机械工程材料课程建设的探索与实践

樊湘芳　叶江　吴炜　张佳　朱红梅　陈勇　周娟

摘 要 利用数字化教学平台，课堂教学与网络辅助教学相结合；依托校企合作人才培养示范基地，课堂教学与企业工程案例辅助教学相结合；改变传统课程体系，分模块组织教学，运用“启发式+问题式”教学法；开设综合性实验、综合设计性实训并组织金相技能竞赛，提高学生的实践能力，培养学生的创新意识，多渠道提高课程建设质量，实现课程建设可持续发展。

关键词 机械工程材料；课程建设；数字化教学平台

中图分类号：G642.0 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2016）06-0087-02

1 机械工程材料课程建设的必要性

市场对机械类人才提出更高的要求 机械工程材料课程是机械类专业一门全面介绍材料知识的专业基础必修课，是学科基础平台系列课程中的先导课程，起着承上启下，为后续课程打基础的作用[1]。机械类学生毕业后主要从事产品设计与制造工作，材料的选择与加工是其必不可少的重要环节。当今世界，材料科学发展日新月异，各行各业对材料的要求越来越苛刻，新材料也在不断涌现。在产品设计与制造过程中，涉及越来越多的材料及材料加工方面的问题，机械工程师必须具备与工程设计制造紧密相关的材料知识及运用能力。本课程内容不仅是机械类人才的重要专业基础知识，更是全面提高其工作素质和创新能力的重要保证。

传统教学模式的弊端 机械工程材料种类繁多，从钢、铸铁、有色金属、高分子材料、陶瓷材料、复合材料到新型材料，各种材料的成分、性能差异很大，难于用一条主线相连，跳跃性大。传统的课堂教学是以教师讲解为主，辅以少量模型教具以及黑板上画图等方式，难以描述清楚微观、动态的变化过程[2]，教师难教，学生难学。此外，随着大学人才培养方案调整，学时数减少，这对该课程教学模式提出新的挑战。

2 机械工程材料课程建设措施

南华大学机械工程材料课程先后入选校优秀课程和精品建设课程，几年来，课程团队围绕怎样“教好”和怎样“学好”的总体思路开展课程建设。

结合高等工程教育认证要求，结合学校的实验条件，修订课程教学计划 首先，对照高等工程教育专业认证标准，修订课程教学计划，为更好地满足高等工程教育专业认证要求，突出机械工程材料的实际应用及热处理的重要性，课程教学团队集体讨论。2013版培养方案修改了课程名称，调整了学时与学分，原为机械工程材料学分2.5，理论学时32，实验学时4；修改后为机械工程材料及热处理学分2.0，理论学时26，实验学时6。学时减少后，一部分实践性较强的内容安排专门的综合设计性实训环节。

其次，针对修改后的学分，优化课程教学内容，实施模块化教学，突出重点、难点，强化热处理知识，修订了理论教学大纲、实验教学大纲、考试大纲、试题库、试卷库，使其达到一个更合适的水平。

加强课程团队建设，积极引进人才，科研促教学 南华大学本课程教学团队由12名教师组成，是一支学历高，职称结构、年龄结构合理，责任感强，具有团结协作精神，教学效果好的师资队伍。在机械工程学科带头人邱长军教授的带领下，以本课程团队成员为核心组建了“材料特种加工”学术团队，老中青结合，以老带新，团结协作，编写教材、实验指导书，积极申报各级各类科研课题，以科研促教学，建设中央与地方共建高校实验室。具体情况如下。

1）学历结构：博士5人，硕士5人，学士2人；硕士以上学历占83%。

2）职称结构：教授4人，副教授2人，高级工程师1人，讲师5人；高级职称占55%。

3）年龄结构：45岁以上3人，35～45岁3人，35岁以下6人；年富力强的中青年教师占73%，组成了朝气蓬勃、奋发向上的团队。

4）学缘结构：12名教师，分别来自不同院校（中南大学、华南理工大学、湘潭大学、湖南大学、南华大学、贵州工业大学、重庆大学；近几年引进的3名博士，2人有海外留学经历），学缘结构有利于互相学习、共同提高。

5）师资配置情况：本课程授课对象为机械类全体学生，每年招生约350人，师资满足要求。

改革教学方法与手段，利用学校数字化教学平台，辅助教学 针对本课程教学内容跳跃性大，概念抽象，难懂、难记忆等特点，录制课程重要章节的理论课教学视频和两个重要实验的操作演示视频。同时，选用部分其他高校教学名师的教学录像，供教师和学生比较学习，取长补短。利用学校的数字化教学平台，网上开班辅助教学，学生自学时不受时间、空间和进度的限制，对难以理解的章节可以进行反复学习。开发“铁碳合金平衡组织的观察与分析”仿真实验和习题库测试系统。自制的多媒体CAI课件收集了多种图片、图表、动画，用于课堂教学。该课件的使用显著加大了课堂教学信息量，简化了信息传输转换过程，增加了教学内容的趣味性和吸引力，从而显著提高了教学质量与效率。2013年主编《机械工程材料学习指导及习题精解》教材并出版，《机械工程材料》教材（副主编）获中南地区大学出版社优秀畅销书奖。

