第２５卷第２期 ２ ０ １ １年３月 长沙大学学报 Ｖｏ１．２５ Ｎｏ．２ Ｍａｒ．２ ０ １ １ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＨＡＮＧＳＨＡ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ 《工程材料》课程教学改革与实践 夏卿坤，刘 煜，高全芹，张 昊 （长沙大学机电工程系，湖南长沙４１０００３） 摘要：工程材料是工科院校机械类专业学生的一门十分重要的专业基础课．从实际出发，结合机械类学生专业特点，对 教学内容、方法、手段和实践性教学环节等进行了改革，并取得了一定的效果． 关键词：工程材料；教学改革；应用型人才 中图分类号：Ｇ６４２．０ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８—４６８１（２０１１）０２—０１３６—０２ （７－程材料》课程是工科院校机械类专业学生的一门十 中顺应材料学科高速发展和多学科交叉的趋势，根据不同专 分重要的专业基础课…，其目的是：使学生获得有关工程材 业的教学要求，围绕教学指导思想、教学目标和教学大纲的 料的基本理论和基本知识；掌握常用工程材料的成份一组织 要求，反复精选优化教学内容．在阐述必要的材料基本理论 一性能一应用之间关系的一般规律；熟悉常用工程材料的生 和基本概念基础上，删除专深细节内容，重点突出各种工程 产工艺过程；具有根据机械零件的服役条件和失效形式，合 材料的组织结构、性能和应用之间的关系，保证教学内容的 理选用工程材料的初步能力．其基本教学要求是：重点阐述 基础性与概括性，以及突出科学的思维方法与研究方法，培 工程材料的性能与其组织结构之间的联系；说明如何通过工 养学生创新精神与能力． 艺手段改变材料的组织结构，以达到提高材料性能的目的； 新的教学内容包括： 介绍常用工程材料及其应用等基本知识；为工程结构和机械 （１）基本理论部分一阐述了工程材料学的基本概念和 零件的设计和制造提供合理选用材料的方法．它也是机械类 基本理论，包括工程材料结构、组织和性能以及它们之间的 专业在本科教学中唯一的－ｉ＇－］全面介绍材料知识的课程，掌 关系，金属材料组织与性能的影响因素． 握该课程的核心内容，不仅是学生学习后续专业课、完成课 （２）工程材料知识部分一介绍了常用金属材料、高分 程设计和毕业设计不可缺少的基础，更是学生毕业后从事高 子材料、陶瓷材料及复合材料的成分、组织、性能及其应用知 级工程技术工作的基础． 识．增加了功能材料等新材料的内容，扩展学生的材料知识 １ 明确教学目的与要求，学以致用 面，培养学生创新意识． （３）工程材料应用部分——介绍机械零件的失效与选材 机械类专业的学生毕业后主要从事产品设计与制造工 知识以及工程材料在汽车、机床、仪器仪表、热工设备、化工 作，而材料的选择与加工是必不可少的重要环节；在材料科 设备及航空航天器等领域的应用情况，做到理论联系实际． 学发展日新月异的今天，选材用材愈加成为提高质量、降低 成本的重要手段．显然，对材料知识的要求，机械设计工程师 ３ 改进教学方法，提高教学效率 与材料工程师不同，既有深度上的差异，而且侧重点也不一 《工程材料》课程的教学难点是：教学内容分散，涉及面 样．材料工程师的主要任务是开发新材料，挖掘材料的性能 广，系统性和推理性不强，但实践性很强；材料的组织结构及 潜力，故而必须深入了解材料内部的组织结构变化与性能间 其变化过程过于抽象，难于理解；本课程基本上是机械类各 的关系及规律，并以此作为材料的成分设计和组织设计的依 专业接触到的首门专业技术基础课，学生还不了解学习这类 据．而机械工程师的侧重点是正确选材、用材，并合理地选择 课程的学习方法．