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機(jī)械工程材料課程的教學(xué)探索
教育部啟動(dòng)了卓越計(jì)劃，旨在培養(yǎng)造就一大批掌握科學(xué)方法，擅長動(dòng)手解決實(shí)際問題，創(chuàng)新能力強(qiáng)且適應(yīng)企業(yè)發(fā)展需要的各類工程技術(shù)人才[1]。機(jī)械工程材料課程是高等院校機(jī)械類和近機(jī)械類專業(yè)的一門必修專業(yè)類基礎(chǔ)課程，也是一門與工程實(shí)際緊密聯(lián)系、實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生在畢業(yè)后主要從事機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造工作，在材料科學(xué)與工程日新月異的今天，材料的正確選擇與工藝的合理制定，愈加成為提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、節(jié)約能源和開發(fā)新產(chǎn)品的一個(gè)重要手段[2]。
為保證卓越計(jì)劃的順利進(jìn)行，我院規(guī)定，機(jī)械類卓越計(jì)劃學(xué)生大二至大四學(xué)年每年必須有1～2個(gè)月的校外實(shí)習(xí)，這樣就使學(xué)生校內(nèi)學(xué)時(shí)相應(yīng)減少。機(jī)械工程材料課程共計(jì)40學(xué)時(shí)，其中課堂講授36學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)4學(xué)時(shí)。實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)略顯不足，加之學(xué)校辦學(xué)條件有限以及經(jīng)費(fèi)欠缺，造成相關(guān)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備短缺，能夠開出的實(shí)驗(yàn)類型較少，如不處理好這些因素的影響，充分利用好各種資源，勢必影響到整體教學(xué)質(zhì)量，影響卓越計(jì)劃目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
機(jī)械工程材料課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為理論聯(lián)系實(shí)際的紐帶和橋梁，是培養(yǎng)學(xué)生工程意識、動(dòng)手能力和實(shí)踐能力不可缺少的教學(xué)環(huán)節(jié)。如何提高卓越計(jì)劃下該課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，一直是講授工程材料課程的教師普遍關(guān)心的問題[3-5]。根據(jù)我院的實(shí)際辦學(xué)條件，本課程主講教師對該課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和手段進(jìn)行了探索和實(shí)踐，采取多方面措施，保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。
1 采用現(xiàn)代化教學(xué)手段，優(yōu)化教學(xué)
1.1 優(yōu)化課堂教學(xué)
在課堂教學(xué)中，采用現(xiàn)代化的教學(xué)手段，通過視頻、動(dòng)畫、彩圖、聲音等多種措施，使原本枯燥的內(nèi)容變得直觀、具體、生動(dòng)、形象，從而改變以往滿堂灌的教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)其主觀能動(dòng)性，有助于教師把知識內(nèi)容講解清楚，也有助于學(xué)生理解和掌握知識內(nèi)容，從而產(chǎn)生良性循環(huán)。
采用現(xiàn)代化的課堂教學(xué)手段，能有效彌補(bǔ)學(xué)校辦學(xué)條件不足的短板。精心準(zhǔn)備的課件，不但可以使學(xué)生看到材料的內(nèi)部組織和外觀照片及儀器設(shè)備資料，而且可以將一些工程應(yīng)用中的實(shí)物圖片展示給學(xué)生，使教學(xué)內(nèi)容更加完善，使學(xué)生真正體會到機(jī)械工程材料課程內(nèi)容的博大精深。學(xué)生課后也可主動(dòng)通過互聯(lián)網(wǎng)等途徑進(jìn)行相關(guān)知識的學(xué)習(xí)與補(bǔ)充。
1.2 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)
在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采用現(xiàn)代化的教學(xué)手段，有很好的教學(xué)效果。如CD解說示教陳列柜的充分利用。我院配備了包括機(jī)械工程材料課程在內(nèi)的全套機(jī)類CD解說示教陳列柜，并且長期對學(xué)生開放。學(xué)生只要按規(guī)定提前向?qū)嶒?yàn)室教師預(yù)約即可進(jìn)行相應(yīng)示教實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)。再如網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺的充分利用。將實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的相關(guān)過程制作成影像資料在課程教學(xué)中播放，教學(xué)效果很好，但由于課時(shí)少和教學(xué)任務(wù)重之間的矛盾，不能大量播放影像資料。為此，我們把相應(yīng)的影像資料上傳到網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺上，讓學(xué)生利用課余時(shí)間學(xué)習(xí)，不僅解決了課時(shí)少的問題，而且還可以對學(xué)生的課外學(xué)習(xí)進(jìn)行同步跟蹤記錄考核。此外，還有開放式實(shí)驗(yàn)室的充分利用。通過開放式實(shí)驗(yàn)室，可以最大限度地利用現(xiàn)有儀器設(shè)備、師資隊(duì)伍、實(shí)驗(yàn)條件、環(huán)境資源等，為廣大學(xué)生提供更加靈活、更加方便、更加高效的學(xué)習(xí)和科研環(huán)境，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和創(chuàng)造性。教師可以結(jié)合自身的研究課題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主練習(xí)和實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。
2 完善傳統(tǒng)技能實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容和形式
卓越計(jì)劃背景下，機(jī)械工程材料課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在采用現(xiàn)代化教學(xué)手段的同時(shí)，還必須不斷完善傳統(tǒng)的實(shí)踐技能教學(xué)，這是提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的關(guān)鍵。
