工程材料教學論文

時間：2024-10-29 17:04:25 材料畢業論文

工程材料教學論文

　　第一篇：職業教育機械工程材料課程教學效果提升策略

工程材料教學論文

　　摘要：在職業教育中，《機械工程材料》課程的教學效果很不理想，本文旨在通過深入分析找出影響因素，并提出措施，以提高教學效果。

　　關鍵詞：工程材料；教學效果；教學內容整合

　　《機械工程材料》課程是工科院校機械類專業中一門十分重要的專業基礎課。《機械設計》、《機械制造技術》、《鉗工工藝》、《焊接工藝》等很多課程的學習需要以它為基礎。同時，學生將來從事機電產品的設計、加工、維修、營銷等諸多領域的工作時，需要懂得機械工程材料及其成型方面的知識，應予以重視。《機械工程材料》很有難度，學生普遍感到難度大，教學效果不理想，學生應用也不理想。那么應如何提高《機械工程材料》課程的教學效果？對此，我系專門組織教師對該課題進行研究，并將該課題申請為新疆高職專業基礎課教改資助項目。

　　一、《機械工程材料》學習效果不理想的原因分析

　　對于一門課，如果能知道它的教學效果不理想的原因所在，就能夠采取相應措施，改善教學效果。筆者憑借多年教授《機械工程材料的》的教學經驗，分析發現《機械工程材料》課程教學效果不好的原因主要有以下幾個方面：

　　（一）課程學習難度大《機械工程材料》課程學習難度大，這主要表現在1.抽象難理解的知識較多。相當多的章節充斥著抽象難理解的知識，如在金屬晶格這一章節里，金屬晶格的缺陷，以及晶格缺陷對金屬材料機械性能的影響，在鐵碳合金相圖這一章節里，各種成分的鐵碳合金在冷卻結晶時組織隨溫度的變化，鐵碳合金隨碳含量的變化，其組織與性能的變化，在金屬材料的熱處理這一章節里，不同熱處理時鐵碳合金金相組織與性能的變化，在常用金屬材料這一章節里，各種類型牌號的金屬材料的性能、熱處理等，因為抽象難以理解，成為學習的難點。2.概念性的知識多。《機械工程材料》這門課概念性知識很多，如相、固溶體、鐵素體、珠光體、馬氏體、過冷度、淬透性等，后續知識都是建立在這些概念上，掌握不好，就不易理解，概念本身的抽象性，成為《機械工程材料》難學的重要原因。3.缺少見習與實訓。身處小型市、縣的職業院校的機電類專業很多會碰到這樣的尷尬情況，所在地區缺少較具規模的鋼鐵企業、機械加工企業，造成學生不能實地見習、實訓。

　　（二）缺少有效的教學手段《機械工程材料》課程中抽象難理解的知識多，目前的教學現狀是很多教師只是通過一些圖片和講解進行教學，教學中缺少相應的flash動畫，比如熱處理這部分內容，學生不能到現場見習，又沒有現場錄像資料可看，從而獲得感性知識，例如，焊接應力的知識，如果沒有flash動畫來模擬，很難讓學生想象焊接應力所造成的變形，認識到焊接應力的存在。

　　（三）對該課程的重視不夠不少人對《機械工程材料》存在錯誤的認識，認為它沒有機械制圖、機械設計基礎、機械制造技術等課程重要，認為學習它就只是背背材料牌號、課時安排偏少。

　　（四）教學課時少教育部提出了職業教育實踐教學與理論教學比例不低于5：5的要求，工程材料課程學時更是壓縮。教學內容多而難與較少的教學學時形成矛盾，不能系統、全面、深入的學習，不能遴選必須的、重要的內容。

