職業(yè)教育論文-“工程材料與成型工藝基礎(chǔ)”課程改革與探索.doc

職業(yè)教育論文-“工程材料與成型工藝基礎(chǔ)”課程改革與探索摘要本文針對(duì)我校機(jī)械專業(yè)的“茅以升班”基礎(chǔ)好、學(xué)習(xí)能力強(qiáng)、學(xué)習(xí)積極性高等特點(diǎn)，從加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、全面進(jìn)行綜合素質(zhì)教育的目的出發(fā),在工程材料和材料成型工藝基礎(chǔ)課程的設(shè)置、教學(xué)方法、教學(xué)手段和實(shí)踐環(huán)節(jié)等方面進(jìn)行了改革和探索。關(guān)鍵詞工程材料材料成型教學(xué)改革創(chuàng)新能力一、課程體系的改革（一）課程改革與優(yōu)勢(shì)。工程材料與成型工藝基礎(chǔ)課程是工科院校機(jī)械類專業(yè)的一門十分重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，也是機(jī)械類專業(yè)的課程設(shè)置中唯一的一門全面介紹工程材料與鑄、鍛、焊等熱加工領(lǐng)域中的工藝方法、工藝技術(shù)以及相關(guān)基礎(chǔ)理論的課程，為畢業(yè)生今后的設(shè)計(jì)與制造等生產(chǎn)技術(shù)工作具有重要的指導(dǎo)作用。課程的教學(xué)對(duì)象是我們學(xué)校設(shè)立的“茅以升班”（機(jī)械專業(yè)的創(chuàng)新班）的學(xué)生，是全校遴選出來的成績(jī)、學(xué)習(xí)風(fēng)氣好的“尖子生”班，接受能力強(qiáng)，學(xué)生整體的學(xué)習(xí)熱情比較高。該班的培養(yǎng)計(jì)劃中課程設(shè)置比較多，每門課的學(xué)時(shí)被相對(duì)壓縮。所以，本著寬基礎(chǔ)、高效率地為學(xué)生傳授綜合知識(shí)的目的，將工程材料和材料成型工藝基礎(chǔ)兩門課融合、壓縮成工程材料與成型工藝基礎(chǔ)一門課，并對(duì)教學(xué)大綱進(jìn)行了調(diào)整，制定了相應(yīng)的教學(xué)計(jì)劃。這樣的課程改革，在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置上具有優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)是：1、避免了知識(shí)的重復(fù)性如鐵碳合金相圖、鑄造合金、非金屬材料等部分在兩門課程中出現(xiàn)了重復(fù)的現(xiàn)象，這對(duì)于“茅以升班”的學(xué)生就顯得浪費(fèi)了時(shí)間，做不必要的重復(fù)學(xué)習(xí)。2、增加了知識(shí)的系統(tǒng)性兩門課合并成一門課，會(huì)使各章節(jié)的知識(shí)更加系統(tǒng)性。如熱處理中部分的內(nèi)容中，有消除應(yīng)力退火工藝，而鍛壓成型部分的回復(fù)與再結(jié)晶也有消除應(yīng)力退火的概念和敘述，很容易造成學(xué)生的知識(shí)混亂。而合并成一門課后可以更有次序、有重點(diǎn)地教學(xué)，前后對(duì)比便于強(qiáng)調(diào)和辨別其異同之處。3、強(qiáng)化了各部分內(nèi)容連貫性工程材料和熱處理部分，實(shí)際上是貫穿于各成型工藝的全部過程中，而合并成一門課后，就更便于始終將材料的選擇和熱處理方法運(yùn)用在鑄造、鍛壓和焊接過程中。這種知識(shí)貫通式的教學(xué)，不僅利于學(xué)生從知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系深度上進(jìn)行有機(jī)地理解和掌握，而且使知識(shí)形象和具體化，便于理論與實(shí)踐相結(jié)合。（二）合并課程的難點(diǎn)1、課時(shí)少。改革前的課程設(shè)置為工程材料占40+6學(xué)時(shí)，材料成型工藝基礎(chǔ)占32+2學(xué)時(shí)，現(xiàn)在兩門課合并成一門課為40+4學(xué)時(shí)。所以在短時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生比較全面和充分地理解課程的內(nèi)容，有一定的難度。2、內(nèi)容分散、不易突出重點(diǎn)。這門課實(shí)際上是涉及4個(gè)專業(yè)方向（材料與熱處理、鑄造、鍛壓和焊接）的專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)課，及其工藝課程的內(nèi)容，課程內(nèi)容寬而散。