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在深化课程改革、培养应用型人才的教育过程中,对教学思想和方法的研究是完全必要而又十分重要的。《工程材料及热处理》是机械类和近机械类专业开设的一门专业基础课,该课程基本概念多,知识点复杂。对于刚刚涉足专业课的学生来说,经常感到无从下手,为应付考试,大多数采用死记硬背的方法,考后即忘。在对历届毕业设计的指导过程中,发现学生对如何选材和怎样合理安排热处理工序掌握的非常不好。为此,提出了基于工程应用的教学方法,注重培养学生运用理论知识解决实际工程问题的能力,同时又促进学生对理论知识的充分理解和灵活运用。
一、以工程应用思想为基础,向学生传授理论知识
《工程材料及热处理》属于专业基础课,他从实践中发展起来,又直接为生产实践服务。它基本概念多,内容头绪多,实践性强,但公式推导和计算少[1]。该课程通常开设较早,在大一的下学期或大二的上学期,大多数同学还沉浸在类似于高等数学、理论力学等公式推导和数值计算的乐趣中,对《工程材料及热处理》课程的学习无从下手,认为就是记概念、背原理,一旦不理解,学习兴趣陡然下降。其实,该课程的逻辑性非常强,尤其表现在以点带面、层层深入展开方面。因此,启发学生的学习兴趣、培养其运用逻辑思维解决实际问题的能力,应是该课程教学考虑的首要问题[2]。
工程應用的思想以培养应用创新型人才为出发点,不单纯为传授知识而传授知识,而是以工程应用背景和解决实际存在问题为切入点,也就是先提出问题,再引导学生探索解决问题的方法。这样,学生带着一种对知识的渴求去学习,学习成为了一种主动行为,课堂气氛活跃了,讲授理论知识成为一种顺理成章的事。例如,讲解材料的冲击韧性时, 首先提出号称永不沉没的豪华客轮Titanic号为么在冰山的冲击下那么的不堪一击?然后展示了Titanic号钢板和近代船用钢板的冲击断裂截面照片,说明了冲击韧性指标对选材的重要性,在高涨的学习氛围中,完成了冲击韧性概念和指标的讲授。
铁碳合金平衡相图是《工程材料及热处理》课程的核心,也是讲授的重点和难点[3]。如果采用灌输的方式,让学生记住各个相区组织形态,也不是不行。但这样做,学生会产生一种为难情绪,因为他不知道为什么要学习铁碳合金平衡相图,学了它能解决什么问题。为此,改变了以往先教授铁碳合金平衡相图,再分析实例的方法。具体做法是:先展示相图,看看各个相区中都是什么组织;然后带领学生回顾各个基本相的性质,引导学生思考相图各相区中产物的性质;最后提出几个生活中或工程中的应用实例,要求用相图来解释。例如:为什么绑扎物体用低碳钢丝,而起吊重物用€%rc=0.6~0.7%的钢丝绳?在1100℃时,为什么€%rc=0.4%的钢能进行锻造,而€%rc=4.0%的铸铁不能进行锻造?学生往往会进行热烈的讨论和大胆的猜想。这就是讲授铁碳合金平衡相图的最佳时机,会收到事半功倍的效果。
二、以铁碳合金平衡相图为主线,采用多元化的教学方法
对于《工程材料及热处理》课程来说,铁碳合金平衡相图是公认的核心内容,是机械零件选材和热处理的基础。为了达到教学目的,提出了坚持"一根主线、两个重点、服务工程"的原则。"一根主线"就是在教学中始终坚持以铁碳合金平衡相图为主线,"两个重点"就是对理论和实际并举,"服务工程"就是坚持实用性原则,重点培养学生对不同材料的选用和合理安排热处理工序的能力[4]。
具体教学过程中,在每节课的开始都简单的回顾铁碳合金平衡相图,对材料的成分、在不同温度下的组织和性能之间的关系进行梳理。新课程讲授内容围绕这条主线展开,变分散为集中,把看似模糊的、不相干的理论和方法归纳为主线的分支,保证教学内容的连贯性和系统性。应用效果最显著的是钢的热处理部分,当学生明白了不论是整体热处理的退火、正火、淬火、回火还是表面热处理的渗碳、渗氮都是在铁碳合金平衡相图的理论支持下采取的工艺措施,以达到改善材料性能、满足工程需要的目的,所有的问题都迎刃而解,基础理论知识和实际应用能力同时加强。
在教学形式上,采用课堂理论和实验教学相结合的形式。课堂教学着重概念、基础方法等理论的学习,采用多媒体课件教学,力求生动、形象的表现出材料的微观组织结构和变化特征。例如,拉伸、冲击实验等用flash演示;晶体原子排列典型结构、固溶体形成、位错运动等都采用动画的形式讲解;不同成分材料热处理前后组织变化用金相图片对照讲解,等。学生兴趣高、接受快。
此外,开设网上课堂,让网络教学资源作为课堂教学的补充和深入,具有教学辅助和自学两项功能。除课堂上已经讲授的课程教学内容外,重点放在相图、显微组织图、工程实际操作录像等图片资料供自学,习题库、测试卷等供自测。使学习者不受时间、地点和进度的限制,随时通过计算机进行自学。
三、结论
通过以工程应用为基础对《工程材料及热处理》课程进行教学,收到了良好的教学效果。学生普遍认识到了该课程的意义和重要性,学习积极性得到了提高,主动思考问题和探索解决问题的能力得以加强,由过去教师问学生问题的状况到现在学生找老师提问题。
参考文献:
[1]吕烨,许德珠..机械工程材料.北京:高等教育出版社, 2008,(6).
