《机械工程材料》教学方法改革

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摘要：《机械工程材料》课程是高等院校机械类本科专业一门重要的专业基础课。针对课程逻辑性差、概念繁多、实践性强的特点，结合教学过程中遇到的实际问题，对教学方法和教学手段提出具体的改革办法，提升了教学效率，改善了教学效果。

关键词：机械工程材料；教学方法；碎片化学习

一、引言

《机械工程材料》是机械工程类专业必修课，也是很多专业课的先导课程，学习机械工程材料，将为学习机械类专业课打下坚实的基础。本门学科是一门偏重叙述性质的课程，既具有高度浓缩的基础知识，又有实践性很强的应用技术知识。对于缺乏实践经验和感性知识的学生来说，既会有新鲜感又有生疏难学之苦。《机械工程材料》涉及的内容不像数理化那样有着严谨的逻辑性，而是广泛存在合理与不合理，先进与不先进，可行与不可行等需要适当选择的问题。这会让缺乏实践经验的学生感到难以理解，在教学过程中，教师如果只是简单采用“满堂灌”的教学方法，学生学习接受教学内容就会非常吃力，无法深入理解所讲授的理论知识，更不能运用所学知识解决实际工程问题。要想取得良好的教学效果，教师就必须要在继承已有成果的基础上进行改革和创新，对教学内容进行整合和优化，把理论和实践教学结合，充分利用现代化教学手段，提高学生的思维能力和创新能力[1]。可从以下几个方面加强教学方法改革与创新。

二、教学方法

（一）抓住教学中核心问题，把基本概念和实际联系在一起

机械工程材料种类繁多，各类材料的成分、性能差异很大，各个章节之间没有很强的逻辑关系，这导致老师教学难，学生学习难。如何理论联系实际，引导学生对抽象的概念进行理解就显得非常重要。目前人才培养方案下的《机械工程材料》课程教学内容抽象单一，晦涩难懂，各章节内容间联系不紧密,学生对于知识的获取大多为强制记忆和反复练习[2]。这无法有效引导学生发挥空间想象力对抽象的概念有一个具体的理解，这就教师需要抓住重点，把抽象概念具体化，让学生能可以更加直观地掌握机械工程材料。比如在讲授材料的性能决定于材料的化学成分和其内部的组织结构时，学生理解材料的性能决定于材料的化学成分基本没有问题，但是材料的性能决定于其内部组织结构，很多学生就无法把他们有效联系起来。如果能深刻理解材料内部组织结构如何影响材料的性能这一核心问题，就能顺利地理解接受通过热处理和形变加工改变材料内部结构，从而改变材料性能等很多问题，进而大幅度提升教学效果。可以针对这一问题，设计相应的教学方案。

（二）充分利用现代化教学手段，发掘学生学习潜力

随着多媒体教学的普及，教师不断更新教学手段，采用包括PPT、录像、动画、仿真、图片等多媒体进行教学，极大地弥补抽象理论教学困境。多媒体一方面可以根据机械类不同专业的教学大纲具体要求修改完善课件，提高了教师备课效率，另一方运用多媒体教学手段就可以把抽象的概念、微观组织以及机械制造的有关内容形象立体地展现出来，从而能生动地展示课程内容、增强课程的吸引力[3]。教师在讲授过程中，充分利用了音频、视频、动画和图片等多媒体技术，将书本和传统板书难以描述的材料的微观结构和组织、宏观性能、产品的制造生产过程等形象直观地展示出来，显著增大了课堂教学的信息量，增强了教学内容的趣味性和吸引力，激发了学生的学习兴趣，提高了学习效率，教学效果明显改善[4-5]。在课堂教学完成后，要充分利用现在发达的网络环境，引导学生课后自主学习，根据学生层次，相应的工程材料网络课程，可以根据机械工程材料实践性强的学科特点，建设相应的案例教学栏目，让学生能够在课下随时根据自己的学习情况，选择相应的课程完善自己的专业技能、丰富实践知识。