而且，從教學(xué)內(nèi)容層次和角度講，無論專業(yè)基礎(chǔ)內(nèi)容還是專業(yè)內(nèi)容，最后又都直接應(yīng)用在成形工藝方法和工藝技術(shù)等方面，從理論到實(shí)踐跨度大，進(jìn)一步增加了教學(xué)難度。3、課程的重要性容易被忽視。在大學(xué)學(xué)習(xí)的期間，很多肯于鉆研的學(xué)生，容易產(chǎn)生“重理論輕實(shí)踐、重設(shè)計(jì)輕工藝“的傾向。所以，面對(duì)邏輯性弱、概念繁多、內(nèi)容分散、難于歸納重點(diǎn)的課程，在學(xué)生中容易普遍產(chǎn)生對(duì)本課程的輕視傾向。另外這門課對(duì)于機(jī)械專業(yè)的學(xué)生，不是他們的專業(yè)課，但卻是機(jī)械專業(yè)不可缺少的、重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。而本課程內(nèi)容的改革將進(jìn)一步擴(kuò)展教學(xué)內(nèi)容的范圍，在較少的學(xué)時(shí)內(nèi)進(jìn)行教學(xué)，更易給學(xué)生造成教學(xué)內(nèi)容散的印象。4、實(shí)驗(yàn)少，理論和實(shí)踐容易脫節(jié)。本課程是在大二第二學(xué)期進(jìn)行講授，而此階段的學(xué)生絕大多數(shù)的動(dòng)手能力和實(shí)踐感性認(rèn)識(shí)仍然極為薄弱。另一方面，本課程的內(nèi)容又具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，基本原理與理論、工藝參數(shù)的選擇等內(nèi)容，脫離實(shí)際的成形工藝過程就無法真正有效地講授。因此，如何在教學(xué)中加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐環(huán)節(jié)的理解認(rèn)識(shí),也是教師面臨的一個(gè)重要的課題?？傊?，本課程具有教學(xué)內(nèi)容多、學(xué)時(shí)少、理論抽象枯燥、綜合性和實(shí)踐性又很強(qiáng)的特點(diǎn)和問題。同時(shí)，課程中傳統(tǒng)內(nèi)容的比例大，在現(xiàn)代化信息需求不斷增加的現(xiàn)代社會(huì)，尤其是對(duì)于一批非常勤奮和綜合素質(zhì)高的學(xué)生，采用以往的教學(xué)內(nèi)容組織方法、教學(xué)方法和教學(xué)手段已經(jīng)不能滿足學(xué)生的需求。鑒于上述課程內(nèi)容的困難和特點(diǎn)，我們認(rèn)真研究各種參考教材，綜合近年來工程訓(xùn)練中心和有關(guān)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，走訪、學(xué)習(xí)了兄弟院校的工程訓(xùn)練中心，積極開展有關(guān)課題研究，采取一系列對(duì)應(yīng)措施。努力實(shí)現(xiàn)既能充分發(fā)揮本課程的優(yōu)勢(shì)，又能夠克服教學(xué)中遇到的困難，從而效果更好地發(fā)揮好本課程作用的目的。二、合理組織教學(xué)內(nèi)容（一）治標(biāo)需治本，基礎(chǔ)知識(shí)是關(guān)鍵。通過多年的教與學(xué)的體會(huì)認(rèn)為，該課程的4個(gè)專業(yè)方向的原理和基礎(chǔ)知識(shí)部分依然是教學(xué)內(nèi)容的關(guān)鍵，技術(shù)人員和生產(chǎn)工人之間的最大不同之處也就在于對(duì)原理的了解和用理論指導(dǎo)實(shí)踐，但又考慮該班是非熱加工專業(yè)，應(yīng)避免過深的專業(yè)內(nèi)容教學(xué)。所以，這需要教師首先以專業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，將課程內(nèi)容知識(shí)吃透、達(dá)到融會(huì)貫通的效果，再用簡(jiǎn)單、形象的方法講解其原理。例如把整個(gè)教室的幾塊座位當(dāng)作一個(gè)晶面內(nèi)看到的幾個(gè)晶粒、每個(gè)學(xué)生當(dāng)作一個(gè)原子、沒有座位的學(xué)生當(dāng)作位錯(cuò)，來說明位錯(cuò)移動(dòng)；發(fā)面和揉面的例子解釋鑄造和鍛造的組織特點(diǎn)與性能；用大熔爐和小熔池來解釋冶煉和焊接等，讓學(xué)生輕松的理解。然后把原理用于分析和解決生產(chǎn)實(shí)踐中出現(xiàn)的問題，使理論知識(shí)鮮活化。（二）注意各章節(jié)相互聯(lián)系，使知識(shí)靈活化。工程材料與成型工藝基礎(chǔ)雖然包含四個(gè)不同的專業(yè)方向，但是它們之間有密切的相互聯(lián)系性和共同點(diǎn)。