　　二、提高《機械工程材料》教學效果的措施

　　《機械工程材料》為后續課程的學習奠定基礎，又是將來從事機械領域工作不可缺少的知識，那么如何提高《機械工程材料》課程的教學效果呢？

　　（一）采用各種有效的教學手段

　　《機械工程材料》課程中抽象難理解的知識多，采用flash動畫、錄像，就能顯著降低學習難度，提高學生興趣。比如鐵碳合金相圖這一章節里，將各種成分的鐵碳合金在冷卻結晶時組織隨溫度的變化，用flash動畫演示出來，會讓學生更易理解；比如講合金的鑄造性能時，縮孔縮松、氣孔、拔模斜度、澆不足這些內容采用了flash動畫演示出來，再比如熱處理這一章節，將各種熱處理生產現場的錄像或實驗錄像讓學生反復看，增進理解，從而獲得好的教學效果。

　　（二）重視實驗、見習、實訓等實踐性教學環節

　　《機械工程材料》課程有很強的實踐性，鐵碳合金相圖、熱處理、材料成型工藝等都和實踐密切相連，若和課程基本原理、工藝參數等內容脫離，實際工藝過程就無法真正有效地講授，沒有實驗、見習、實訓教學環節作為輔助，不能獲得好的效果。應重視實驗室建設，安排學生做實驗、實訓，獲得感性知識，強化記憶。

　　（三）合理地整合教學內容

　　再多的教學手段、實驗實訓條件，沒有合理的整合安排，沒有脈絡，沒有主次，都不會取得好的教學效果，因此對教材內容進行合理的整合至為重要。《機械工程材料》課程知識內容龐雜，它包括材料學、金屬熱處理、鋼鐵材料、鑄造、鍛壓、焊接等多個專業學科方面的知識，不僅如此，各部分內容信息量大，講解很深入，難度大。怎樣整合內容，為后續其他課程的學習奠定好基礎，為將來職場的工作奠定知識基礎呢？對《機械工程材料》課程內容進行整合必須以教育部對職業教育基礎理論教學提出的“要以應用為目的，以必需、夠用為度，以掌握概念，強化應用為教學重點”的原則為指導思想，經過整合使課程教學總體上各章節的關系脈絡清晰，主次分明，各章節講授做到重點突出，主次分明，該講的講，詳略得當。在此將本人多年來的從教經驗做一陳述：

　　1.必須確定《機械工程材料》課程教學總體脈絡和各章節主次。《機械工程材料》課程主要是由材料學、金屬熱處理、鋼鐵材料、鑄造、鍛壓、焊接六個部分組成，五個部分都用到了材料學的相關知識，它是后五個部分知識的學習基礎，而金屬熱處理、鑄造、鍛壓、焊接五個部分基本各成體系，所以材料學部分是本課程第一個重點內容；金屬熱處理部分在后續其他課程學習中用到的很多，所以要作為第二個重點來講；鋼鐵材料部分，在其他課程中的應用也很多，同時，學生應該懂得鋼鐵材料的牌號、成分、性能、用途等常識性知識，所以這部分可作為第三個重點來講；鑄造、鍛壓、焊接這三部分可以根據專業的就業方向來確定其重要性，通常情況下，焊接部分知識由于在實踐中應用得很多，又考慮到機械類專業的學生將來要取得焊接職業資格證書，這部分內容往往也會作為一個重點，成為第四個重點。鑄造、鍛壓相對其他部分重要性要低些，可以作為一般性的知識做個介紹。

　　2.《機械工程材料》各章節內容的整合。

　　（1）材料學部分內容的整合。材料學部分是《機械工程材料》課程里最重要的部分，比較重要的知識作為重點多講，后四個部分涉及不多的就簡講，沒有涉及的知識可以不講。材料學部分主要包括金屬材料的力學性能、金屬及合金的結構與結晶兩部分。因為講材料的性能主要涉及的就是材料的力學性能，所以金屬材料的力學性能部分要作為重點，如果在學習之前已經開設過《工程力學》課，這部分可簡單講解，如果沒有開設過《工程力學》課則要詳細講解。在金屬及合金的結構與結晶部分里，重點內容包括：①晶格類型、同素異構轉化；②晶體缺陷所造成的力學性能的變化、晶粒大小對合金機械性能的影響及晶粒大小的控制；③固溶體、固溶強化；④鐵碳合金的相鐵素體、奧氏體、滲碳體，珠光體；⑤鐵碳合金相圖中鋼部分。這些內容在后續章節當中都用到，這五個內容要詳細講解。鐵碳合金相圖中鐵的部分盡管教材一般編寫得都很詳盡，但因鐵本身使用價值不高，并且在后續課程中用的不多，所以僅做個簡單介紹即可。

