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应用型本科《机械工程材料》课程教学方法的探索

更新时间:2009-03-28

机械工程材料》是机械、汽车、机电等专业的一门必修专业基础课。为了满足示范性应用技术类型本科院校建设的要求,该课程的教学大纲和教学内容都有了很大的变动,以满足新形势下培养创新型人才的需要。同时,也是为了适应应用型人才的需求量不断增加的要求。这就要求教师在完成传统教学内容的同时,更要注重教学手段和教学方法的更新,及时增加反映机械设计与制造领域新发展的教学内容。在教学过程中,教师不能只采用简单的“满堂灌”教学[1],而是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,采用案例式和实践式教学,提高学生的思维能力和创新能力。

1 课程改革的背景分析

随着新材料、新工艺的发展,工程材料的教学内容越来越多。而为了满足应用型本科教学的要求,课时被压缩到了32学时~40学时,从而出现了教学内容增多和课时减少的突出问题。同时,教师必须依照教学大纲要求完成全部教学内容,而学生却感觉越来越吃力。因为受课时的限制,教师只能是完成教学内容的讲解,练习题和作业讲解就相应少了。学生无法深刻理解所讲的理论知识及用途[2],导致对该课程的兴趣下降,从而无法保证良好的教学效果。在《机械工程材料》课程的教学中,问题主要表现在以下4个方面:

(1)该课程的内容覆盖面广,信息量大。不仅包含传统的铁碳合金这一主线内容,还需了解当前机械设计与制造的加工路线的新技术、新方法。为适应我校应用技术型本科院校建设的要求,还需要增加和机械设计等实践性和应用性强的相关的基础理论知识。原有传统的教学方式、方法已不能适应新的教学目标的需要,难以提高教学质量。

(2)该课程涉及的理论知识点很多,需掌握一些相关的基础理论知识才能真正理解。一些应该先修的课程尚未开设或正同步开设,使学生学习起来有些吃力。比如,材料的力学性能指标,如果在学习《材料力学》时已做过力学性能的实验,学生就很容易接受和理解。

8月20日,京秦高速公路北京段、首都地区环线高速公路(俗称北京大外环)通州大兴段正式开通,京秦高速公路京冀段,北京大外环北三县段、通州段、大兴段、廊坊段全面贯通。京秦高速公路京冀间、北京大外环香河通州间、广阳大兴间三个断点全部消除。

通过对实际问题的分析、讨论,使学生主动地参与到思考和分析问题当中。同时,采用案例式教学和实践式教学,也使学生充分掌握了理论知识,并真正地将所学知识灵活地应用于专业实践中去。这对学生来说,是一次很好的锻炼和学习机会,可提高学生的自信心、创造力,从而提高教学质量。

(4)该课程的教学内容实践性和创新性强。该课程有8个学时的实验。分别是硬度的测量、金相试样的制备、铁碳合金平衡组织的观察、钢的热处理等。如何根据实际的生产需要安排实验环节,以有效地验证理论教学;如何挖掘学生的潜力,自己设计合理的实验方法,以便和理论教学环节相互配合,相互促进;如何培养学生的思维能力和创新能力,从而在今后的生产实践中发现问题并解决问题,达到学以致用的效果。

在讲解钢的热处理及加工路线的安排时,可以结合《机械设计》课程中的课程设计,采用实践式教学。课程设计的任务是每个同学要设计一个减速器。针对减速器中的轴和齿轮,应选择什么样的材料,如何制定合理的机械加工和热处理的工艺路线。在课堂上,可先帮助学生分析轴和齿轮的使用条件以及力学性能指标的要求。并让学生根据所学工程材料的内容,自己选择合适的材料,再制订相应的热处理工艺路线及其参数。在分组的讨论中,有的同学提出用渗碳钢、有的同学选用调质钢、还有些同学选用合金钢。经过大家的交流、对比、分析,大部分同学优化选择出自己满意的、合适的材料,并根据各自的材料制定相应的机加工和热处理路线。

例6:“All I know is,something comes at me like a Jack-in-the-Box,and up I goes like a sky-rocket!”

2 解决问题的方法与措施

为了解决以上问题,需要对传统的教学方法和内容进行探索、改革和优化。在当今各种信息应接不暇的时代,如何对学生进行启发,充分调动不同专业学生的学习积极性和主动性,是老师们最基本的责任和任务。这就需要老师因地制宜,因材施教,不断地对该课程的教学内容、教学手段、教学方法、实验环节和考评模式等多方面进行改革和创新。在教与学的各个环节中,要时刻遵守应用型和创新型人才培养模式的宗旨。同时,还要培养学生的自学能力和创新能力,进而提高教学质量,为学生今后的产品设计工作奠定坚实的基础。该课程的教学方法和教学模式可做以下改进。

(1)整合和优化教学内容,突出应用性。

[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.