通過對(duì)比與聯(lián)系教學(xué)，可將抽象、枯燥的理論內(nèi)容輕松的傳授給學(xué)生。如應(yīng)力部分中，通過對(duì)熱處理應(yīng)力、鑄造應(yīng)力、鍛壓應(yīng)力和焊接應(yīng)力之間的聯(lián)系與對(duì)比，便于學(xué)生理解殘余應(yīng)力的形成的本質(zhì)規(guī)律、并加深記憶。通過對(duì)鑄造方法、鍛壓方法和焊接方法之間的不同與相互聯(lián)系的分析，使學(xué)生分清其各自的特點(diǎn)、應(yīng)用及其意義。另外還對(duì)焊接連接、機(jī)械連接和黏結(jié)之間的異同對(duì)比等，將分散的內(nèi)容相互聯(lián)系和系統(tǒng)化，同時(shí)也增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。（三）始終貫穿設(shè)計(jì)零件的主線，配合零件設(shè)計(jì)。工程材料與成型工藝基礎(chǔ)這門課的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生在零件的設(shè)計(jì)時(shí)，能夠合理地選擇零件材料和成型方法，設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)，制定合理的工藝步驟和參數(shù)，提高零件的使用性能。以此為主線，每學(xué)習(xí)一種成型方法時(shí)都需要溫習(xí)材料選擇和熱處理工藝部分的內(nèi)容，并對(duì)比其它的成型方法的優(yōu)劣點(diǎn)。這樣，實(shí)質(zhì)上就把在最后一章才出現(xiàn)的“零件的毛坯選擇”的內(nèi)容始終貫穿在整個(gè)課程中，而不是孤立地作為一章的內(nèi)容來講。由此，可以使最后一章的講授起到畫龍點(diǎn)睛的作用，把這部分內(nèi)容真正講活。為此，還專門設(shè)定綜合大作業(yè)，通過獨(dú)立設(shè)計(jì)零件來鍛煉學(xué)生的這種能力。通過對(duì)單級(jí)齒輪減速箱中的各個(gè)另部件的材料和成型方法的選擇等鍛煉和檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握的綜合能力。三、改革教學(xué)手段，提高教學(xué)質(zhì)量1、采取多媒體手段和跟蹤實(shí)習(xí)，強(qiáng)化實(shí)踐性內(nèi)容。本課的整個(gè)教學(xué)過程幾乎直接或間接地涉及設(shè)備工具的操作、比較煩瑣的生產(chǎn)工藝過程、零部件結(jié)構(gòu)等實(shí)踐性很強(qiáng)的內(nèi)容，講授起來十分困難。為此，本課比較系統(tǒng)地遴選、制作了教學(xué)動(dòng)畫、錄像等多媒體教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)清晰、正確地了解各個(gè)主要工藝過程。然后進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)講解重要概念、突出主要機(jī)理等內(nèi)容。這樣既進(jìn)一步強(qiáng)化補(bǔ)充了實(shí)習(xí)、實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，用較少的實(shí)踐有效地完成了教與學(xué)的任務(wù)。在此基礎(chǔ)之上，跟蹤學(xué)生的實(shí)習(xí)，學(xué)生拆裝實(shí)習(xí)時(shí)，根據(jù)學(xué)生拆卸柴油機(jī)和自行車，讓學(xué)生聯(lián)系課堂學(xué)的內(nèi)容判斷各部件的材料和成型方法及工藝；學(xué)生自己親手制作的小錘，錘頭的硬度不夠，通過表面感應(yīng)加熱淬火和回火等熱處理提高其硬度等實(shí)踐，強(qiáng)化和加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。2、提問式教學(xué)、上課回答問題。新問題的導(dǎo)入大多要通過對(duì)新問題的提出的方法來進(jìn)行。比如，進(jìn)入鍛壓前將鑄造的主要優(yōu)點(diǎn)和不足再?gòu)?qiáng)調(diào)一次，然后提出如何解決鑄造組織不致密的缺點(diǎn)等引入鍛壓的知識(shí)，讓學(xué)生帶著疑問學(xué)習(xí)。講到變形強(qiáng)化的時(shí)候提問以前是否學(xué)過其他的強(qiáng)化方法，引出熱處理強(qiáng)化（相變）和合金強(qiáng)化，從而歸納強(qiáng)化的內(nèi)容等。不僅僅復(fù)習(xí)了前面的內(nèi)容，也幫助學(xué)生把所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通，并學(xué)會(huì)總結(jié)式的學(xué)習(xí)方法。