《金属工艺学》本科教学的改革与实践

摘要：从《金属工艺学》本科教学的思路谈起，结合多年来的教学体会，从激发学生兴趣、多媒体课件教学、多角度解释抽象理论、合理拔高前沿知识四个方面详细论述了本课程的教学改革与实践。最后，总结了机械类学科教学改革及发展的新思路。

关键词：《金属工艺学》；教学方法；改革；实践

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）45-0138-03

Abstract：With teaching thoughtfulness of“Technology of Metals”and teaching experience about undergraduate，the paper discusses teaching innovation and practice from activizing interest of the students，multimedia teaching，explaining abstract theory from multiple perspectives，reasonable enhancing frontier knowledge of the textbook.Finally，teaching innovation and developing foreground about mechanical discipline are summarized.

Key words：technology of metals；instructional approach；innovation；practice

一、引言

《金属工艺学》课程是机械工程类专业的重要专业技术课，一般安排在大学二年级下半学期或大学三年级上半学期学习，该课程包括的概念和理论内容很多，有铸造、锻造、焊接、压力加工、切削加工等常见金属成型工艺[1]。《金属工艺学》是联系其他专业课程的纽带，其教学环节与教学方法至关重要，不仅关系到学生对其他专业课程的学习，而且对培养学生科学的思维方法和实践能力具有指导作用。随着高等教育体制改革的深入，《金属工艺学》课程的教学存在诸多矛盾，如学时数相应减少与知识信息量迅速增加之间的矛盾，传统的授课方法与多媒体创新教学之间的矛盾等。为了提高该课程的教学效果，改革教师的教书育人方法，提高课堂利用率已迫在眉睫，尤其是教学中要善于运用科学的思维与创新的思路，让学生学到扎实的专业知识[2]。笔者经过几年来的教学积累与亲身体会，对《金属工艺学》课程的教学改革做了大胆尝试，下面略作介绍。

二、教学改革的实践与分析

1.学生专业激情的激发。对于当代大学生而言，报考专业时存在盲目性，不知道具体该报什么。大学学习阶段专业兴趣的培养十分重要，这种求知的欲望一旦产生，对后续的课程学习起到促进作用。那么我们如何来激发学生的专业激情呢？要回答这个问题，就要上好绪论课，让学生知道该课程的主要内容、与现实生活的联系、如何运用知识解决实际问题等，其中最重要的是结合身边实例加以引导，提高学生的学习热情。例如就学生宿舍中常见的暖气片，我们可以从以下几个方面提出问题：①为什么暖气片使用金属材料而不用非金属材料？②为什么有的暖气片使用铸造方法而不使用压力加工方法？③为什么高档暖气片采用有色金属材料而常用暖气片采用铸铁材料？④复杂的暖气片系统是如何连接的？⑤如何优化暖气片的结构使其散热效果更佳？随着这些专业问题的提出，课堂气氛马上活跃起来，很多学生求知心切，想马上知道答案，这个时候我们可以结合《金属工艺学》的章节知识，通俗易懂的做出解释。相信大多数学生会茅塞顿开，感慨小小暖气片有这么多专业知识，浓厚的学习兴趣会随之产生。

以上仅是生活方面的小常识，这个实例中涵盖了不同材料的性能差异、金属材料的铸造与加工工艺、金属材料的导热效果及其腐蚀性能、材料的焊接工艺与方法、机械零件的设计与制造等专业知识，从而引出导热率、铸造、压力加工、有色金属、黑色金属、焊接、腐蚀性能及结构设计等重要专业术语，无形中提升了学生学习《金属工艺学》的情趣。当然生活中还有许多生动的实例，我们不妨在绪论课上列举出来，让学生思考，如铸造应力引起的腐蚀问题、纯铜水管的优良性能、金属导热性能与导电性能的区别与联系、纯金属与合金的强韧性比较等，都将给学生带来深刻的启发，为《金属工艺学》课程的后续学习打下基础。

2.多媒体课件教学。多媒体教学是近十多年发展起来的创新教育模式，它包含丰富的知识内容，如声音、模拟动画、图像视频等，与传统的教学模式（黑板+粉笔）相比，多媒体教学把枯燥无味的文字理论转变为生动形象的直观教学，在讲述较为抽象的专业知识时具有明显的优越性[3]。多媒体教学是高等教育发展的必然要求，也是本科教学的重要途径，在大多数课程教学中倍受青睐，但与传统教学模式并不矛盾，如果把多媒体教学和传统教学有机结合起来，教学效果将会更加明显。结合《金属工艺学》课程的教学实践，在讲述砂型铸造、焊接过程、切削加工等知识点时采用多媒体教学更加明了，可以直观的看到金属的流动或变形，最终的教学效果不言而喻，学生很容易接受。但在讲述铸件的特性及性能、合金热处理分析、各种公式推导等内容时，采用传统板书较为合理，通过环环紧扣的推导过程与分析，给学生留下足够的时间思考，培养学生分析问题、解决问题的能力。多媒体教学的另一突出特点是容量大、课堂效率高，传统黑板模式几个小时讲述的内容，多媒体教学一个小时就能完成，原因在于传统板书占据了许多时间，而多媒体的图文切换几乎不占用时间。当今本科教学的任务较重、知识点丰富、教学信息量猛增，而课堂学时较少，本身就存在着矛盾，多媒体教学无疑让教师从烦琐的板书中解脱出来，把有限的时间投入到观点剖析上，更好地缓解了教学矛盾，但要切忌贪大求多、重点不突出、速度过快等现象的发生。endprint

