| 标题 | 浅谈提高机械工程专业学生学习材料工程专业课程兴趣的几点思考 |
| 范文 | 王跃明 朱娟 摘 要：《机械工程材料》、《金属工艺学》等专业课程概念多、术语多且实践性较强，材料性能与其成分配比、微观组织结构、加工制备工艺路线密切相关，需要学生对材料宏观世界及微观世界加以理解，学习起来较抽象，对于缺乏材料科学基础知识的机械专业学生而言，这些专业基础知识较难掌握，学习起来枯燥无味，学生学习积极性不高。笔者在长期教学实践中，通过反复专研教学技巧与手段，采取有效措施激发机械工程专业学生学习材料工程专业课程兴趣，有效改善了课堂教学效果。 关键词：机械工程;材料工程;专业课程;学习兴趣;思考 师昌绪院士在论述材料在机械制造中的重要性和地位时提出：“机械设计四要素为设计、材料、制造与检测，设计是灵魂，材料是基础，制造是关键，检测是保证。机械制造的发展依赖材料的不断进步，同时材料科学技术也有赖于机械设计人员提出新要求和大胆使用新材料”。因此，国内多数高校在专业和课程体系设置时充分考虑了机械工程与材料工程关系密切，例如材料成型及控制工程这类机械工程与材料科学与工程的交叉学科，根据高校自身特色，既可开设在机械工程学院，又可开设在材料科学与工程学院;大多数高等学校课程体系设置中，也充分体现了机械工程与材料工程的学科和专业基础知识交叉性和关联性，为机械专业学生设置《机械工程材料》、《金属工艺学》等材料专业基础课程，也为材料专业学生设置《机械制图》、《材料成型机械设备》等机械专业基础课程。 《机械工程材料》、《金属工艺学》等专业课程概念多、术语多且实践性较强，材料性能与其成分配比、微观组织结构、加工制备工艺路线密切相关，需要学生对材料宏观世界及微观世界加以理解，学习起来较抽象，对于缺乏材料科学基础知识的机械专业学生而言，这些专业基础知识较难掌握，学习起来枯燥无味，学生学习积极性不高。笔者为材料工程专业老师，长期为机械工程专业学生讲授《机械工程材料》、《金属工艺学》等专业课程，为提高学生的学习兴趣，笔者做了以下几点探索： 一、以“爱国主义情怀”激励青年大学生 一直以来，我会有针对性的在授课过程中以“爱国主义情怀”激励在座的青年学生。当学生们在课堂上精神不够集中时，我便适时在所讲解的知识点中引入歼20战斗机、辽宁舰航母、神舟飞船、“天宫二号”空间实验室、“嫦娥号”月球探测器、“蛟龙号”深海探测器等当前最先进的科研成果，告诉他们这些“中国智造”，有着“中国芯”的成果均是机械制造、材料设计、信息控制等学科的集成，是国人智慧的结晶。这些伟大科研成果的出现，既是国防科学技术的进步，也是中国人和平利用太空及深海资源的进步，向世界展现了中国国力的强大，在座学生都应为之自豪，都应更加努力学习，为建设社会主义强国、实现中华民族伟大复兴的中国梦而努力奋斗。每当谈到这些的时候，课堂上的学生们顿时精神振奋，全身心投入到后续的课堂教学中，在某些环节同学们还与我交流一些难以理解的抽象概念知识，课堂上师生互动也加强了。 二、以“榜样的力量”引领学生努力前行 历史烛照时代，榜样传承精神。先进典型是有形的正能量，也是鲜活的价值观。笔者在每堂课授课过程中，会观察学生们的学习状态，根据学生状态调整教学方式。当看到学生们在课堂上开小差、讲小话的时候，会调出一个事先准备的PPT演示，该PPT简要介绍一些本人求学或工作过程中所遇到过的为教学或科研事业无私奉献的人，如钟掘院士、黄伯云院士、金展鹏院士等等。我会向学生们介绍中南大学钟掘院士数十年潜心于科研，长期从事铝合金型材的轧制、拉拔、挤压成型研究，成为了机械与材料交叉学科-材料加工领域的知名女科学家，激励机械专业的女生更加热爱自己的专业，坚持学习下去。还会向学生们介绍全国教书育人楷模中南大学金展鹏院士，金院士全身只有脖子以上能动，被誉为“中国的霍金”。他说的“轮椅禁锢了我的手脚，却禁锢不了我的思想”，深刻感染了教室里的所有学生，也感染了我本人。金院士身患重疾仍时刻关爱学生、仍坚持不懈工作，课堂上的健康年轻人有什么理由懈怠呢？