　　（2）金屬熱處理部分內容的整合。金屬熱處理部分主要包括鋼的熱處理原理、鋼的整體熱處理、鋼的表面熱處理及熱處理工藝設計四個部分。其中鋼的熱處理原理、鋼的整體熱處理是重點，鋼的表面熱處理簡單做講解即可，如果是高職班，熱處理工藝設計也應是重點。在講解時，首先要把鋼的熱處理原理這部分重點講透，把鋼的整體熱處理中的三個熱處理退火、正火、淬火分清楚，鋪墊好了，鋼的整體熱處理就好講了。講鋼的整體熱處理時，退火、正火可講的簡單些，淬火部分，將重點放在其產物馬氏體上，最后回火要重點講，因為淬火之后一般都要回火。

　　（3）鋼鐵材料部分內容的整合。鋼鐵材料部分主要包括鋼的分類、其他元素對鋼的影響、非合金鋼、低合金鋼、合金鋼等五個部分。要清楚類別，所以鋼的分類是重點知識。鋼中除了鐵和碳以外還會有其他元素，在學習非合金鋼、低合金鋼、合金鋼的時候都要用到，所以要作為一個重點單獨講解清楚。非合金鋼、低合金鋼、合金鋼部分也是重點，很多教材編寫很詳盡，內容多、龐雜，在講解時講講它們中各類常用鋼材的牌號、性能、用途、熱處理即可，熱處理部分簡單講講即可。經過這樣整合后，沉重的鋼鐵材料部分大為輕松，并且還學到了關鍵部分。

　　三、結語

　　《機械工程材料》是專業基礎課，為后續的學習奠定基礎，所以應努力提高該課程的教學效果。獲得好的教學效果的關鍵在于課程教學內容的整合，使學生在短的教學時間內真正學到有用的知識，其次要有足夠多的輔助教學的教學手段，講究，調動學生學習的主動性，給學生安排自學任務促進學習，非常必要。

　　參考文獻：

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　　第二篇：機械專業工程材料教材建設思考

　　【摘要】根據多年工程材料課程的教學實踐經驗，結合我國工程材料教材的現狀,提出我校機械專業教材建設的改革建議，優化教材結構；教材形式應多元化；教材內容方面應注重學用結合，重視綜合性與應用性。

　　【關鍵詞】工程材料；機械專業；教材建設

　　《工程材料》是機械類專業學生必修的一門重要技術基礎課程之一，它主要講述機械制造所用材料的基本知識。它既是引導學生進入專業領域的入門課程，又是使學生掌握基本原理的理論課程，也是綜合培養和訓練學生自學能力、獨立分析能力的課程。課程內容豐富，理論性和實踐性都很強，涉及的知識面非常廣，信息量大[1]。隨著材料科學與材料工程技術的發展和相關專業計劃的不斷修改，該課程學時數大大減少，在總學時越來越少，工業領域內的新材料、新技術、新工藝不斷涌現的情況下，工程材料課程改革是擺在我們面前的一個重要課題。而課程的改革首先涉及到教材的改革，必然面臨以下幾個問題：