目前的教学模式基本上属于传统的“知识 加工方法，制订工艺路线，他们需要的是与工程设计与制造 传授型”，教师以课堂灌输为主，谓之“死”教书，教“死”书； 紧密相关的材料知识及其运用能力，在一般地了解各类材料 学生以被动接受为主，谓之“死”读书，读“死”书．单调枯燥 的特点与适用范围的基础上，更主要的是应掌握零、构件在 的教学形式造成了“教者难，学者更难”的不利局面，教学效 不同服役条件下的失效形式，根据服役条件对性能的要求， 果难以得到保证． 通过分析、对比，选择先进而又经济的材料，并对所用的材料 改进教学方法是提高教学质量与教学效果的重要途径， 选择合适的加工方法、安排正确的加工路线．因此，机械类专 对此我们采取的主要教学方法和教学手段如下． 业《工程材料》课程教学目的与要求必须符合机械工程师实 ３．１上好绪论课、概论课。吸引学生学习兴趣 际工作需要，强调学以致用． 绪论课和概论课是一门课程（或章节）的开端，讲好绪 ２重视教学内容改革 论课或概论课有利于培养学生对本课程或本章节的学习兴 趣，对提高学习效果至关重要．工程材料绪论课不仅要讲清 教学内容是衡量教学质量高低的关键性指标，正确把握 楚本课程的研究对象、内容，而且应着重讲清楚工程材料在 教学内容是提高教学质量和效率的重要前提 ．我们在教学 机械设计过程中所处的地位，使学生了解学习本课程的直 收稿日期：２０１０—０５—０３ 基金项目：长沙大学教学质量与教学改革工程重点项目（批准号：Ｚ０１０）． 作者简介：夏卿坤（１９６３一），男，福建福州人，长沙大学机电工程系教授．研究方向：工程材料． 总第１００期 夏卿坤，刘煜，高全芹，张吴：《工程材料》课程教学改革与实践 １３７ 接目的和作用，激发其学习的积极性．如在绪论课上，通过学 生后续专业课程与毕业后所从事工作与工程材料学科的密 切关系，并结合多个实例，介绍学习《工程材料》课的必要性， 来调动学生的间接兴趣，培养和激发学生的学习动机，使其 今后能坚持努力、刻苦地学习《工程材料》课． 教师在讲授课程之前，应使学生清楚地了解学习的具 体目的、任务和要求，以及教学内容在实践中的具体意义和 在整个知识体系中所占的地位，引发学生热爱所学课程，这 是调动学生学习积极性的有效措施 Ｊ．如材料的结构与性能 教师指导下，学生按操作规程进行实验．其内容一般是验证 课堂教学理论内容，作用在于验证理论，巩固知识，使学生加 深对理论的理解，但不利于培养学生的动手能力和探索精 神．为此我们在基本试验的基础上开设综合分析实验．例如 在讲完金属材料内容后，我们分别给出材料的成分和性能要 求，让学生自己查阅资料，制定热处理工艺，独立完成热处 理实验操作，细心进行金相试样的制备和力学性能硬度分 析．教师只是进行启发、提示．这种接近生产实际的综合分析 实验，不仅训练了学生独立操作热处理炉、硬度计、抛光机、 金相显微镜等仪器设备的能力，而且加深了他们对工程材料 中成分一工艺一组织一性能一应用相互关系的理解，以培养 这一章节，首先讲清楚金属的晶体结构是决定性能的直接 因素，材料性能决定了材料的应用，本章的重要性略见一 斑，学生马上意识到该章的重要性，唤起学生的学习热情和 深入求知的兴趣． ３．２开展讨论式双向交互课堂教学 讨论式课堂教学是开展双向教学，培养与训练学生独立 分析与思考问题能力的一种较好方式，也是本课程教学的一 个重要环节，应视教学情况在重点章节采用课堂讨论形式， 变一言堂为群言堂，积极开展讨论式双向交互课堂教学法。 发挥学生的主体作用．讨论式课堂教学的形式应灵活多样， 如课堂讨论、课堂练习、课堂答疑等，以尽可能充分地调动大 多数学生学习积极性为前提．在教学过程中，教师应针对学 生的学习特点，辅以电子教案，同时在课堂教学中应尽可能 采用形式多样的ＣＡＩ多媒体教学，并积极开发各种形式的教 学课件，把讨论式课堂教学推向深入，以激发学生的创新思 维能力与学习兴趣，开展以学生为主体的教学活动． ３．３注意理论联系实际的教学法 理论联系实际的重要性无需强调，但要真正做到此点则 不太容易．