工程材料及机械制造教学改革与实践

摘要：工程材料及机械制造基础课程是高等院校机械类本科专业的一门重要的专业技术基础课．介绍了大类招生情况下，从教学内容、教学思想、教学方法、教学手段及实践环节等方面课程的教学改革．兼顾实际应用、人本思想、因材施教等因素，寻求适合本课程的有效教学模式和手段．通过充分发挥外因的效能来最大限度地促进内因动力，激发学生对未知事物的求知欲望，实现了教与学的良性互动，保证了不同类别、不同层次的学生精通了所需的知识内容，提高了教学针对性和有效性．

关键词：工程材料；机械制造基础；教学改革

1教学改革研究现状及教学改革目标

大类招生在国内一些院校早已经实行，相关研究著述较多，对于刚刚开始的学校也可资借鉴．然而，就现状看，这一课题的研究并未达到成熟阶段，存在的问题颇多，有必要继续深入探讨．一是国内研究虽然开展多年，但相对于一项理论的成熟过程，毕竟时日不多，研究的深度和广度不够，很多问题有待商榷、完善甚至探索发现；二是不同学校、不同的课程情况有别，他人成熟的经验可以借鉴，但不能照搬，需要结合具体的情况作具体的分析研判和重新探索；三是从目前相关研究文献看，所述内容多为技术层面，就理论谈理论的比较多，而融入的人本理念明显不足，因此难以达到最优效果．实行大类招生，就要有与之相适应的培养方案，在管理制度体系、理论教学体系和实践教学体系上必须做出适当的调整，培养体系的合理性直接影响到教学效果和学生的培养质量．具体到工程材料及机械制造基础课程的教学，则需要根据不同专业需求的侧重面，经过综合考量及取舍，拿出最优的培养方案．依据大类招生“厚基础，宽口径，强能力”政策的原则，从教学思想、教学内容、教学方法、教学手段及实践环节等方面，对工程材料及机械制造基础课程进行教学改革研究．尤其是在教学思想和教学内容方面，通过对解决枯燥厌学和兼顾满足机械类各个专业（机械设计制造及其自动化、过程装备及控制工程、机械电子工程、汽车服务工程）对这门课的不同要求两大问题的探索与改革，来提高该课程教学质量和教学效果，实现培养具有“宽口径、厚基础、强能力”创新型人才的目标．

2教学内容和教学思想的改革与建设

2.1整合教学内容

根据本课程的教学大纲，结合教学改革的目标，在基本概念、基本理论教学上下功夫，讲细讲透，做到“厚基础”．重点讲述材料学基础有关的基本概念与基本理论，使学生精熟通识基本理论知识．在选择各专业应用工程材料方面下好功夫，讲全讲精．注重大类中各个专业面的涉及和渗透，以精选工程实例为佐，做到“重应用”．如针对机械设计制造及其自动化专业和机械电子工程专业，可选择工程上常用的机器零件为实例讲述工程材料的应用；而针对过程装备及控制工程专业，则要选择常用的过程装备如压力容器等为实例讲述，以增加学生对各专业性质的感性认识，避免学生专业选择的盲目性．以此为原则，整合和优化教学内容．为达到“厚基础，强能力”的总体目标，在选择基本概念、基本理论内容和讲授重点安排上，注重同各专业应用相呼应，根据专业需求特点，综合考虑内容讲授的详略、繁简，保留必须的理论基础知识，简化处理不必要的金属学方面的深奥理论．如晶体学知识中晶面指数和晶向指数、相图知识和热处理原理等内容，只做概括性叙述．重点讲述机械类各专业常用工程材料的选材用材以及加工制造方面的知识，同时加强新材料、新工艺的介绍，注意收集国内外同本课程相关的最新科研成果，随时充实到教学内容中．注重培养学生正确选材、合理用材以及制定零件加工工艺的能力．