[2]胡志豪.课程教学改革的实践与思考.工程材料2006,27(14): 39 -40.
[3]周文超.对铁碳合金相图教学的探索.高等教育研究. 2001, 17 (2): 53-55.
[4]刘春林.结合工程技术观点讲授.机械制造基础.2008. 20(2) 119 -121.
一、以工程应用思想为基础,向学生传授理论知识
《工程材料及热处理》属于专业基础课,他从实践中发展起来,又直接为生产实践服务。它基本概念多,内容头绪多,实践性强,但公式推导和计算少[1]。该课程通常开设较早,在大一的下学期或大二的上学期,大多数同学还沉浸在类似于高等数学、理论力学等公式推导和数值计算的乐趣中,对《工程材料及热处理》课程的学习无从下手,认为就是记概念、背原理,一旦不理解,学习兴趣陡然下降。其实,该课程的逻辑性非常强,尤其表现在以点带面、层层深入展开方面。因此,启发学生的学习兴趣、培养其运用逻辑思维解决实际问题的能力,应是该课程教学考虑的首要问题[2]。
工程應用的思想以培养应用创新型人才为出发点,不单纯为传授知识而传授知识,而是以工程应用背景和解决实际存在问题为切入点,也就是先提出问题,再引导学生探索解决问题的方法。这样,学生带着一种对知识的渴求去学习,学习成为了一种主动行为,课堂气氛活跃了,讲授理论知识成为一种顺理成章的事。例如,讲解材料的冲击韧性时, 首先提出号称永不沉没的豪华客轮Titanic号为么在冰山的冲击下那么的不堪一击?然后展示了Titanic号钢板和近代船用钢板的冲击断裂截面照片,说明了冲击韧性指标对选材的重要性,在高涨的学习氛围中,完成了冲击韧性概念和指标的讲授。
铁碳合金平衡相图是《工程材料及热处理》课程的核心,也是讲授的重点和难点[3]。如果采用灌输的方式,让学生记住各个相区组织形态,也不是不行。但这样做,学生会产生一种为难情绪,因为他不知道为什么要学习铁碳合金平衡相图,学了它能解决什么问题。为此,改变了以往先教授铁碳合金平衡相图,再分析实例的方法。具体做法是:先展示相图,看看各个相区中都是什么组织;然后带领学生回顾各个基本相的性质,引导学生思考相图各相区中产物的性质;最后提出几个生活中或工程中的应用实例,要求用相图来解释。例如:为什么绑扎物体用低碳钢丝,而起吊重物用€%rc=0.6~0.7%的钢丝绳?在1100℃时,为什么€%rc=0.4%的钢能进行锻造,而€%rc=4.0%的铸铁不能进行锻造?学生往往会进行热烈的讨论和大胆的猜想。这就是讲授铁碳合金平衡相图的最佳时机,会收到事半功倍的效果。
二、以铁碳合金平衡相图为主线,采用多元化的教学方法
对于《工程材料及热处理》课程来说,铁碳合金平衡相图是公认的核心内容,是机械零件选材和热处理的基础。为了达到教学目的,提出了坚持"一根主线、两个重点、服务工程"的原则。"一根主线"就是在教学中始终坚持以铁碳合金平衡相图为主线,"两个重点"就是对理论和实际并举,"服务工程"就是坚持实用性原则,重点培养学生对不同材料的选用和合理安排热处理工序的能力[4]。
具体教学过程中,在每节课的开始都简单的回顾铁碳合金平衡相图,对材料的成分、在不同温度下的组织和性能之间的关系进行梳理。新课程讲授内容围绕这条主线展开,变分散为集中,把看似模糊的、不相干的理论和方法归纳为主线的分支,保证教学内容的连贯性和系统性。应用效果最显著的是钢的热处理部分,当学生明白了不论是整体热处理的退火、正火、淬火、回火还是表面热处理的渗碳、渗氮都是在铁碳合金平衡相图的理论支持下采取的工艺措施,以达到改善材料性能、满足工程需要的目的,所有的问题都迎刃而解,基础理论知识和实际应用能力同时加强。
在教学形式上,采用课堂理论和实验教学相结合的形式。课堂教学着重概念、基础方法等理论的学习,采用多媒体课件教学,力求生动、形象的表现出材料的微观组织结构和变化特征。例如,拉伸、冲击实验等用flash演示;晶体原子排列典型结构、固溶体形成、位错运动等都采用动画的形式讲解;不同成分材料热处理前后组织变化用金相图片对照讲解,等。学生兴趣高、接受快。
此外,开设网上课堂,让网络教学资源作为课堂教学的补充和深入,具有教学辅助和自学两项功能。除课堂上已经讲授的课程教学内容外,重点放在相图、显微组织图、工程实际操作录像等图片资料供自学,习题库、测试卷等供自测。使学习者不受时间、地点和进度的限制,随时通过计算机进行自学。
三、结论
通过以工程应用为基础对《工程材料及热处理》课程进行教学,收到了良好的教学效果。学生普遍认识到了该课程的意义和重要性,学习积极性得到了提高,主动思考问题和探索解决问题的能力得以加强,由过去教师问学生问题的状况到现在学生找老师提问题。
参考文献:
[1]吕烨,许德珠..机械工程材料.北京:高等教育出版社, 2008,(6).
[2]胡志豪.课程教学改革的实践与思考.工程材料2006,27(14): 39 -40.
[3]周文超.对铁碳合金相图教学的探索.高等教育研究. 2001, 17 (2): 53-55.
[4]刘春林.结合工程技术观点讲授.机械制造基础.2008. 20(2) 119 -121.