钟掘院士、金展鹏院士等人的事迹深刻震撼了在座的所有学生，“榜样的力量”引领学生们努力学习，成为学生们学习中的航标。 三、以恰当的教学方法和手段改进教学效果 适当的教学方法和手段对提高教学效果和教学质量起着举足轻重的作用，经过在教学中不断摸索，根据《机械工程材料》、《金属工艺学》课程的特点，我体会到PPT文字结合视频教学适合于概念偏多、内容抽象的课程教学。在给学生们讲解晶体塑性变形及位错运动知识点时，由于位错存在于微观世界，看不见、摸不着，学生难于理解，我借助于专业的位错运动及晶体塑性变形动画视频，让微观世界的事物鲜活生动的呈现在学生们的眼前，有效加深了学生对该知识点的理解。当视频在演示位错滑移运动时，做了一个生动形象的比喻，人们打算移动地毯时，拉地毯一端使其整体沿地板滑移需较大的力，而先使地毯产生一横向折皱，然后推动该折皱依次前进横过地板，则可用较小的力即可使地毯移过一定距离。因此，晶体中的位错即相当于地毯上的折皱，位错滑移类似于地毯折皱运动，只需要较小的力即可使晶体产生塑性变形。通过PPT演示和现实生活情境再现，学生对抽象概念的理解立刻生动起来，从而有效加深了对该类知识点的掌握。 此外，对于易混淆的概念，采用对比教学法的教学效果也比较好。如“结晶”与“再结晶”两个概念仅一字之差，两者间肯定即有密切联系，又存在一定差异，笔者采用对比教学的方法来加深学生对抽象概念的理解。首先介绍“结晶”与“再结晶”的相同之处。（1）结晶：结晶过程是晶核形成（均質形核、异质形核）与长大过程;对单个晶粒来说，先形核后长大;对整体金属来说，结晶形核与长大同步进行;结晶需要驱动力。（2）再结晶：再结晶过程也是晶核形成与长大过程;对单个再结晶晶粒来说，也先形核后长大;对整体金属来说，再结晶形核与长大同步进行;再结晶也需要驱动力。然后再来比较“结晶”与“再结晶”的不同之处。（1）结晶：结晶过程为相变过程，由液态转变为固态;结晶从非晶体或晶体转变为晶体;结晶驱动力为过冷度ΔT;结晶过程中可通过增大过冷度、变质处理、振动及搅拌等措施细化晶粒。（2）再结晶：再结晶由固态转变固态，无相变过程;再结晶由晶体转变为晶体;再结晶驱动力为点阵畸变能;再结晶过程可通过控制预先变形度、再结晶温度及再结晶保温时间细化晶粒。经过全方位对比，学生们彻底了解了“结晶”与“再结晶”之间的差异及相同之处，进而掌握了两个极易混淆的概念知识。 四、让专业基础知识贴近日常生活 在给机械专业学生上课期间，课间休息时我时常与学生们交流，学生会向我袒露他们的心境、对所学专业的看法以及对未来工作的憧憬。在双方交流过程中，笔者了解到机械专业学生对材料重要性意识淡薄，他们认为未来的工作就是跟机械装备打交道。每遇到这种问题，我就会适时跟学生传播一下材料科学知识对机械专业学生的重要性，尤其是那些贴近学生日常生活的材料，越能引起学生的重视。例如，学生吃饭用的饭盆、洗脸用的脸盆、出行用的自行车、睡觉用的床铺等日常生活必须品都是用金属材料、高分子材料或陶瓷材料等制成的，大家日常生活中的衣食住行都离不开材料。在介绍常见钢材、铝合金、钛合金等材料牌号、成份及性能时，由于上述材料均牌号繁多，成份、性能及用途各异，学生学习很枯燥吃力，导致学习兴趣普遍不高。这时我就会从生活角度讲解学习上述材料基础知识的重要性，现在我们每个家庭生活质量提高了，家庭装修均需要购买数量较多的钢材、铝合金、钛合金等建材。只有当我们认真学习并掌握建材基础知识后，在个人家庭装修时便可根据需要选择并购买合适的建材，而且也可用专业知识辨别材料品质，避免商家违法销售假冒伪劣产品。当学生们了解到认真学习材料科学知识即有助于未来工作，也涉及到个人家庭生活，他们才会真正意识到材料科学知识的重要性，学习积极性便会大幅提高。 五、以非强制性“无手机课堂”助推课堂教学 智能手机的推广应用，给人们的沟通带来了极大的方便，也给高校课堂管理增加了难度。不同于中小学的强制性手机管理制度，大学生是拥有更大独立自主性的成年人群体，包括课堂在内的很多场合均可随身携带手机。