2.2择优选择教材

兼顾各专业的需求，从国家推荐的优秀教材中，选择基础理论介绍详实、各个专业兼顾的教材作为主讲教材，贯穿于整个教学过程．同时选择介绍某一理论、某一专业、某些前沿知识点等较为突出的教材作为辅助教材．根据大类招生教学特点，或是将其揉入教案统一讲授，或是推荐给有相关专业兴趣的学生自学，或是由教师引导，让有志于考研和深入探讨的学生掌握．在实现淡化专业界限、兼顾专业需求的同时，进一步达到了分类、分层次和因材施教的目的．

2.3改进教学思想

改进教学思想，首先要改善师生关系，其次是改进教学方式，让学生愿意听课，主动学习，这是提高教学效果的关键．针对学生不愿学、不想学而引发的课堂讲授效果不佳问题，从调动内外因2个方面的因素入手，着力提高教学效率．

2.3.1改善师生关系

站在学生的角度，多了解学生的思想和兴趣所在．通过课上提问、课间交流、课后谈心等方式，在了解学生所思所想的同时，拉近同他们的关系，增加相互信任，进而影响学习兴趣．

2.3.2改进教学方式

让学生愿意听课，主动学习，这是提高教学效果的关键．在思想交流时注意使用学生语言，让他们听得进；在教学案例中尽量例举学生常用的物品，让他们听得顺；在难点理论上采用通俗事物比喻，让他们听得懂．

2.3.3激发内生动力

以表扬激励方式为主，通过抓两头带中间，促进学习内生动力的产生．在课上，表扬认真学习的学生，尤其注意表扬有进步的学生；在课后，同学习积极性不高的学生谈心、谈话，找到问题症结，同班主任共同配合解决，当这些学生有一点点进步时，及时在课上和课后表扬，来激发他的上进心．

2.3.4展望未来前景

在课程开始的绪论中，便将材料在日常生活、先进科技中的应用和目前急待研究解决的国内、国际问题，通过视频形式展示给学生．在具体教学节点上，也时刻注意强化未来前景的展示，增加神秘感，引发学生学习探究的欲望．

3教学方法和教学手段的改革

3.1多媒体教学手段的运用

本课程具有理论抽象、概念繁多、实践性强的特点．不但要研究材料的微观组织、宏观性能，还要学习各种加工方法，与生产实际结合紧密，所以给学生学习带来一定困难．而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．在教学实践中系统地遴选、制作了教学动画和录像等多媒体教学内容，并在教学过程中不断充实多媒体课件．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．例如：金相显微图片、金属结晶过程的动画、钢的热处理及各种加工方法的视频等，这些对提高学生学习该课程的兴趣和接受能力，帮助学生更好更快地理解掌握生产实践中的工程材料及机械制造基础知识，起到了非常大的作用．

3.2加强课堂讨论

课堂讨论是教学实践中的重要环节，通过对铁碳合金相图、钢的热处理、合金钢、材料的选择和使用等重点、难点内容开展课堂讨论，使学生对本课程重点的基本概念和基本理论达到了深入理解的效果．讨论课前，要求学生认真预习课堂讨论指导书，明确本次课堂讨论的目的、任务，复习有关课程内容，对所列讨论题作出详细发言提纲，教师课前要进行检查．讨论时要求学生自由发言，互相启发，互相补充，也可由教师指定某个学生作主要发言，然后大家补充．讨论时可按讨论题顺序进行，学生也可自己提出一些问题进行讨论，最后由教师或学生进行总结．课后，每个学生对发言提纲进行补充和修改，作为一次作业交教师审阅．还可以根据学生兴趣点的不同，将学生分组，组织专题讨论或实例分析，调动学生学习的积极性和主动性，增强学生对基本理论知识的理解，培养其运用所学知识，解决实际问题的能力．