3、展開課堂討論。通過講授和自學(xué)，結(jié)束一部分內(nèi)容后。按照學(xué)習(xí)討論小組指定討論題目和設(shè)計(jì)題目，讓各小組充分討論后派代表在全班發(fā)表，然后接受其他同學(xué)和老師提出疑問和問題，大家展開討論。在這種能夠充分發(fā)揮學(xué)生自身能力的討論式學(xué)習(xí)中，每個(gè)小組都認(rèn)真準(zhǔn)備，查閱了大量的文獻(xiàn)，做了市場(chǎng)調(diào)查，然后從選材料成型方法結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制定工藝所能出現(xiàn)的問題及解決的方法等都做了詳細(xì)的說明，并根據(jù)自己的分析提出了新的設(shè)想，學(xué)生的作品都非常優(yōu)秀。更可喜的是，他們把自己小組解決不了的問題提出來讓大家一起解決，相互提問和回答十分踴躍，形成了全班集體展開問與學(xué)、積極思考、熱烈討論的氣氛。我們認(rèn)為這是一個(gè)成功和有效的學(xué)習(xí)方法，具體的細(xì)節(jié)還有待遇進(jìn)一步的細(xì)化和探索。課堂討論不僅是對(duì)整個(gè)教學(xué)內(nèi)容的概括、總結(jié)和應(yīng)用，而且集中體現(xiàn)了該課程的主要教學(xué)目標(biāo)和要求。也就是，通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解在機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，優(yōu)良設(shè)計(jì)、優(yōu)質(zhì)材料和高質(zhì)量熱處理對(duì)提高機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的重要意義，并使學(xué)生進(jìn)一步靈活或真正掌握和應(yīng)用這方面的知識(shí)和技能。同時(shí)，也起到了將4個(gè)專業(yè)方向的內(nèi)容密切的聯(lián)系起來的作用。4、添加一些當(dāng)今國(guó)際的新技術(shù)和新工藝，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的興趣。在課程講授的過程中，盡量增加國(guó)內(nèi)外的相關(guān)先進(jìn)技術(shù)與工藝對(duì)比的內(nèi)容，讓學(xué)生了解我國(guó)存在的現(xiàn)狀和目前存在的問題和優(yōu)勢(shì)；講解每一個(gè)技術(shù)、工藝的同時(shí)都相應(yīng)的介紹其發(fā)展過程和目前正在研究的內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生科研意識(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新思維，撰寫論文。這樣不僅能吸引學(xué)生的注意力，而且培養(yǎng)學(xué)生良好的科研與創(chuàng)新意識(shí)。還引入了一些工程中失效破壞的實(shí)例，來引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)的內(nèi)容。如，通過對(duì)美國(guó)911事件大樓倒塌的原因分析，加深學(xué)生對(duì)材料性能的理解；通過永樂大鐘的制造過程和前蘇聯(lián)過去鑄造大鐘斷裂的事例引入學(xué)生學(xué)習(xí)鑄造的興趣；通過對(duì)德國(guó)的高速列車出軌事故分析、日本的電梯斷裂事故和中國(guó)的高強(qiáng)度螺栓斷裂分析等，幫助學(xué)生復(fù)習(xí)和靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，增加他們對(duì)本課程的學(xué)習(xí)興趣。四、改革考試方式方法,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新思維由于“茅以升班”都是比較優(yōu)秀的學(xué)生，上課幾乎沒有缺勤的現(xiàn)象，無論是作業(yè)還是實(shí)驗(yàn)，成績(jī)幾乎都是優(yōu)秀，所以按照一般的考核對(duì)他們不適用。為此，通過增加課堂提問，課堂討論等考核內(nèi)容，來考核學(xué)生的平時(shí)的學(xué)習(xí)情況和接受能力。另外，期末考題的出題方式也很重要，進(jìn)一步加大靈活性、發(fā)揮性的題量，增加多選題、綜合性題目來考核學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握的程度和靈活性。通過以