　　（1）怎樣解決學時少、內容多的矛盾,學科內容的更新、改造如何進行；

　　（2）怎樣處理好基礎理論知識的學習和較高層次概念之間的關系；

　　（3）怎樣體現素質和能力教育，通過適量的學習，達到提高學生分析問題和解決問題的能力。目前，機械類專業開設的《工程材料》課程是與眾多專業課有著密切聯系的重要專業基礎課，如《金屬工藝學》、《材料成型基礎》等。然而，目前使用的《工程材料》教材理論性較強，內容繁雜、抽象和枯燥。不同版本教材基本延續傳統教學模式和內容，在內容上追求的大而全，重點相對不突出。因此，教材內容的選擇與教學大綱的制定要充分體現高等技術師范教育的層次規格和教學特點，以專業群體對綜合能力的要求為依據來決定課程內容的取舍，理論部分的內容力求與今后工作中的實用性相結合，適當淡化教材中過于深奧的理論，簡化繁雜的公式推導，強調其實用性、加強學生實際能力的培養[2]。

　　1改革工程材料教材內容，加強綜合性與應用性

　　多年的教學實踐和我國機械專業工程材料課程教材的現狀證明，傳統的《工程材料》教材內容的組織與安排不能滿足選材、用材、正確選擇加工方法并制定加工路線的教學目的要求。隨著新技術的不斷發展，陳舊的知識必將不斷被淘汰。編者要總結過去、著眼當前、預測未來，要正確處理好繼承與更新的關系。要分析研究教材的現有內容和體系，講述工程材料的基本理論，主要介紹材料的結構與性能以及材料組織與性能的控制，解決材料成分組織變化規律及性能之間的關系，在保證必需的基本概念與基本理論的基礎上，重點簡化處理晶體學知識（如晶面、晶向指數、過多的位錯理論）、相圖知識等。第三部分講述零件的失效、強化、選材及用材知識。重點從機械設計與制造角度出發，介紹零件在不同的服役條件下的失效方式及其對性能的要求，確定零件抵抗失效的性能指標，結合常用材料基本特性，進而合理地選擇材料、使用材料。改革后的教學內容在適度保證了材料學科理論性與系統性的基礎上，突出加強了運用材料知識解決設計與制造過程中的相關問題[3]。教材的基本內容應該是全國大多數院校、學生在規定的課時內能真正掌握的。這里要正確處理數量和質量的關系。精選內容也是要少而精。往往不是教師教得愈多,學生也掌握得愈多。由于學時有限，學得過多往往會消化不良，甚至連最基本的東西也沒能掌握。教材編者應在精選內容上把好關。一本教材不能面面俱到,而應當削枝強干，詳略得當。可有可無的次要內容和枝節問題，一律刪去，盡量讓學生學起來線索清楚。為體現教材內容的先進性，就必須充分重視新材料、新技術、新工藝的引入。

　　2優化教學結構與教學體系

　　《工程材料》課程內容豐富，理論性和實踐性都很強，涉及的知識面非常廣，信息量大。此外，課程內容龐雜，概念、名詞術語繁多，且內容分散，系統性不強。加上學生從中學到大學已習慣于基礎課的模式，對于《工程材料》中那些接近工程實際的問題較為生疏，結果學生普遍感到難以理解，主次難分，枯燥乏味，難以聯系實際。皮亞杰說“教師不應企圖將知識塞給學生，而應找到能刺激學生、引起學生興趣的材料，然后讓學生自己去解決問題。”筆者認為，要想提高本科生學習本門課程的興趣，導入案例式教學是非常應該采用的。所謂案例式教學，就是將日常生活中的和材料有關的現象或工程實踐中的實例與工程材料學課程里抽象的概念對應起來。如在工業用鋼選擇及舉例的內容中，零件的種類和復雜程度選擇了各類機械中最具代表性的復雜件，如減速箱體、機床床身、發動機的氣缸體等，以此強調工程背景，并正確處理質量、生產率與成本之間的關系，其目的是在培養學生的實際應用能力。通過這樣的實例教學，就會使學生很容易建立起塑性變形工藝和熱處理工藝與組織、性能間的關系，并激發學生濃厚的學習興趣。同時，在主要章節后,均有類型豐富的綜合性課后作業題。

