應(yīng)用型本科《機(jī)械工程材料與熱加工工藝》課程教學(xué)改革探索

1、    應(yīng)用型本科機(jī)械工程材料與熱加工工藝課程教學(xué)改革探索    孫文芳【摘 要】隨著高等院校教育理念的轉(zhuǎn)化，對(duì)應(yīng)用型本科教育教學(xué)提出了新的要求，各應(yīng)用型高校課程的教學(xué)過(guò)程也在發(fā)生改變，通過(guò)培養(yǎng)學(xué)生興趣、提高實(shí)踐能力為目的的各種考核方式改革應(yīng)運(yùn)而生。本文通過(guò)分析影響機(jī)械工程材料與加工工藝課程考核方式改革的因素，建立較為完善的課程考核方式改革方案，以達(dá)到學(xué)生積極、主動(dòng)學(xué)習(xí)的目的。通過(guò)對(duì)教學(xué)方法以及評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)等方面進(jìn)行改革，達(dá)到所需目的?！娟P(guān)鍵字】機(jī)械工程材料;熱加工;教學(xué)改革;應(yīng)用型： g642 ： a ： 2095-2457（2019）03-0076-00

2、3doi：10.19694/ki.issn2095-2457.2019.03.0301 機(jī)械工程材料與熱加工工藝課程的重要地位機(jī)械工程材料與熱加工工藝是面向機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)開(kāi)設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程主要包括兩大內(nèi)容，即機(jī)械工程材料、熱加工工藝。機(jī)械工程材料部分主要以介紹機(jī)械材料屬性及選材，是保證零件質(zhì)量的基礎(chǔ);熱加工部分以介紹材料處理為主，是實(shí)現(xiàn)零件使用性能的關(guān)鍵手段。該課程從工程材料的基礎(chǔ)理論知識(shí)入手，使學(xué)生充分掌握工程材料的物理、化學(xué)等屬性，充分運(yùn)用熱加工與材料屬性之間的關(guān)系，達(dá)到綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)，解決生產(chǎn)中從零件使用條件分析到零件合理選材并經(jīng)過(guò)熱處理過(guò)程達(dá)到合格零件生產(chǎn)的目的

3、。在工科院校機(jī)械類專業(yè)的課程設(shè)置中，該課程屬于專業(yè)基礎(chǔ)課，是培養(yǎng)應(yīng)用型機(jī)械類專業(yè)人才分析零件失效、零件選材及工藝處理的必修課程。2 機(jī)械工程材料與熱加工工藝課程學(xué)習(xí)的困難機(jī)械工程材料與熱加工工藝課程所涵蓋的內(nèi)容較多、理論性很強(qiáng)，大多為抽象的傳統(tǒng)的教學(xué)方式主要是以灌輸式為主，老師講，學(xué)生聽(tīng)，課堂氣氛沉悶，教學(xué)效果差。機(jī)械工程材料與熱加工工藝主要分為四個(gè)模塊：一是機(jī)械工程材料的屬性、組織結(jié)構(gòu)方面知識(shí);二是常用的機(jī)械工程材料在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用;三是機(jī)械材料失效分析及材料選用的知識(shí);四是機(jī)械工程材料的熱處理方面知識(shí)四個(gè)模塊。這四個(gè)模塊涉及的內(nèi)容比較抽象，比其他機(jī)械結(jié)構(gòu)等方面的知識(shí)難理解，學(xué)習(xí)起來(lái)有一定

4、的困難。該課程各章節(jié)的知識(shí)面較廣，材料部分的名詞較多，熱加工的工藝方法也較多，若只是死記硬背無(wú)法深刻了解材料的性能和成形的具體過(guò)程，不但記憶起來(lái)困難，等到具體操作時(shí)，更無(wú)法合理的進(jìn)行選材，以至于理論與實(shí)踐相脫節(jié)?？梢?jiàn)這門(mén)課程對(duì)于理論和實(shí)踐兩個(gè)體系都有很高的要求。3 機(jī)械工程材料與熱加工工藝課程的考核現(xiàn)狀機(jī)械工程材料與熱加工工藝課程現(xiàn)階段的考核考核方式以閉卷考核為主，閉卷考試以試卷命題，考核成績(jī)作為考核之一，另一部分為考核平時(shí)成績(jī)。具體考核成績(jī)?cè)u(píng)定辦法如下：課程考核成績(jī)：平時(shí)成績(jī)考核（30%）+期末考核成績(jī)（70%）。機(jī)械工程材料與熱加工工藝課程中需要掌握的內(nèi)容，具有以下特點(diǎn)：（1）內(nèi)容涉及內(nèi)容

