工程材料及熱處理課程教學改革論文
摘要：《工程材料及熱處理》作為機械類專業的必修課，存在內容多、課時數少、學生興趣不大等問題，解決這些問題的唯一辦法就是教學改革。本文從教學目的、教學內容與教學方法等方面探討了該課程教學改革方案，在教改基礎上選擇Authorware作為開發平臺，開發了便于操作和學生聽課的CAI課件，并且根據教學實踐，指出了在CAI課程教學中的應注意事項。
關鍵詞：工程材料及熱處理；教學改革；CAI課件
《工程材料及熱處理》是機械工程類各專業的一門學科基礎課，課程教學內容涉及面廣、工藝性強、基礎理論抽象、概念多。傳統的課程教學中，在理論和基本知識方面教學時數較多，課堂教學以教師講解為主，輔以少量照片以及黑板上畫圖等方式，既難以描述清楚微觀狀態，對于非材料類專業的學生其實用性和實際效果也不好，學生普遍反映學習枯燥、難以理解，影響學習效果和教學質量。隨著教學改革的深入，新的知識不斷增加，學時卻在減少，我校《工程材料及熱處理》課程教學學時為32學時，這對該課程的教學提出了新的要求。雖然現在MOOC、SPOC等教學方式正在興起，但對教師和學生都有較高的要求。一個好的CAI課件可以實現傳統教學所不能實現的靈活、形象、生動的效果，能顯著加大課堂教學的信息量，增強教學內容的趣味性和吸引力，調動學生的學習熱情，提高教學效果[1-4]。根據筆者多年的教學經驗和CAI軟件開發，本文對《工程材料及熱處理》課程的教學改革進行了探討。
一、課程教學改革的探討
（一）教學內容的改革
《工程材料及熱處理》課程的教學內容基本上是材料工程類專業所學幾門主要課程的濃縮，教師往往以對材料專業學生的教學思路來進行講授，對材料的內部結構與村料性能之間的關系講解的較深。但對機械類專業的學生來說，他們畢業后的工作主要不是去挖掘材料性能的潛力，不需要深入研究獲取材料性能的工藝問題，他們從事的主要是產品設計及解決產品制造過程中的工藝問題。因此，機械工程類各專業學生與材料工程類各專業學生對材料知識的要求，不僅深度上有差異，而且側重點也應該完全不同。他們對各類材料的性能特點與適用范圍只需要一般性的了解，側重點是能夠正確地選擇材料，合理地選擇加工方法和制定加工工藝路線，要求掌握各類零件在不同服役條件下的失效方式，并且根據服役條件、失效形式對材料使用性能的要求以及工藝性和經濟性的要求，通過分析對比來選用材料。在市場經濟的社會中，對學生實用性的要求顯得更為重要。
（二）教學方法和手段的改革
《工程材料及熱處理》課程涉及內容廣泛，要在32學時的時間內獲得好的教學效果，靠“教師機械灌輸、學生被動接受”的傳統方式是不行的。首先在課程的一開始就要能吸引學生，使他們產生學習該課程的興趣。“緒論”是課程的第一課，因此很重要。在教學中我們發現，學生對新材料及其應用的內容較感興趣，而這部分我們只作簡介，因此將這部分內容放在緒論中進行。又如在緒論中，我們通過齒輪的生產過程，引出材料改性工藝與機械制造之間的關系。通過緒論內容的增補，既拓寬學生的視野，又能使學生對本課程產生興趣。教師講課時，如果只顧自己講解，學生很難理解，更不會分析。在講課要時經常提出問題，讓學生回答，要啟發學生進行思考，讓學生開動腦筋想問題。如以拔絲加工工藝路線作為示例來分析思考塑性變形和回復與再結晶時的組織與性能變化及回復與再結晶退火的作用，同時還引出拔絲模具的設計應注意事項。在課外作業上，不要采用可以從書上直接找到答案的習題，要讓學生做綜合性分析思考題。教師要指導學生怎么去分析問題而不是只給出答案，要充分發揮學生對知識的綜合運用、分析與創造性思維的能力。通過不斷的積累，從而提高學生分析問題解決問題的能力。
二、課件的制作
CAI課件要根據使用目的和使用的具體情況來設計。從使用的角度應具有易用性、便捷性、開放性。在使用PowerPoint制作的許多課件中，采用的是順序式的流程，很不方便。我們利用Authorware軟件開發了Windows風格的下拉式菜單結構課件。圖1a)為程序運行后的菜單界面一角。當選擇某一菜單項后，主窗口中顯示相應的內容，如圖1b)。在教學過程中，有時需要將其他章節某一處的內容調出來，通過菜單選擇非常快捷，從而方便了教學。屏幕教學就相當于屏幕版書，因此屏幕上的字數不能太多，而且也不能太花俏，以便于學生記筆記，因此，軟件采用Windows界面，界面簡潔，除了菜單外，只有幾個頁面跳轉按鈕，功能一目了然，教師操作也方便。但版書少了，大量的內容靠口述學生也難記憶，因此采用了許多文本按鈕，當鼠標移到這些文本按鈕上變為手形后，點擊即出現詳細內容，既可便于學生課堂記憶，也可用于自學。為了使學生獲得感性的認識，課件中列舉了大量的動畫和錄象，因為在課堂上不可能全部都播放，而且有些需要講解，為了獲得更好的效果，需要控制播放速度和暫停，因此采用自行設計的動畫和錄象程序，只要通過文本按鈕點擊就可調用。課程中有許多金相照片和圖象，也采用自行設計的程序調用，圖象是保存在專門目錄里的，只要將文件名設為圖號即可調用，便于擴展。
三、教學實踐與思考
課堂筆記是很重要的，除了幫助獲取知識外，還能使學生集中精神聽課。CAI教學由于不要版書，教師講課進度較快，而且信息量大，會造成學生來不及記筆記，這一點在其他高校的調查中也有同樣的反映[5-6]。但如果學生整堂課都在記筆記，就少有時間去思考，筆者認為可以對記課堂筆記的方法作一些改進，教師將講義精練了以后做成帶有提問的“筆記”印發給學生，學生上課時只要在相應的地方做標記，同時根據教師指點做必要的補充和注釋，這樣就有更多的時間去記憶和思考。但這種方法在上完1-2次課后教師就要像檢查作業一樣去檢查，以免學生對“筆記”產生依賴。當然，這種方法還有待實踐去驗證。應用CAI的目的是為了達到更好的教學效果。優秀的多媒體課件應該是教師教學經驗、教學思想與多媒體技術之間的無縫結合，而不是將教學內容簡單地進行媒體替換或把教學內容中不易表達和較抽象的東西通過多媒體形式形象地展示。對CAI課件的有效性可以采用一定的方法進行評價[7]，最主要的應該是學生的評價，在使用中還會遇到各種各樣的問題，只有通過不斷的研究、反饋和總結，才能使CAI教學達到更好的效果。
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