整合、优化课程教学内容，模块教学，注重课堂教学实效 针对教学内容繁多，学分调整后课时减少，将教学内容划分为材料的性能、材料的结构与凝固、工业用钢、钢的热处理、材料选择与失效分析五个模块组织教学，强调课程教学内容的相关性和系统性。

针对材料种类繁多，加大材料选择知识点的教学力度，通过课外练习对学生进行材料选择及应用方面的拓展训练，在内容整合、题型设计方面花功夫，注重趣味性，注重最新科技知识的融合。强调材料选择的实用性和适应性。

针对概念与名词术语繁多，采用归类法、图表法、口诀法教学，帮助学生记忆。

针对新材料种类多、信息量大，鼓励学生利用网络资源自学，以宿舍成员组成小型学习团队，收集、归纳、整理并制作关于新型工程材料的趣味小专题课件。如纳米材料、复合材料、形状记忆合金等内容，任课教师安排一次专题讨论课，由学生推选代表上讲台讲解，教师控制时间，每位学生10～15分钟演示，随后进行讨论和教师点评。这种分宿舍为单位开展的自主学习，不仅提高了学生的兴趣，也培养了团队合作精神，融洽了学生之间的关系，受到他们的普遍欢迎。

强化实践性教学环节，直观教学，注重学生动手能力培养 针对本课程实践性强的特点，开设综合性实验，帮助学生深入理解材料性能与微观组织结构之间的关联，在材料的性能与材料的内部组织结构相关性之间驾设一座桥梁。整合原来内容单一的小实验，规定每小组实验人数为2人，学生自主完成实验全过程。每个学生都有充分的动手机会，激发了学生的兴趣，受到学生喜爱。青年教师吴炜录制了热处理实验操作视频，实验前进行示范演示，收到较好的效果。针对机械类学生，尽管在课内进行过金相试样制备与检测实验，但制样水平距工程实际应用和科学实验研究的高质量样品要求仍有一定差距。组织开展金相技能操作比赛，通过竞赛加强学生的金相制作和检测能力，为今后从事工程材料及热处理工作及学术研究，奠定扎实的专业技能基础。

加强实验室建设力度，确保实验开出率，改进实验指导方法，形象化教学 本课程实验室为中央与地方共建实验室，近年来进行了仪器设备更新，增加了台套数，并增添了显微硬度计、数显洛氏硬度计、奥林巴斯金相显微镜等一批先进的实验仪器设备，为进一步提高本课程的实验教学水平与质量创造了很好的条件。

学校原有一批老式的普通金相显微镜，在金相组织显微分析实验教学中只能够用于学生个人单独观察。为充分发挥现有仪器设备的最大效能，任课教师进实验室，对老式的仪器设备进行改装，想办法，自制接口，把老式的金相显微镜、体视显微镜与计算机相联，通过CCD传感器与视频采集软件将显微镜的视场图像输入计算机，实现直观的实时动态的金相组织图像显微分析，改变了传统的“参考图片+抽象画”的指导方法，提高了实验教学指导的针对性和准确性，师生互动好，有效地帮助学生理解和掌握实验内容，教学效果较以前大为增强。

理论与实践相结合，多渠道增强学生感性认识，奠定实践基础并拓宽视野 任课教师利用各种机会去工厂收集一些典型的失效零件，如断裂的、开裂的、变形的甚至工厂报废的零件用于教学，并让学生在实验时直接制备失效实物零件样品，观察失效件组织状态，并分析失效原因。这种结合工程实际的教学方法，帮助学生尽早了解未来工作世界。课堂教学注重科技知识和人文知识的渗透，引领学生了解材料研究的最新进展，开阔学生视野。

加强课程教学质量监控，保证教学质量，采用传、帮、带的方式，增强教学效果 为保证课程教学质量，对备课、讲课、作业布置与批改、课外答疑辅导、实验报告的撰写与批改、成绩考核等环节，严格按照本科教学评估指标体系的具体要求进行。刚进校的青年教师均配备有指导教师，且在上讲台之前，进行严格的试讲考核。试讲过程，课程团队教师全体听课，共同查找问题，对语言表述、课件制作、教学设计等各个环节进行考核，通过后方能担任主讲教师。

3 课程建设体会

机械工程材料课程是一门难教也难学的课程，经过持续不断建设，有针对性地开展教学活动，利用丰富的网络资源，结合工程案例，有利于激发学生的学习兴趣；增加实训环节，学生全过程自主完成，变被动为主动，有利于锻炼学生的动手能力；以宿舍为单位成立学习小组，可增强团队协作意识。在教学过程中，教师的教学引导非常重要，结合工程实际案例，往往能把学生带入工作场景，课程学习重要性在一个个实际案例中自然呈现，能增强教学实效。

参考文献

[1]张有强，罗树丽，周岭.机械工程材料课程教学探讨[J].现代教育技术装备，2013（3）：56-58.

[2]张文灼.机械工程材料[M].北京：北京理工大学出版社，2011.