5、比較多，主要包括金屬材料（有色金屬、黑色金屬）、非金屬材料（塑料、陶瓷、復(fù)合材料等）、加工工藝（鑄、鍛、焊等工藝）。（2）理論計(jì)算少，課程中多為原理規(guī)律和定義。學(xué)生備考多采取死記硬背，并且采取這種方式考核的分?jǐn)?shù)難以體現(xiàn)學(xué)生的應(yīng)用能力，無(wú)法達(dá)到學(xué)以致用培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的目的，這也違背了學(xué)習(xí)該門(mén)課程的初衷。多所學(xué)校的機(jī)械工程材料與熱加工工藝課程都在進(jìn)行課程改革，但是該課程的整體建設(shè)水平和質(zhì)量還沒(méi)有較為明顯的提高，可以考慮從考核方式方法上做進(jìn)一步改進(jìn)，以提高應(yīng)用能力。4 考核方式改革分析課程建設(shè)和課程改革在發(fā)展的過(guò)程中主要包括多種形式的改革，有教學(xué)理念的革新，教學(xué)模式上的創(chuàng)新，教學(xué)體系的改革規(guī)劃，教

6、學(xué)手段和方法改革，考核方式改革等，這些改革思路是相互關(guān)聯(lián)的，考核方式改革的方案制定也必須考慮這些之間的銜接性。而這些改革形式中對(duì)考核方式改革最為影響的部分則是教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)模式和手段，教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)。因?yàn)槭紫冉虒W(xué)內(nèi)容的改革，直接決定考核中知識(shí)點(diǎn)的分布，教學(xué)模式則是在教學(xué)環(huán)節(jié)中調(diào)動(dòng)學(xué)生情趣的關(guān)鍵手段，這也決定著學(xué)生是否愿意并且對(duì)這門(mén)課感興趣。教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，是決定在整個(gè)課程建設(shè)中是否能夠加入一些其他形式小內(nèi)容，而這些新設(shè)計(jì)的教學(xué)環(huán)節(jié)都可以作為課程考核的組成形式。所以確定合理的考核方式改革方案，需要考慮以上關(guān)鍵因素，從而形成確實(shí)可行并有效的改革體系，而不是各方面相互脫離，憑空想象的進(jìn)行的考核改革。其

7、次，有關(guān)材料類的創(chuàng)新設(shè)計(jì)較少。當(dāng)今社會(huì)，國(guó)家提倡“大眾創(chuàng)業(yè)，萬(wàn)眾創(chuàng)新”，學(xué)校作為安徽省高水平應(yīng)用型大學(xué)建設(shè)單位，近年來(lái)大力鼓勵(lì)全校師生科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)，包括大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽、大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、智能車(chē)競(jìng)賽、互聯(lián)網(wǎng)+競(jìng)賽和計(jì)算機(jī)成圖技術(shù)大賽等。而在各種科技創(chuàng)新活動(dòng)中，材料類設(shè)計(jì)偏少，在教學(xué)中，我們可以把本課程與機(jī)械制造課程聯(lián)系起來(lái)，布置設(shè)計(jì)零件生產(chǎn)工藝過(guò)程的任務(wù)，學(xué)生通過(guò)此設(shè)計(jì)充分掌握零件從選材到機(jī)械加工再到熱處理的過(guò)程，并鼓勵(lì)能完成零件作品，從而提高學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。5 機(jī)械工程材料與熱加工工藝課程改革方案5.1 合理規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容，制定相應(yīng)的教學(xué)計(jì)劃，建立一個(gè)完整的教學(xué)體系為提高

8、教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，建立新的在教學(xué)體系，重新修訂了機(jī)械工程材料的教學(xué)計(jì)劃安排，在學(xué)時(shí)分配上對(duì)理論和實(shí)踐環(huán)節(jié)做了重新的安排。把原來(lái)的8學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)穿插到金工實(shí)習(xí)中去，在金工實(shí)習(xí)中安排一周讓大家提前了解熱處理和熱加工（鑄、鍛、焊）的相關(guān)內(nèi)容，為將要學(xué)習(xí)的機(jī)械工程材料與熱加工工藝課程做準(zhǔn)備工作;另外，一個(gè)完整機(jī)械產(chǎn)品的加工應(yīng)該包括以下步驟：選材-毛坯成形-機(jī)械加工-熱處理-裝配等（熱處理穿插在機(jī)械加工過(guò)程中），而機(jī)械加工在制造技術(shù)基礎(chǔ)課程中具體介紹，因此在學(xué)習(xí)完這兩門(mén)課之后安排3周的課程設(shè)計(jì)，該課程設(shè)計(jì)將這兩門(mén)課知識(shí)結(jié)合起來(lái)，制訂一個(gè)完整產(chǎn)品生產(chǎn)的工藝規(guī)程，這樣也完成了零件完整生產(chǎn)的新的教學(xué)體

