

这门课安排在第三学期上，是学生开始接触到专业课阶段。它涉及到机械、设计、材料和加工四方面。主要包括材料种类和性能，材料的微观结构、凝固与变形，铁碳合金相图及应用，热处理，金属材料和非金属材料特性及选材。其知识面广，内容多，专业术语多，概念抽象，理论性强，但逻辑联系不强。学生们感觉内容头绪太多、记忆多。由于专业学时调整，课时现削减为32学时，其中理论教学仅为24学时，需要在短时间内掌握大量信息，学生接受难度大。加之，由于此门可前期没有认知实习，而金工实习通常又在此课之后，学生没有实践经验，缺乏感性认识，很难把它与实际工程联系起来。实验教学多为普通验证性实验，设备老旧数量少，5—6人用一台，教学效果不好。因此，学生感觉学习空洞、乏味，兴趣低，考试就死记硬背。没有达到牢固掌握理论知识目的，也没有达到培养学生分析问题能力和解决工程问题能力。

2机械工程材料的改革措施与实践

2.1优化教学内容，提升教学效果

机械工程材料，本科生培养目标是保证掌握材料科学基础理论，运用它进行工程选材和帮助设计工艺流程等。因而教学内容设计，应与机械工程类紧密相连。对金属学部分，基础为材料的性能和结构，重点为材料成形的组织变化和性能，如铁碳合金相图。对热处理部分，重点为热处理的原理和工艺过程，改善材料的性能。对金属材料部分，重点为常用的机械材料的牌号、性能、热处理方式，及选材。而对于非金属材料部分，可不作为重点，但要了解，可精选些前言的新材料、新技术、新工艺讲解，如高分子复合材料、陶瓷材料等，开阔学生的眼界。压缩材料组成和微观结构，如晶体内部结构等内容。

2.2采用多种灵活的教学方法，联系工程实际，提高学生学习兴趣

兴趣是学习的动力之源，仅是枯燥的理论，学生们很难有兴趣。为了激发学习兴趣，可采用多种生动的形式，如启发式、讨论式等方法，把枯燥的理论与工程实际联系起来，明白理论与生活密切相关，把抽象概念立体化、生动化，运用它可解决很多实际中难题。如在讲解它碳素钢时，含碳量对钢性能的影响，可以启发学生们思考：家中用的传统菜刀和砍刀，为何菜刀不能砍骨头，砍刀不能来切菜，原因是什么？若都用碳素钢，具体成分有何不同？通过层层剖析，让学生明白，含碳量大小影响材料的强度、硬度，从而影响用途。理论与实际联系起来，抽象概念具体化，易理解。再者，也可以设立一题目组织学生讨论，通过讨论发现问题，解决问题。如：自行车外壳和车轴选材，哪些材料可以满足要求？材料加工工艺路线是什么？学生们提出了20多种方案，令人打开眼界。然后，由老师指导，理清思路，同大家一起对方案讨论，优劣对比，得出最佳方案。大大的调动了学生学习的积极性，课堂教学效果好。

2.3改进实践环节

实训环节是培养学生工程实践能力和创新能力的重要教学环节。近两年，我系更换了一批老旧设备，增添了许多新的实验设备和仪器，如高清晰的金相显微镜、维氏硬度计和金相试样抛光机等，实验硬件能力大大提升。可以开设一些新实验，还可以把某些理论课放到实验室进行。如讲解铁碳合金平衡组织，可让每位学生自行动手实验，观察组织，总结材料性能，得出结论，老师仅从旁辅助。把原课堂难理解的知识放到实验室讲解，教学效果大大提高。同时，还增加了综合实验项目。加强对学生的动手能力和探索精神的培养，能学以致用。由指导老师设定题目，题目通常涉及到的零件是学生们看得见、摸得着的，如锉刀、锯条、自行车链轮等。给出机械零件的工作条件和失效形式。接着，由学生自己查阅相关资料，制定工艺流程方案；指导老师审阅、修改。然后，学生独立自个动手完成实物操作，得出硬度分析和金相图，完成实验报告。最后，参加口试答辩，做为这课成绩考核的重要部分。在整个过程中，学生需要能熟练操作硬度计、金相显微镜、电阻炉和金相试样抛光机等仪器设备。像金相试样制备难度较大，可能需要失败多次，才能做出合格的试样。若对设备和操作掌握不牢固，就需要花更过的时间，反复做实验。而实验教学一共才8学时，显然不够。可允许学生利用课余时间，到实验室完成实验。实验室实行“开放式”管理，学生可根据自我情况安排实验，避免因时间紧就应付了事。给失败的同学再做机会，给有兴趣的同学敢于尝试创新的机会。实践证明，综合实验项目，极大地锻炼了学生的动手能力、观察能力、分析问题和解决问题能力。另外，根据我系机械工程学生培养方案，机械工程材料和“金工实习”在同一学期，可让两者同时进行，而不是同期的一前一后。让学生们在金工实习中，了解材料和加工工艺，增加感性认识，帮助材料理论知识掌握。如在车工实习中，实习指导教师可引入使用的各类刀具的材料，高速钢和硬质合金区别；加工工艺中，零件的调质处理方式，就是热处理的淬火和回火。实践表明，学生提前有了感性认识，进行理论教学效时，易于接受和掌握知识。

3结论

通过对机械工程材料的教学不断改进，学生的学习积极性大大提高，知识掌握更牢固、全面，动手能力加强，分析问题和解决问题能力得到锻炼，创新能力得到激发。在今后的教学中，还要不断的探索和改进教学方式方法，夯实理论知识，能“举一反三”，提高学生工程能力和创新能力。

参考文献：

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作者：刘艳华 单位：成都理工大学核技术与自动化工程学院机电工程系