　　3總結

　　《工程材料》是機械類專業的比較重要的基礎課程之一，教學內容的組織應緊緊圍繞專業需求，內容的選擇既要有代表性又應結合當前工程材料的應用現狀及其發展趨勢，體現出明顯的專業針對性，同時研究相應的教學方法，以便學生快速準確的掌握相關知識。

　　【參考文獻】

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　　第三篇：工程材料學實驗教學改革思考

　　摘要：本文分析了工程材料學實驗教學中存在的常見問題，提出了一種綜合性、設計性的實驗教學模式，并探討了這種實驗教學改革的實施和成效。實踐表明:綜合性、設計性實驗教學能充分發揮學生的主體作用，提高學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，從而培養具有專業素養的高層次創新型復合人才。

　　關鍵詞：工程材料學；實驗教學改革；綜合性、設計性實驗；創新型復合人才

　　工程材料學這門課程是機械類和材料類專業的一門專業主干課程，該課程一般安排在材料科學基礎、金屬熱處理二門課程之后，與材料力學性能課程同學期開出，其教學思路一般為：機器、零件的工作狀況→主要失效方式與受載情況→需要什么樣力學性能能滿足該受載情況和抵御失效→引導出組織與鋼種選定→該類鋼的熱處理工藝及力學性能等。工程材料學教學內容多、涉及知識面廣，學生普遍反映學習該課程時內容繁多和需要記憶部分太多[1]。若能走進實踐中親眼看看這些機器零件，體會這些機器運載方式，則學習起來事半功倍。目前，與之配套的實驗教學課程一般為基礎性驗證實驗，主要穿插在理論課程中，并且依附于理論教學的進度[2]，例如常用合金鋼的顯微組織觀察和分析、熱處理工藝的制訂、布洛維硬度檢測等等。工程材料學是一門實驗科學，但當今大多數高校重理論輕實踐，導致實際教學中理論教學和實驗教學通常無法有機結合，各實驗課程間缺乏關聯性和整體性，造成學生學習興趣不濃，更不利于培養學生獨立發現問題、分析問題和解決問題的能力[3]。鑒于此，我校特對工程材料學實驗教學進行了改革，整合原來附屬于理論課程的單個實驗，開設專業綜合性、設計性實驗以培養具有專業素養的高層次創新型復合人才。

　　1實驗教學存在的問題

　　21世紀是培養具有創新精神和實踐能力的高素質人才的關鍵時期，加強高校實驗教學改革刻不容緩。實驗教學相對理論教學更具直觀性、實踐性、綜合性和創新性，它具有課堂理論教學所不可替代的作用，并且能將所學理論知識充分運用于實踐中。理論教學和實驗教學都是培養學生具有創新精神和實踐能力的不可或缺的重要方面。當前，實驗教學改革中存在許多問題亟須解決：從實驗內容方面看，以驗證性、演示性的基礎實驗為主，實驗內容比較陳舊；從實驗教學觀念看，過分重視理論知識傳授、輕視動手能力培養，把實驗教學作為理論教學的附屬品，使其機械依附于理論課程；從實驗教學方法看，實驗方法比較落后，給予學生在自主方面的機會和空間很少，缺乏對學生動手能力的培養。

　　2實驗教學改革的內容

　　2.1實驗教學內容改革

　　我校將傳統的依附于理論教學的單一實驗課程改革為綜合性、設計性的實驗課程，具體思路如圖1所示。實驗課上，教師提供給學生工程上常見的各類失效零件，學生自由分組討論本組的零件的失效形式，教師引導學生設計可行性的鋼種并進行熱處理工藝操作，最后檢測力學性能是否合格。另外，我們還提出了一個鋼種多種用途的實驗設計思想。例如：GCr15一般用作軸承套圈，有時也用作沖模和量具。根據其不同工況條件，學生設計不同的熱處理工藝以滿足其性能要求。這種綜合性、設計性的實驗教學遵循理論教學的基本思路，二者相互契合，能充分激發學生的主動性和創造性。學生能積極思考問題，并運用所學專業知識分析問題和解決問題。