3.3翻转课堂教学模式与传统教学模式的结合

针对本课程理论难点较多的特点，结合大类招生培养具有“宽口径、厚基础、强能力”创新型人才的要求，将翻转课堂引入教学中，使学生的学习变被动为主动．通过活化教学方式、延长教学过程，攻克了基础理论重点、难点内容教学效果一直不是十分理想的问题．例如：将热处理中钢的过冷奥氏体转变曲线的部分，录制成微视频录像，微视频中附有相关的思考题和练习题．在课前，将微视频上传网络，让学生自行下载，按要求时间完成学习和思考练习．在课上，将5名学生分为一组，就课前微视频学习中存在的问题进行交流讨论，教师答疑解惑，也可以加入到学生的分组讨论中．讨论中，学生之间、师生之间畅所欲言，通过交流、争辩和解答，达到了对理论充分理解的效果．在课后，为学生布置了相关的工程实践设计题，既进一步增强对理论的理解，又磨练其理论同实际应用的结合能力．学生在设计过程中如遇到难点问题，可以通过微信和QQ等向教师或同学寻求帮助．翻转课堂打破了一言堂的教学传统，转变了师生角色，使课前、课堂和课后融为一个整体，教学形式灵动、效果颇佳．但也存在耗时、增负的局限，所以在教学中所引入的量，需要综合课程内容、教学课时等因素来确定．

4实践环节的改革

工程材料及机械制造基础是一门理论与实践相结合的课程，生产实际应用性强，因此教学过程中应重视将理论教学与实践教学相结合．通过培养学生的动手能力、创新能力及综合设计能力，进而达到深化理解理论的教学效果．主要从实验教学、金工实习和生产实习等几个方面进行改革．

4.1精心组织实验，消化理论难点

对于较难理解的理论，课后及时安排相关实验，确保及时深入地消化．主要有铁碳合金平衡组织的观察、硬度实验、碳钢的热处理、焊接接头组织观察、刀具角度测量等实验．为实现最佳实验效果，实行三步法．第一步，教师讲实验步骤和要点，以及对应的理论知识点，然后学生分组研究，根据个人理解进行实验．第二步，教师讲解自己做此实验所得经验和如何根据实验对应相关理论知识点，让学生重新做一次实验．第三步，学生谈体会，教师做总结，觉得实验不成功的学生，可以再做一次实验．通过三步法，基本保证了所有学生对理论的深化理解，同时，也有效增强了学生的动手能力、观察和分析能力．在此基础上，还增设了综合性实验项目，使学生能够根据实际工程的需要合理选材和制订合适的加工工艺路线．

4.2注重经验积累，增强实习效果

为充分利用学生在工程训练中心的两轮铸造、焊接、车削、铣削、刨削和钳工等工序实习，努力发挥好“金工实习”在教学内容理解把握上的至关重要作用．在实习前，教师根据实习指导教材，结合自己多年积累的经验，讲解实习的流程、重点及各环节对应的理论知识点和注意事项；实习后，组织学生谈实习体会，讲所得经验和教训，不清楚的地方由教师答疑，或及时请教有经验的技术人员，将所得新的经验教训收入实习指导材料，对下一批实习学生进行指导．经过几年努力，实习与教学便形成了良好的互动．

4.3引导加强实践，激发探索兴趣

生产实习是实践教学的重要环节．充分利用我市重工业多、工业旅游资源丰富的优势，先后组织学生到中国一重、中车和齐二机床等重工企业参观实习、开展社会调查等实践活动．通过对技术先进企业的生产情况实地观察，了解目前我国与发达国家在技术方面的优势或差距，不但进一步深化了教学内容的理解，增加了对理论的感性认识，同时提高了学生继续深入学习的兴趣，更为他们今后选择探索研究前沿理论奠定了基础．

综上所述，本课程教学改革的研究，以增加人本观念为抓手，通过探索适时、适度及适量地将人本观念融入到教学的各环节，以达到增强培养具有“宽口径、厚基础、强能力”创新型人才目标实现的效率和效果．在教学总体思想上，实现了向师生平等对话、以表扬为主的激励模式转变；在教学内容选择上，实现了多专业兼顾和学生层次兼顾；在教学方法手段上，实现了传统模式与师生互动模式的有机结合；在教学实践安排上，实现了理论和实践的相互有效促进．这其中，人本思想贯穿于整个改革探索过程之中，起到了类似催化剂的作用，在获得较好效果的同时，更让人看到了其中蕴藏的巨大潜力，需要继续探索和挖掘．

参考文献：

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作者:高玉芳 李薇 单位:齐齐哈尔大学 齐齐哈尔高等师范专科学校