李强开始周密计划。光轮椅就准备了三种,可充气的、实心轮胎的和简易好折叠的。想到母亲腿不好只能坐便,在外上厕所可能不方便,他还准备了便携式的坐便椅。

整合优化后的教学内容,在保证工程材料学科的理论性和系统性的基础上,更要突出实践性和应用性。同时,要使学生了解到材料科学的新发展和新技术,拓宽学生的知识面,进一步提高教学效果。

(2)创新教学方法,提高学生参与度。

由于课时的减少,在课堂上主要是完成教学内容的讲解,练习题和作业就讲的相应少了。为此,可采用案例式教学。比如,在讲热处理中的退火时,讲完理论,马上就让学生做相关的练习题,根据不同的材料选择合理的退火方法。讲解冷加工和热加工时,马上联想到在车间实习时,不同的工种是如何划分为冷加工和热加工的。在课堂教学中,根据实际的生产需要设计出一些练习题,学生经过对具体问题的分析、思考,就能加深所学理论知识的理解,学以致用。

从图2日变化看,PM2.5、PM10高值点均出现凌晨,在000后迅速下降,然后早高峰000左右时出现白天的高值点,随后不断降低,在傍晚100~100达到最低。夜晚,随着大气稳定度的增强,污染物逐渐累积,PM2.5与PM10的浓度重新逐渐上升,随后保持平稳。PM1有类似的日变化规律。

(3)该课程基础理论多、概念多。例如,在讲解金属的结构时,学生会感觉整节课都在讲基本定义和概念,没有趣味性和挑战性,慢慢地就会失去兴趣,被动地听课。如何更好地调动学生的学习积极性、主动性,培养学生学习的兴趣、自信心,也是教好本课程的难点和需要探索的重要方面。

实验环节也是该课程的必不可少的一部分。机械工程材料的传统实验环节大部分是验证性的,与理论教学相配合、相促进。通过对实验环节进行优化和改革,淡化验证性,强调创新性。使学生利用综合性实验,将所学理论知识合理地应用于实践中,培养学生的动手能力和创新能力。

(3)开设综合性实验,加强创新能力的培养。

为了充分体现实验教学的实践性、应用性和创新性[4],可以把硬度测量的实验和热处理实验相结合。做实验时,先给每组同学发一个试样,教大家用洛氏硬度计测出当前的硬度。再根据具体的材料和硬度,给大家安排不同的热处理工艺。热处理操作完成后,每个同学再次测量该试样的硬度。在这个实验过程中,学生先自己查资料,根据课堂上所讲的热处理原理和效果,来判断材料经过热处理后应有的硬度是多少。再和真实的实验结果来对比、分析和判断,硬度有偏差的真正原因是什么。在今后的生产实践中,碰到类似问题,该如何解决、处理。因此,开设综合性实验,一方面是重复演示与验证了课堂教学内容;另一方面,延伸与丰富了理论教学环节。从而培养了学生的逻辑思维能力和创新能力。

3 结 语

为了更好地帮助教师贯彻教学大纲、完成教学目标,针对《机械工程材料》课程当前存在的突出问题,通过对教学内容、教学方法、实验环节的优化及探索[5],可培养学生学习的动力与兴趣,能有效、创新性的解决实际问题。在今后的教学中,逐步建立一种高效的教学结构模式,培养出思路开阔、创新意识强、综合素质高的应用型人才。

参考文献

《机械工程材料》的内容广泛,既有深奥的理论体系,又和实际的产品生产密切相关。由于教学课时的限制,必须要在教学内容上适当进行整合和优化。该课程有两大重点和难点:一个是工程材料的微观结构、铁碳合金的相图;另一个是钢的热处理、加工工艺路线的制定。教学过程中,既要保证学科知识的完整性及系统性,更要突出教学内容的实践性。对于一些基本而重要的概念要重点掌握。比如:晶体的结构、铁碳合金的相图、C曲线、CCT曲线等。而另外一些与生产实际紧密相关内容,则要有针对性的学习。比如:机械制造中,常用的工业用钢和铸铁的牌号、性能;零件材料的选择、热处理工艺的安排、工艺路线的制定等[3]。这些都是要求学生必须掌握的内容。针对机械类专业的学生,一些过于抽象、应用性不强的理论知识则可以简化、自学。比如,晶向和晶面的表示方法、晶体缺陷的形成机理、常用的相图的建立分析方法、铸铁中的石墨如何形成等。

[2] 门清毅,李洪波.建材机械装备设计课程教学改革与实践[J].洛阳理工学院学报(自然科学版),2013,23(3):94-96.

[3] 倪利勇,顾晓勤,鄢奉林,等.面向应用型人才培养的工程材料课程实验改革与实践[J].轻工科技,2014(7):196-197.

[4] 谢志雄,谈芬芳. 《工程材料》课程教学方法的改革及应用[J].教育教学论坛,2016(41):200-201.

周瑞家的听了,便已猜着几分来意……听如此说,便笑说道:“……我们这里都是各占一样儿:我们男的,只管春秋两季地租子,闲时只带着小爷们出门子就完了;我们只管跟太太奶奶们出门的事。”(第六回)

[5] 裴锐.应用型本科院校土木工程材料课程改革探索[J].辽宁科技学院学报,2014,16(1):59-60+65.

活动三分为两个环节,第一个环节是本节课对棱柱和棱锥的第三次认识.通过触觉,感受它们外形上的特征,完成触觉感知后,在头脑中想象它们的外形,这一环节的想象过程,要比前面的活动更为高级.第二个环节是同桌间进行的活动,完成“摸模型——想图形——说特征”这个过程,活动中学生会再一次认识到棱柱和棱锥的特征,完成了本节课对棱柱和棱锥的第四次认识过程.活动中,学生除了摸到棱柱和棱锥以外,还会摸到不仅仅由平面图形围成的几何体模型,如圆柱、圆锥、球等.学生会用展开和折叠、描述截面等方式来表达图形,这些都是学生在活动中的闪光点.

叶总仔细观察钱币,钱币手感古朴,铭文清晰。看起来挺像是真货,即便是赝品,估计也有百年以上的历史。于是也就没有多说,只告诉孟导等老贾来了自有定夺。

 
武亚平,李妙玲
《洛阳理工学院学报(自然科学版)》2018年第01期文献

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