　　2.2實驗教學方法改革

　　(1)開放實驗室。傳統的實驗教學方法過于單一，通常是學生課前預習并完成預習報告，之后在規定的時間進入實驗室，教師進行簡單的講解后學生按照實驗講義一步一步完成實驗，得出實驗結果。實驗教學時間比較緊張，學生很難獨立思考，并且學生自由發揮的余地很少，因而很難提升學生分析問題和解決問題的能力，不利于培養具有專業素養的高層次創新型復合人才。我校通過優化實驗教師隊伍、整合實驗儀器設備資源、全天候開放實驗室并讓學生自己設計實驗，為學生提供了良好的實驗條件，能夠充分調動學生的積極性并培養學生創新意識。

　　(2)網上答疑。近年來，因高校連續擴招和部屬院校歸地方管理等原因，導致教學投入不足，許多實驗儀器設備的技術性能低，實驗教學手段的陳舊、落后已經是一個極其突出的問題，已經不能適應創新教育對人才培養的要求。創新教育要求實驗教學手段要緊跟社會經濟發展的步伐，實驗教學要與現代信息技術相結合。我校將實驗教學資源整合，形成了一個信息化的網上互動平臺。學生在實驗中遇到任何問題都可以適時與教師探討，學生成為實驗的主體而教師只需輔助學生完成實驗。

　　(3)科研項目。科研項目一般是本行業相關的比較熱門和亟須解決的問題。教師將科研項目分割成幾個不同的小實驗，學生先了解相關研究背景，并設計實驗方案，最后親自動手完成實驗。在整個實驗過程中，學生既了解了相關行業的前沿科學問題，又提升了動手能力。

　　3實驗教學改革的實施與成效

　　實驗教學改革的目的是提高學生的動手能力和培養學生的創新意識。通過綜合性、設計性實驗，學生根據自己的興趣選定不同的失效零件，依據已掌握的基本理論知識，進行鋼種設計、熱處理工藝和實施方案設計及每個環節的獨立動手操作等來完成整個實驗過程，這樣就把學生推到了實驗教學的前臺，使學生真正成為實驗教學的主體。通過一系列的過程，學生能夠深刻體會材料—工藝—組織—性能之間的聯系，并且能運用自己所學的知識聯系操作過程來指出組織中的缺陷產生的原因并分析其對性能的影響。能把知識應用到分析和解決問題上，這才是學習的真正目的。通過開放實驗室，為學生個性發展提供了自由空間，適應了不同學生的興趣和需要。當學生對實驗產生濃厚的興趣時，他就能夠積極地思考，大膽地探索，變被動為主動。通過網上答疑，學生玩手機和電腦的時間大大減少，成績明顯比上一屆學生好。教師也能感受到學生的專業知識和動手能力更加扎實。通過科研項目，學生能夠解決實際生產中的問題。學生參加各類比賽能夠獲得獎勵，畢業論文也能夠順利獲得省級優秀論文，從而大大提升學生的成就感。

　　4結束語

　　綜合性、設計性實驗對學生提出了更高的要求，實驗內容具有較高的綜合性和知識的滲透性，實驗過程與解決實際科研問題具有較高的相似性。綜合性、設計性實驗教學能夠給學生提供一個良好的自我能力展示的機會，而且能夠鼓勵和幫助學生將自己的優勢最大限度地發揮出來。另外，綜合性、設計性實驗不同于驗證性實驗和演示性實驗，學生不僅要對相關專業知識有深入了解，而且對其他知識也必須有一定的了解，因而能夠拓寬學生知識面、提高其綜合素質。總之，綜合性、設計性實驗教學能充分發揮學生的主體作用，提高學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，從而培養具有專業素養的高層次創新型復合人才。

　　參考文獻

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