（三）完善实践教学环节

实验教学是实践教学的重要组织形式，实验教学在培养学生综合素质的过程中，起着理论教学无法替代的作用。相比理论教学，实验教学让枯燥无味的理论知识更生动，通过学生积极参与，既开拓了学生的思路，也培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。一般来说，实验分为三个层次：（1）基础性验证性实验；（2）提高性实验；（3）综合性和设计性实验。目前机械工程材料的传统实验基本是基础验证性实验，无法充分调动学生学习的积极性、主动性。优化改革实验环节，淡化实验的验证性，加强创新，让学生通过实验将所学的理论知识灵活运用于实践之中，强化学生对理论知识的感悟，提升学生的工程实践能力。

（四）合理利用课后碎片化学习时间

自从进入移动互联网时代，人类的生活方式发生了翻天覆地的变化，人们的学习时间、空间都已从连续、固定、封闭走向灵活、开放、多元，学习呈现出碎片化，传统大模块大粒度学习内容无法更好满足学习者利用碎片化时间所进行微型学习活动[6]。目前，得益于社会的长足发展，科技的巨大进步，智能终端延伸到社会生活的每个角落，大学生也几乎每个人都有智能手机，海量的App吞噬了学生的课余时间，如何把大学生花在微信、qq、直播，游戏上的课余时间争取回来，提升机械工程材料的教学效果，这是教学一线教师面临的挑战。可以把机械工程材料里面的一些相似的，容易混淆的重要概念制成小视频进行重点讲解，长度大约3～5分钟。比如“铁素体、奥氏体、马氏体”这一组概念，都是碳溶解在铁晶格中形成间隙固溶体，它们有什么区别？很多学生对其具体区别很模糊，但是放在一起进行对比讲解，就会看出来它们的不同点。铁素体是碳溶解在α-Fe中的间隙固溶体，常用符号F或者α表示表示，具有体心立方晶格，其溶碳能力很低，常温下仅能溶解为0.0008%的碳，在727℃时最大的溶碳能力为0.02%。奥氏体是碳溶于γ-Fe中所形成的间隙固溶体，具有面心立方晶体结构，用字母A或者γ表示，其溶碳能力高于铁素体，在1148℃时碳质量分数为2.11%的碳。马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体，用符号M表示。借助教具，拍成微视频进行讲解，学生很快就能理解这些概念的差异。这样把机械工程材料里面一些相似，相近的或者同一类的概念放在一起进行讲解，制成微视频，利用微信、qq等工具进行教学，取得了良好的教学效果。

三、小结

总之，机械工程材料是一门非常重要的专业基础课程，本文针对课程教学现状，结合多年教学经验，从教学内容、教学方法、实践环节等各方面教学改革进行探索，充分地调动了学生学习积极性，提高了课堂教学质量。从而为培养出具有创新精神、创新能力的人才创造出一个良好的开端，也为机械类后续课程的学习打下坚实基础。

【参考文献】

[1]李妙玲,武亚平.互动式教学法在《机械工程材料》课程教学中的实践[J].山东化工,2015(4):129-130.

[2]向延鸿,李剑.机械工程材料课程教学改革探讨[J].科技视界,2016(8):67.

[3]徐建军.“机械工程材料”教学改革与实践[J].沈阳农业大学学报：社会科学版,2008,10(3):340-342.

[4]崔占全,高聿为,赵品,等.工程材料课程教学改革措施及成效[J].教学研究,2005(28):341-343.

[5]钱桦,陈劭.“工程材料及机械制造基础”系列课程的优化研究与探索[J].中国林业教育,1999(3):50-52.

[6]王觅.面向碎片化学习时代微视频课程的内容设[D].上海:华东师范大学,2013.

作者：姜云峰 单位：苏州科技大学天平学院机电工程系