9、系的建立，具體教學(xué)體系安排如表1所示：5.2 在上述教學(xué)體系的建立之上，采用“任務(wù)驅(qū)動(dòng)法”教學(xué)結(jié)合我校遵循“應(yīng)用能力培養(yǎng)為先、理論服務(wù)于實(shí)踐”的原則，在機(jī)械工程材料與熱加工工藝課程中采用“任務(wù)驅(qū)動(dòng)法”的教學(xué)模式，通過(guò)改革激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。將課程中的理論知識(shí)與實(shí)踐能力結(jié)合起來(lái)，進(jìn)一步滿足應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需要?？紤]前面分析的機(jī)械工程材料及熱加工工藝課程內(nèi)容復(fù)雜繁瑣、推理性內(nèi)容少、缺少實(shí)踐能力培養(yǎng)的特點(diǎn)，給學(xué)生的課程學(xué)習(xí)帶來(lái)了諸多困難，主要體現(xiàn)在由于內(nèi)容枯燥無(wú)味，需要記憶的內(nèi)容太多，學(xué)生死記硬背，不能熟練應(yīng)用，考試時(shí)成績(jī)尚可，一旦考試結(jié)束后知識(shí)點(diǎn)全部遺忘

10、。大多數(shù)院校機(jī)械類專業(yè)在開(kāi)設(shè)此門(mén)課程的時(shí)候依然采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，多為填鴨式教學(xué)方法，或只是單純的對(duì)考核方式進(jìn)行考核，不考慮輔助教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法的改革?？己朔绞礁母镙o助以教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革可采用“任務(wù)驅(qū)動(dòng)法”來(lái)完成合理考核?！叭蝿?wù)驅(qū)動(dòng)”主要以任務(wù)為主線、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體，而具體的體現(xiàn)如下：（1）任務(wù)導(dǎo)入   根據(jù)課程大綱要求，通過(guò)實(shí)例導(dǎo)入，提出任務(wù)。選擇一個(gè)與當(dāng)前知識(shí)點(diǎn)或者學(xué)習(xí)要點(diǎn)密切相關(guān)的問(wèn)題作為學(xué)習(xí)的中心，學(xué)生根據(jù)這個(gè)學(xué)習(xí)中心找出亟待解決的問(wèn)題，并設(shè)法找到解決問(wèn)題的思路及解決方案，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，并在解決問(wèn)題的過(guò)程中掌握相關(guān)知識(shí)。（2）教師主導(dǎo)   找到

11、合適的案例用以掌握知識(shí)點(diǎn)，在結(jié)合實(shí)例解決問(wèn)題的過(guò)程中，教師擔(dān)任的主要任務(wù)是講授相關(guān)的知識(shí)，并在學(xué)生遇到問(wèn)題時(shí)提供解決問(wèn)題的線索。（3）學(xué)生主體   學(xué)生根據(jù)任務(wù)及已知知識(shí)點(diǎn)，通過(guò)自主學(xué)習(xí)或協(xié)作學(xué)習(xí)的方法獲取解決問(wèn)題的有關(guān)信息，再通過(guò)教師引導(dǎo)，驗(yàn)證問(wèn)題的正確性或者糾正解決問(wèn)題的方法，最終獲得正確的解決方案，并掌握新的知識(shí)點(diǎn)。5.3 采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)與啟發(fā)式教學(xué)相結(jié)合任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的實(shí)施必須輔助以啟發(fā)式教學(xué)，啟發(fā)式教學(xué)的核心是啟發(fā)學(xué)生的思維，出發(fā)點(diǎn)自然從學(xué)生出發(fā)，教師在教學(xué)的過(guò)程中根據(jù)課程大綱要求，凝練知識(shí)點(diǎn)。課程內(nèi)容的講解，多以問(wèn)題開(kāi)始，問(wèn)題的提出需要緊密貼合知識(shí)點(diǎn)。比如在講到金屬材料

