機械工程材料課程的教學探索

教育部啟動了卓越計劃，旨在培養造就一大批掌握科學方法，擅長動手解決實際問題，創新能力強且適應企業發展需要的各類工程技術人才[1]。機械工程材料課程是高等院校機械類和近機械類專業的一門必修專業類基礎課程，也是一門與工程實際緊密聯繫、實踐性很強的課程。機械類專業的學生在畢業後主要從事機械產品的設計與製造工作，在材料科學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，愈加成為提高產品質量、降低成本、節約能源和開發新產品的一個重要手段[2]。

為保證卓越計劃的順利進行，我院規定，機械類卓越計劃學生大二至大四學年每年必須有1～2個月的校外實習，這樣就使學生校內學時相應減少。機械工程材料課程共計40學時，其中課堂講授36學時，實驗4學時。實驗學時略顯不足，加之學校辦學條件有限以及經費欠缺，造成相關實驗儀器設備短缺，能夠開出的實驗類型較少，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質量，影響卓越計劃目標的實現。

機械工程材料課程實驗教學作為理論聯繫實際的紐帶和橋樑，是培養學生工程意識、動手能力和實踐能力不可缺少的教學環節。如何提高卓越計劃下該課程的實驗教學質量，一直是講授工程材料課程的教師普遍關心的問題[3-5]。根據我院的實際辦學條件，本課程主講教師對該課程的實驗教學方法和手段進行了探索和實踐，採取多方面措施，保證實驗教學質量。

1 採用現代化教學手段，優化教學

1.1 優化課堂教學

在課堂教學中，採用現代化的教學手段，通過視頻、動畫、彩圖、聲音等多種措施，使原本枯燥的內容變得直觀、具體、生動、形象，從而改變以往滿堂灌的教學方式，激發學生的學習興趣，調動其主觀能動性，有助於教師把知識內容講解清楚，也有助於學生理解和掌握知識內容，從而產生良性循環。

採用現代化的課堂教學手段，能有效彌補學校辦學條件不足的短板。精心準備的課件，不但可以使學生看到材料的內部組織和外觀照片及儀器設備資料，而且可以將一些工程應用中的實物圖片展示給學生，使教學內容更加完善，使學生真正體會到機械工程材料課程內容的博大精深。學生課後也可主動通過互聯網等途徑進行相關知識的學習與補充。

1.2 優化實驗教學

在實驗教學中採用現代化的教學手段，有很好的教學效果。如CD解説示教陳列櫃的充分利用。我院配備了包括機械工程材料課程在內的全套機類CD解説示教陳列櫃，並且長期對學生開放。學生只要按規定提前向實驗室教師預約即可進行相應示教實驗學習。再如網絡實驗平台的充分利用。將實踐性教學環節的相關過程製作成影像資料在課程教學中播放，教學效果很好，但由於課時少和教學任務重之間的矛盾，不能大量播放影像資料。為此，我們把相應的影像資料上傳到網絡實驗平台上，讓學生利用課餘時間學習，不僅解決了課時少的問題，而且還可以對學生的課外學習進行同步跟蹤記錄考核。此外，還有開放式實驗室的充分利用。通過開放式實驗室，可以最大限度地利用現有儀器設備、師資隊伍、實驗條件、環境資源等，為廣大學生提供更加靈活、更加方便、更加高效的學習和科研環境，提高學生的學習主動性和創造性。教師可以結合自身的研究課題，引導學生進行自主練習和實驗，培養學生的動手能力和團隊合作精神。

2 完善傳統技能實踐教學的內容和形式

卓越計劃背景下，機械工程材料課程的實驗教學，在採用現代化教學手段的.同時，還必須不斷完善傳統的實踐技能教學，這是提高實驗教學效果的關鍵。

課堂實物展現和簡單實驗的現場演示教學必不可少。教師可以把一些便於攜帶的材料帶到課堂上，讓教學更直觀，提高學生的學習興趣，發揮學生的主觀能動性。如講授加工硬化現象時，教師可以帶段鐵絲，通過彎曲鐵絲至斷裂演示該現象。