根据笔者多年课堂观察经验，课堂上80%以上的埋头族均在浏览手机网页或在玩手机游戏。本人曾在课堂上发现了一个奇怪的现象，大部分学生倾向于坐在教室靠窗位置。我与学生们交流该现象产生原因，学生给我的回答竟然是靠窗位置无线网络信号更佳，一时间让我沉默无语。为了最大程度消除智能手机在课堂上的负面影响，年轻老师们建议学院订制了一批手机袋，也就是在一块大布上缝制几十个布兜，每个布兜均可放置一个手机。上课前，任课老师便将手机袋挂在教室前方的墙壁上，鼓励学生将自己的手机关机或调成静音模式，并带头将自己的手机放到专用手机袋中。刚开始，学生对非强制性“无手机课堂”兴致不高，响应学生寥寥无几。究其原因，较多年轻人都患上了手机依赖症，手机不在身边就会有患得患失的感觉。于是，我从各个方面鼓励学生，让学生意识到每个人在每个阶段都有自己的使命，学生的使命之一为好好学习，练就一身本领，将来为国家建设做贡献。反之，便是对自己不负责任，也会辜负父母的殷切希望。经过一段时间的思想教育工作，学生们渐渐意思到了“无手机课堂”的重要性，越来越多的学生上课前便自觉将手机关机并放置在专用手机袋中。这样，更多的学生在课堂上能集中精神认真听讲了，学习效率自然提高了，期末考试及格率及优秀率也随之而提高。 六、以“主流媒体报道”融合课程教学 在“机械工程材料”、“金属工艺学”授课过程中，笔者还曾尝试花几分钟时间简要介绍与新材料研究进展相关的新闻报道，并介绍新闻背景，从而让学生深刻感受到材料科学时刻在生活中并且与国计民生密切联系。例如，2018年4月，央视《新闻直播间》、《第一时间》等国内主流媒体轮番报道创新材料馆，让学生充分认识到新材料是我国七大战略型新兴产业和《中国制造2025》重点发展的十大领域之一。据工信部数据显示，我国新材料产业发展态势良好，产业总产值年均增长率高达20%，预计到2025年新材料产业总产值将达到10万亿元。另一个典型例子，2017年新华网、搜狐网、新浪财经、中时电子报、天山网等国内主流媒体均大幅报道了中南大学熊翔教授团队研发出的耐3000℃烧蚀的的新型陶瓷涂层及其复合材料，该发现为我国高超声速飞行器的研制铺平了道路。2017年6月15日，国际知名刊物《自然·通讯》（NATURE COMMUNICATIONS）发表了熊翔教授团队该研发成果，俄罗斯的《衛星通讯社》，美国的《雅虎》、《大众机械》，英国的《每日邮报》、《经济学人》等国外数十家主流媒体和权威学术机构对此研究成果给予了广泛关注和报道。这种教学新措施的实施有助于提高学生的国情意识及知识运用能力，也有助于青年学子早日树立为“中华之崛起而读书”的志向。 当然，与之类似的有效措施在本科教学工作中还有许多，借助于这些举措可以使《机械工程材料》、《金属工艺学》等专业课程变抽象为具体、变空洞为形象，让专业课程学习更贴近于学生未来的工作和生活，让爱国主义热情时刻激励学生牢记使命、勤奋学习。久而久之，机械工程专业学生对材料工程专业课程的学习兴趣日渐浓厚，从而有效改善了课堂教学效果。 参考文献： [1]师昌绪.材料与机械制造[C].2004中国（青岛）材料科技周，中国机械工程学会，2005：7-18. [2]林彬.提高机械专业学生学习专业课程兴趣的几点思考——以《金属工艺学》教学为例[J].才智，2010，（36）：92-93. [3]尤芳，胡耀华，张卫国，等.工程能力培养目标下的机械工程材料课程教学改革[J].教育教学论坛，2018，（31）：91-93. [4]林静，任文涛，徐岩，等.机械类专业金属工艺学课程教学改革研究[J].高等农业教育，2013，（3）：9-98. [5]李发国，尹付成，岳慧君.“材料科学基础”课程的思政教育设计与实践[J].教学实践研究，2018，（28）：194-196. [6]侯艳君，张太萍，郝用兴.“大工程观”下《金属工艺学》课程的教学改革与实践[J].教育研究，2011，（7）：527-528. |
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