《工程材料及機械製造基礎課程立體化教學與改革的研究》論文

《工程材料及機械製造基礎課程立體化教學與改革的研究》論文

　　在現代技術及應用發展迅速，企業單位對人才的需求從學歷型到能力型轉變的過程當中，我校提出了“培養現代工程師”的教育方針，學院針對課程進行整合最佳化，把原有機械工程材料和金屬工藝學整合為工程材料及機械製造基礎課程。原機械工程材料課程教學32學時，實驗8學時;原金屬工藝學課程教學在學生金工實習後進行，不單獨設實驗課程，教學32學時。整合後的工程材料及機械製造基礎課程教學56學時，實驗16學時。

　　一、改革原因

　　教改以學校“培養現代工程師”的教育方針為導向，適應經濟與技術發展要求，滿足國家對專業人才培養目標基本要求，從人的發展著眼，突出工程意識、創新意識和綜合素質的提高。

　　工程材料課程主要內容包括：①工程材料的種類與分類;②工程材料的基本理論知識，如金屬晶體的晶格特徵與理論，材料的結構、效能及結晶凝固的規律特正;③金屬凝固的相圖和組織，以鐵碳合金凝固為重點;④鐵碳合金的熱處理，冷加工和熱加工;⑤其他工程材料介紹;⑥機械零件的設計與材料及其處理、製造工藝的選擇關係。

　　金屬工藝學課程的主要內容包括：①鑄造;②鍛造;③焊接;④機械加工及加工裝置;⑤現代先製造進工藝。

　　因為材料的工藝效能取決於材料性質、零件或構件的結構特徵，以及加工製造的技術方法特徵三個方面。材料的組織結構決定材料的效能，也在很大程度上決定零件的效能，材料和加工裝置限定零件的結構工藝，同時加工工藝也限定零件的結構特徵及其效能;反過來看，即如何更好地從客觀上使材料具備一定的組織結構來滿足既定的材料效能要求，如何更好地從客觀上使加工裝置和加工工藝滿足零件結構與效能的需求。

　　研究材料的結構和效能，研究加工工藝和加工裝置，都是為了得到結構和效能優良的構件，而工程材料只研究材料(包含材料組織和效能)，金屬工藝只注重工藝(包含工藝方法和工藝裝置);依據大工程觀背景下機械類和近機械類學科發展趨勢和高等教育改革的精神，經專業基礎教學實驗中心研討，學院同意，工程材料和金屬工藝整合成工程材料及機械製造基礎課程，整合並最佳化課堂教學和實驗教學，使學科與專業應用更好地結合起來，使學生的理論認知和實踐應用認知有機地結合起來。

　　二、改革主要措施

　　工程材料以往的教學多是課堂講授和基礎實驗組成，由於其內容的抽象、枯燥、知識點多，學生的實踐感知少，因而教學效果不是很理想，表現為學生的考試結果和畢業後在生產實踐和工程設計中，對材料選擇和處理的水平比較弱;金屬工藝以往的教學是在學生進行金工實習以後進行，主要以課堂講解為主，並不再設定課程實驗;同時金屬工藝也只以傳統的金屬成型工藝講解為主，對傳統技術的更新應用及現代材料成型技術不進行介紹，這就使得學生在經歷過金工實習後，對該課程的知識似曾相識，加上課堂講解的枯燥，學起來沒有興趣，更看不到理論技術背後的價值，很難培養良好的理論技術傳承與技術更新創新意識。

　　為改變上述工程材料和金屬工藝所存在的教學實踐不足，兼顧傳統與現代材料科學研究、實驗與檢驗方法，常規與先進材料成形工藝技術與工藝方法，我們對課程教學與實踐進行了最佳化整合。

　　(一)最佳化教學過程與教學體系

　　首先是組建優秀的教學團隊，加大教學團隊研討與學習、教師和學生研討與學習的'力度，做到講實話做真事。課程組對每個章節知識點進行教學研討，注重知識點之間的相關性：例如鐵碳合金的奧氏體化與鐵碳合金凝固過程、鐵碳合金的熱處理、鐵碳合金的切削加工效能，鐵碳合金的焊接效能，以及對既定牌號的鐵碳合金構件及其性相關起來;我們還邀學生參加研討，邀請曾經學過該課程的同學及正在學習該課程的同學，大家坐在一起，談談感受，尋找有利於學生學習的教學安排。這一舉措，一方面使教師更深刻地認知到工程材料特性及成型工藝原理對於製造的基礎性地位;另一方面也更切實地促使教師更實際地思考如何做好理論與實踐教學。

　　其次是最佳化課程的教學體系，由我校牽頭聯合數所兄弟院校和清華大學出版社聯合編寫具更適合課改教學的教材：充分突出工程材料機理、材料處理和材料工藝的關係;突出材料效能、材料選擇和材料工藝的關係;突出材料效能、工藝效能、構件效能的關係。在教學過程中，老師做領路人，使學生有本可依;同時最佳化課堂教學和作業訓練：例如以現實的案例說明工科學生懂得工程材料學和材料製造成形工藝的價值，以動態的畫面展現材料特徵、工藝特徵和構件特徵;以案例型作業來強化抽象概念的理解;以方案型作業來訓練技術應用與技術創新。這一舉措，一方面使學生對基本理論與原理的學習得以強化;另一方面使學生對原理的工程價值認知得以深化。

　　(二)加強實驗與實踐教學

　　首先是實驗分級。在原有工程材料必做實驗基礎上，我們增加了消失模鑄造和鐳射焊接兩個開放性試驗，以彌補傳統金工實習所缺失的先進製造技術應用實踐，方便學生學習，強化學生實踐，也開闊學生視野，增加學生的動手機會。隨著課程建設，還會逐步增加傳統技術更新應用性的實踐教學和現代新技術應用性實踐教學。

　　其次是增加觀摩性教學。我校發揮地方優勢和校企結合優勢，帶領學生走進鐵合金廠，鑄造廠和化工機械廠觀摩;並和學院工程訓練中心結成對子，讓學生重新體驗熱處理、車銑刨磨的技術特徵。

　　第三是吸納優秀學生參與教師的橫向課題。鑑於我院該課程組教師近年來先後與企業單位簽訂了幾項橫向技術合同，我們在材料選擇處理及實驗分析鑑定，結構工藝設計及驗收標準界定等專案活動中，有意吸納學生參與技術應用鍛鍊，激發學生的學習興趣，增強學生的知識價值感和實踐應用能力。

　　三、改革效果

　　課程改革，克服了傳統上課程內容枯燥、學生只是學習書本的狀態。現在的課程教學考試，以重點工科院校工程材料和金屬工藝課程試卷為藍本命題，教考分離，取得了良好效果。

　　四、結語

　　事物的發展變化從客觀上提出了改革更新的要求，也決定了與時俱進的必然。本著培養現代應用型人才的原則，工程材料及機械製造基礎的課程整合與改革，從理論學習到實踐學習，從技術原理到技術應用，都有效地提高了學生學習、掌握和應用的效果。