傳統的實驗內容主要是金相試樣製備及硬度測量和鐵碳合金平衡組織觀察，教師通常採用集中教學方式，效果良好。我院對其稍作改革，如要求每位學生測量金工實習中自制的榔頭硬度。學生在實驗報告中需要解釋：（1）金工實習中具體鑄造、鍛壓、切削、焊接的材料是什麼，其性能特點有哪些？（2）為什麼加工完成後的榔頭用來砸核桃，核桃沒砸破，榔頭上全是坑呢？榔頭是什麼材料，進行硬度實測，合適的材料應該是什麼？這樣的改革可以進一步激發學生的動手興趣，並實現課程間的緊密聯繫。

3 以校企合作為載體，增加綜合性實驗教學內容

在實驗教學內容安排方面，應儘量降低單獨驗證性實驗，增加綜合性實驗。要充分利用校企合作培訓這一載體，強化學生所學內容和知識，提高學生的應用能力。

我院機械類學生的培養計劃要求，學生學完本課程後，要去相關企業實習培訓，如常州寶菱重工、常州天山重工、常州一重華冶等主要生產齒輪和軋輥的公司。

在校企合作培訓環節中，學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、模鍛等先進製造技術；加工過程中的熱處理方法，如高頻感應表面淬火、鹽浴淬火、滲碳和滲氮，噴丸強化等工藝；X射線衍射儀、頻譜分析儀、真空加熱爐等儀器設備。

此環節可以完成一項綜合性實驗。將學生分成若干小組，根據加工工藝，從原材料選擇到毛坯加工，自己動手完成相關工序，掌握相關知識。如用40Cr製作卧式車牀主軸箱中的滑動齒輪，主要是用來傳遞動力並改變轉速，要求學生制定加工工藝、相應的加工設備和工藝規範，並瞭解設備的操作規程。

通過實踐，學生學會了分析問題、解決問題，樂於動手、勤於實踐，在完成任務中學到了知識，掌握了技能，並體會到成功的快樂。

4 建立實驗教學改革的保證體系

良好的創意需要先進的運行管理機制保障其實施和運作[5]。為了保證實驗教學的順利進行，在改革實驗教學手段、方法及內容的基礎上，必須有完善的實驗教學考核體系。考慮到學時的限制和學生人數較多等因素，結合卓越計劃的要求，我院卓越類學生的實驗考核採用分類考核。

CD解説示教陳列櫃、網絡教學實驗平台、開放式實驗，憑相關記錄採取加分制。

傳統實驗，一般通過批改實驗報告評分。

綜合性實驗，由於實驗學時相對充裕，為了真正考核每個學生對實驗的掌握程度，除了通過實驗報告進行考核，還採用口試的形式，讓每個學生詳細陳述實驗操作過程，教師根據學生的回答情況進行評分。而研究性實驗課工程材料的失效分析，則要求學生撰寫詳細的失效分析報告，並安排時間進行簡單的答辯，教師根據學生撰寫的分析報告和答辯情況做出綜合評價。

建立理論考試准入制度，實驗考核不及格者，直接重修該課程；實驗成績占課程期末總成績的30%。這種分類考核的方法，既可以激發學生的實驗熱情，反映每個學生的動手操作能力，又能真實地評價他們理論聯繫實際的水平[6]，促使學生注重實驗現象的觀察與分析，養成獨立思考的習慣。

5 結束語

通過機械工程材料課程實驗教學改革，優化課堂和實驗課的教學內容，採取先進的教學方法，合理的實驗考核體系，有利於學生綜合素質的培養和分析問題、解決問題能力的提高，充分發揮和調動了學生的學習主動性和積極性，與卓越計劃要求相吻合，有利於卓越計劃目標的實現。