坚持理论联系实际，将课堂理论教学、实验教学、 工程实训有机结合起来，让学生认识材料学基本理论与工程 实际应用的有机联系，从中理解和掌握材料学知识，最终培 养他们运用理论知识解决实际问题的能力，实现“知识—— 能力——方法”的同步提高 Ｊ．让学生认识理论，这首先要求 教师本人有丰富的科研与工程实践的知识及能力，其次要实 际地有机联系，让学生从中理解和掌握科学知识，最终培养 他们运用理论知识解决实际问题的能力． 利用课程组了解科研生产第一线的优势，从机械工程材 料应用的角度出发，结合学科前沿和工程应用实例进行理论 课讲解，以调动学生学习的积极性，提高学生理论知识的应 用能力，为后续课程打下良好的基础．如：讲解加工硬化时， 由学生熟悉的实例（如铁丝反复折弯、冲压件的生产等）切 入，说明什么是加工硬化，再进一步介绍加工硬化在生产中 的作用，教学效果明显提高． ４加强实践环节的改革，培养学生解决实际问题的 能力 工程材料是建立在科学实验和生产实践基础上的一门 学科．坚持理论联系实际，将课堂理论教学、实验教学和金工 实习有机结合起来，培养学生运用理论知识解决实际问题的 能力，实现“知识——能力——方法”的同步提高． 实验对培养学生的素质和能力尤为重要，强化课程实 验教学不仅能使学生掌握实验基本技能和基础研究方法，而 且对培养学生的工程实践能力和创新能力都具有举足轻重 的作用 ．以前的实验内容是以观察和验证为主，主要是在 学生综合运用理论知识指导实践的能力．教师在指导实验的 过程中，既要注意引导学生整理和评价实验结果，学会科学 地分析和整理实验数据．又要善于提出问题，充分运用所学 知识进行思考，积极主动地表达自己在实验中的收获和体 会．教学效果证明，工程材料综合分析实验，在培养学生注意 力、观察力、动手能力、独立工作能力等方面有许多课堂教学 所不能代替的作用． 按照我校机械类专业的培养方案，将《工程材料》课程与 《金工实习》安排在同一学期开设，但须在《工程材料》课程 中的金属材料部分已经讲完后，再进行《金工实习》．为了加 强与《金工实习》的联系，更好地服务于《金工实习》实践性 教学，将金属材料的基本知识贯穿于金工实习中．如在车工 实习中，实习老师首先讲解车刀结构、车床结构、传动系统和 车削运动等内容，在讲解过程中，应该及时插入金属材料的 基本知识并提出问题，如车刀的材料及性能要求，高速钢的 化学成分和热处理工艺的特点，硬质合金的种类、牌号、组 成、性能及应用场合等．应该把一些问题留给学生，让学生带 着问题进行金工实习，课后查阅和复习有关内容，不理解的 问题再反馈给老师．这样就将《工程材料》这门专业基础课与 《金工实习》有机结合起来，有利于培养学生勤于思考的习惯 和理论联系实际的作风，也有利于学生的由感性认识上升为 理性认识． ５结语 通过对《工程材料》课程的教学内容、方法、手段和实践 性教学环节等方面进行探索与改革，学生的学习主动性有了 较大的提高，综合分析能力得到了进一步加强，收到了良好 的效果．在今后的教学实践中要不断探索，进一步优化教学 内容，充实和完善多媒体课件，加强实践性教学环节，促进学 用结合，不断提高教学质量，为学生学习后续专业课程和毕 业后从事机械设计及制造工作奠定坚实的基础． 参考文献： ［１］朱张校．工程材料［Ｍ］．北京：高等教育出版社．２００６． ［２］毕风琴，张旭昀，王力霞．工程材料课程教学改革的实践［Ｊ］．大 庆师范学院学报，２００６，２６（５）：４１—４２． ［３］谢飞．从“工程材料”的教学实践谈激发学生的学习兴趣［Ｊ］．江 苏工业学院学报，２００５，６（４）：８６—８８． ［４］ 金伟．《工程材料》课程改革探索［Ｊ］．常州工学院学报，２００７， （８）４：８２—８４． ［５］解念锁．机械工程材料课程教学研究与实践［Ｊ］．重庆工商大学 学报，２００５，１５（Ｂ０５）：２０５—２０６． （作者本人校对）