就《金属工艺学》课程教学而言，提倡多媒体教学并不是排斥传统黑板模式，本着注重教学效果提高、教学质量改善的目标，通过课堂教学的实践与探索，找到两种模式的最佳结合点，宜统则统，宜分则分，相信教学效果会相辅相成、相得益彰。

3.多角度解释抽象理论。学生从书本上获得的知识是间接的、抽象的，能够合理运用基本理论解决实际问题是最终目的，也是检验学生基本功的根本途径。《金属工艺学》属于专业技能课程，相关章节的实践性较强，我们在讲述这些内容时不妨结合生产实例，列举一些技术性问题，让学生自己分析，用间接的理论指导直接的生产，从而加深学生对专业知识的理解。例如讲述“热处理”章节的相关内容时，为了说明应力腐蚀的危害性，可列举一战时期弹壳开裂的例子，原来经过深冲成型的黄铜弹壳，放置一段时间后自动发生开裂（季裂），其原因在于残余内应力和外界腐蚀的联合作用，要解决这一技术问题，只需要将加工后弹壳进行260℃去应力退火，开裂现象就迎刃而解了。通过这个典型例子，我们可以把“看不见，摸不着”的加工应力及应力腐蚀讲解的明明白白，不仅让学生知道了冷加工产品容易产生残余应力，而且清楚了消除应力腐蚀的途径。再如讲解“物理化学性能”章节时，为了说明导电性与密度的问题，可举例说明空中输电一般使用铝线，而地下电缆输电则采用铜线，虽然铜的导电性能优于铝，并不是所有导线都使用铜，原因在于铜的密度较大（铝的三倍多），鉴于稳定性方面的考虑，只适合地下使用，不适合空中输电。

从以上分析可以知道，运用现场实例不但加深了学生对书本知识的理解，而且拓宽了专业知识范围，对培养学生分析问题、解决问题的能力十分重要。对于专业课教师来说，要善于理论联系实际，注意运用具体实例说明抽象理论[4]，并引导学生积极、主动的思考，抓住问题的本质所在，正确的分析，巧妙的运用。

4.合理拔高学科前沿知识。随着高等教育的发展，教学内容应以教科书为主，但又不局限于教材，因为专业教材具有一定的出版周期，往往滞后于学科前沿知识。因此，我们在进行课程教学时，应注重积累各类教学素材，特别是注意吸收本学科的最新研究成果，在讲课过程中适当穿插。例如在讲述《金属工艺学》课程“铁碳合金”章节时，要适当补充钢的热处理方面的知识，要让学生清楚退火、正火、淬火及回火之间的关系，知道如何正确运用热处理工艺，告诉学生钢的热处理不仅适用于钢件，同样适用于其他金属材料，并告诉退火与正火的区别和材料淬火后回火的必要性。而回火又包括高温回火、中温回火、低温回火三种工艺，不同淬火制度的材料回火制度也不相同，关键在于根据性能要求合理制定淬火和回火工艺，力求材料经久耐用。要告诉学生材料组织性能的重要性，它是掌握这些知识的主线，例如退火后材料的强度降低，塑性增加，淬火后材料强硬度增加，而塑性降低，为了提高材料的使用寿命，淬火后的材料应进行回火处理，以消除淬火应力影响。相对于书本内容，“钢的热处理”章节讲解较为详细，并且有的地方提高了难度，这是机械类学生就业的需要，也是为了满足部分求知欲旺盛的学生需要，相信不少学生就业后会有亲身体会。

这里需要特别指出的是，拔高课本前沿知识要注意“度”的问题，既要注重吸收新知识，又要考虑学生的承受能力，避免喧宾夺主。一方面，适当补充相关知识点是为了提高学生的创新能力，为培养更高层次的人才做铺垫；另一方面，拔高教材知识，可以给精力充沛的学生留下思考余地，进一步激发他们向纵深发展的信心。

三、结语

随着时代的进步，大学生的培养任重而道远，提高本科教学的综合效果是我们每位教师的责任，创新教学方法，改革传统的灌输式教学势在必行。以上讨论的《金属工艺学》课程教学的几点尝试，仅供高校教师参考，旨在抛砖引玉。教学改革是一个新生事物，总会出现新的问题，我们应该认真总结教学经验，注重分析教学方法，互相取长补短，从自身实践中改进教学思路，找出一条适合本科教学的成功之路。

参考文献：

[l]邓文英，郭晓鹏.金属工艺学[M].北京：高等教育出版社，2008.

[2]郭国林，徐正亚，浦文禹，等.基于CDIO教育模式的金属工艺学教学改革与实践[J].中国电力教育，2012，（13）：90-91.

[3]姜英，陈宗民，高军，等.《金属工艺学》课程教学体系改革与课程群的构建[J].铸造设备与工艺，2013，（4）：55-57.

[4]王晓媛.多媒体辅助数学教学实践谈[J].中国教育技术装备，2012，（28）：103-104.

基金项目：河南理工大学教育教学改革研究项目（2013JG020）

作者简介：张建新（1972-），男，河南商丘人，河南理工大学材料学院副教授，主要从事金属材料方面的教学与科研工作。endprint