12、時(shí)，可以引導(dǎo)學(xué)生回顧工程訓(xùn)練中遇到的金屬材料，先拋出問(wèn)題讓學(xué)生思考，鉗工操作時(shí)加工的圓鋼是什么材料？此材料為什么可以使用的鋸條和銼刀直接加工？加工出來(lái)的錘子是否可以直接使用？為什么？引發(fā)學(xué)生的思考，并根據(jù)問(wèn)題考慮各 零件的材料。圓鋼是低碳鋼，低碳鋼硬度較低，可以使用硬度較高的鋸條和銼刀進(jìn)行加工，通過(guò)鉗工加工的錘子硬度較低需要通過(guò)熱處理才能使用，而鋸條和銼刀的材料是都是碳素工具鋼，一個(gè)是t10，另一個(gè)是t12，但是t10和t12雖都是工具鋼，又有何不同？隨著一個(gè)個(gè)問(wèn)題的提出和解決，使學(xué)生的思維更加活躍，枯燥的課程內(nèi)容也更易掌握。因此，教師在上課之前設(shè)計(jì)啟發(fā)式問(wèn)題就成為較為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它決定著

13、課程是否能順利開(kāi)展及課程教學(xué)的實(shí)際效果。5.4 考核方式的具體改革實(shí)施綜上所述，我們已經(jīng)結(jié)合課程考核中的重要影響因素制定了相關(guān)內(nèi)容的改革措施實(shí)施，接下來(lái)，我們把重點(diǎn)內(nèi)容放在考核方式的改革落實(shí)上。（1）改進(jìn)考核的組成結(jié)構(gòu)隨著新的教學(xué)方法的改革應(yīng)用于實(shí)踐當(dāng)中，該課程的考核方式應(yīng)進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整。第一，我們?cè)谙鄳?yīng)的章節(jié)后面都設(shè)置了練習(xí)題，隨堂進(jìn)行測(cè)試，并把測(cè)試的成績(jī)納入期末總成績(jī)，也可以考查學(xué)生對(duì)相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況;第二，在主要內(nèi)容學(xué)習(xí)結(jié)束后，讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)內(nèi)容，結(jié)合相關(guān)知識(shí)，廣泛閱讀資料，自由命題，自主創(chuàng)新案例設(shè)計(jì)，獨(dú)立設(shè)計(jì)案例內(nèi)容，撰寫(xiě)一篇與工程材料及熱加工工藝相關(guān)的論文。具體考核內(nèi)容及比例如

14、下圖1所示：在改革后的考核方案中，我們加大了學(xué)生自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)比例的成績(jī)，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，充分體現(xiàn)“應(yīng)用型”的教學(xué)理念;同時(shí)也可以一定程度上減輕傳統(tǒng)的期末考試前臨時(shí)抱佛腳、考前背一背的現(xiàn)象。（2）改變期末考試中理論題型的分布在機(jī)械工程材料與熱加工工藝的課程考核改革中，根據(jù)前期對(duì)課程內(nèi)容的整合情況，我們對(duì)期末考試中試卷的題型和相應(yīng)的比例做了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，降低客觀題固定答案的比重，利于學(xué)生發(fā)揮自主學(xué)習(xí)及解決問(wèn)題的能力，可以適當(dāng)?shù)奶岣邔W(xué)生的卷面得分率。具體的題型改革和比重如圖2所示：（3）加大過(guò)程考核，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性為改善目前這種考前突擊的臨時(shí)抱佛腳的備考模式，在課程的學(xué)習(xí)中，加強(qiáng)過(guò)程考核。針對(duì)每一章節(jié)或者每?jī)烧碌膶W(xué)習(xí)重點(diǎn)，做好章節(jié)考核。并將學(xué)生分配小組，根據(jù)課程重點(diǎn)給學(xué)生布置討論課題，學(xué)生以小組為單位進(jìn)行課下討論，并提交討論結(jié)果材料，學(xué)生通過(guò)共同協(xié)作，獲取相關(guān)分?jǐn)?shù)，并將考核列入平時(shí)成績(jī)中。6 結(jié)束語(yǔ)我們通過(guò)對(duì)考核方式改革的探索，提出推進(jìn)過(guò)程化教學(xué)的思路和方法，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力及協(xié)同學(xué)習(xí)能力，通過(guò)考核方式改革的方向，引導(dǎo)教師、學(xué)生各司其責(zé)，既縮短課