課堂實(shí)物展現(xiàn)和簡單實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)場演示教學(xué)必不可少。教師可以把一些便于攜帶的材料帶到課堂上，讓教學(xué)更直觀，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。如講授加工硬化現(xiàn)象時(shí)，教師可以帶段鐵絲，通過彎曲鐵絲至斷裂演示該現(xiàn)象。
傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要是金相試樣制備及硬度測量和鐵碳合金平衡組織觀察，教師通常采用集中教學(xué)方式，效果良好。我院對其稍作改革，如要求每位學(xué)生測量金工實(shí)習(xí)中自制的榔頭硬度。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中需要解釋：（1）金工實(shí)習(xí)中具體鑄造、鍛壓、切削、焊接的材料是什么，其性能特點(diǎn)有哪些？（2）為什么加工完成后的榔頭用來砸核桃，核桃沒砸破，榔頭上全是坑呢？榔頭是什么材料，進(jìn)行硬度實(shí)測，合適的材料應(yīng)該是什么？這樣的改革可以進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的動(dòng)手興趣，并實(shí)現(xiàn)課程間的緊密聯(lián)系。
3 以校企合作為載體，增加綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容
在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容安排方面，應(yīng)盡量降低單獨(dú)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增加綜合性實(shí)驗(yàn)。要充分利用校企合作培訓(xùn)這一載體，強(qiáng)化學(xué)生所學(xué)內(nèi)容和知識，提高學(xué)生的應(yīng)用能力。
我院機(jī)械類學(xué)生的培養(yǎng)計(jì)劃要求，學(xué)生學(xué)完本課程后，要去相關(guān)企業(yè)實(shí)習(xí)培訓(xùn)，如常州寶菱重工、常州天山重工、常州一重華冶等主要生產(chǎn)齒輪和軋輥的公司。
在校企合作培訓(xùn)環(huán)節(jié)中，學(xué)生可以近距離接觸到齒輪和軋輥的各種加工方法及消失模鑄造、模鍛等先進(jìn)制造技術(shù)；加工過程中的熱處理方法，如高頻感應(yīng)表面淬火、鹽浴淬火、滲碳和滲氮，噴丸強(qiáng)化等工藝；X射線衍射儀、頻譜分析儀、真空加熱爐等儀器設(shè)備。
此環(huán)節(jié)可以完成一項(xiàng)綜合性實(shí)驗(yàn)。將學(xué)生分成若干小組，根據(jù)加工工藝，從原材料選擇到毛坯加工，自己動(dòng)手完成相關(guān)工序，掌握相關(guān)知識。如用40Cr制作臥式車床主軸箱中的滑動(dòng)齒輪，主要是用來傳遞動(dòng)力并改變轉(zhuǎn)速，要求學(xué)生制定加工工藝、相應(yīng)的加工設(shè)備和工藝規(guī)范，并了解設(shè)備的操作規(guī)程。
通過實(shí)踐，學(xué)生學(xué)會了分析問題、解決問題，樂于動(dòng)手、勤于實(shí)踐，在完成任務(wù)中學(xué)到了知識，掌握了技能，并體會到成功的快樂。
4 建立實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的保證體系
良好的創(chuàng)意需要先進(jìn)的運(yùn)行管理機(jī)制保障其實(shí)施和運(yùn)作[5]。為了保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利進(jìn)行，在改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段、方法及內(nèi)容的基礎(chǔ)上，必須有完善的實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核體系�？紤]到學(xué)時(shí)的限制和學(xué)生人數(shù)較多等因素，結(jié)合卓越計(jì)劃的要求，我院卓越類學(xué)生的實(shí)驗(yàn)考核采用分類考核。
CD解說示教陳列柜、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺、開放式實(shí)驗(yàn)，憑相關(guān)記錄采取加分制。
傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，一般通過批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告評分。
綜合性實(shí)驗(yàn)，由于實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)相對充裕，為了真正考核每個(gè)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的掌握程度，除了通過實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行考核，還采用口試的形式，讓每個(gè)學(xué)生詳細(xì)陳述實(shí)驗(yàn)操作過程，教師根據(jù)學(xué)生的回答情況進(jìn)行評分。而研究性實(shí)驗(yàn)課工程材料的失效分析，則要求學(xué)生撰寫詳細(xì)的失效分析報(bào)告，并安排時(shí)間進(jìn)行簡單的答辯，教師根據(jù)學(xué)生撰寫的分析報(bào)告和答辯情況做出綜合評價(jià)。
建立理論考試準(zhǔn)入制度，實(shí)驗(yàn)考核不及格者，直接重修該課程；實(shí)驗(yàn)成績占課程期末總成績的30%。這種分類考核的方法，既可以激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情，反映每個(gè)學(xué)生的動(dòng)手操作能力，又能真實(shí)地評價(jià)他們理論聯(lián)系實(shí)際的水平[6]，促使學(xué)生注重實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察與分析，養(yǎng)成獨(dú)立思考的習(xí)慣。
5 結(jié)束語
通過機(jī)械工程材料課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，優(yōu)化課堂和實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)內(nèi)容，采取先進(jìn)的教學(xué)方法，合理的實(shí)驗(yàn)考核體系，有利于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)和分析問題、解決問題能力的提高，充分發(fā)揮和調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，與卓越計(jì)劃要求相吻合，有利于卓越計(jì)劃目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
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