工程材料課程緒論課教學(xué)實踐
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工程材料課程是研究材料的成分、組織、性能之間關(guān)系的一門學(xué)科，它不僅是工科院校中一門必修的工藝性技術(shù)基礎(chǔ)課和工程實踐課，而且是一門涉及人文社會科學(xué)和管理科學(xué)的多學(xué)科交叉課程。它涉及的學(xué)生面廣，包括機械類、近機械類的所有學(xué)生。但是此課程內(nèi)容龐雜、概念抽象，教材內(nèi)容多為大篇幅枯燥的基本原理和概念，學(xué)生對這些文字缺乏興趣，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中往往感到不易理解，難于掌握；而且教授的對象一般是大二的學(xué)生，他們從高中直接步入大學(xué)，所學(xué)課程基本是基礎(chǔ)課，沒有接觸過生產(chǎn)實踐，也沒接觸過專業(yè)課，甚至個別學(xué)院安排的“工程訓(xùn)練”滯后，使得學(xué)生工程方面的感性知識極少。基于以上原因，為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，筆者認為講好緒論課是非常重要的。緒論課是指每門學(xué)科正式教學(xué)開始前的前言課或?qū)胝n。其內(nèi)容主要是對該學(xué)科進行綜合性的概括和介紹，使學(xué)生對本門學(xué)科有一個總體的、大概的認識。同時，了解該學(xué)科的教學(xué)特點、學(xué)習(xí)方法和教學(xué)總體安排，為今后的教學(xué)溝通與配合打下良好的基礎(chǔ)。
1緒論課具有承前啟后的作用
工程材料課程在工科大學(xué)中占有特殊的地位，具有承前啟后的作用，在課程安排上，學(xué)生必須在學(xué)習(xí)了理論力學(xué)、材料力學(xué)、大學(xué)物理等基礎(chǔ)課程的前提下，才能學(xué)習(xí)本門課程；而且必須先進行“工程訓(xùn)練”，在實踐的基礎(chǔ)上才能更透徹地理解理論知識，才能學(xué)好本門課程。而學(xué)好工程材料課，又為后續(xù)的專業(yè)課打下了深厚的基礎(chǔ)。因為形形色色的材料構(gòu)成了世間萬物，人類的發(fā)明創(chuàng)造豐富了材料世界，而材料的不斷更新與發(fā)展又推動了人類社會的進步，所以材料與許多學(xué)科都是息息相關(guān)的。因此在緒論課中講明本門課程在大學(xué)學(xué)科中乃至在社會上所占的重要地位是非常必要的。[5-7]在緒論中，通過列舉工程材料在生產(chǎn)、生活中的實例，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的興趣，提高他們在生活中對材料的關(guān)注度。例如筆者以建筑行業(yè)中學(xué)生熟知的鳥巢為例，鳥巢能容納觀眾九萬余人，重達4.2萬頓，主體結(jié)構(gòu)龐大，其鋼結(jié)構(gòu)最大跨度達到343米，鋼板最大厚度達到110毫米，這就需要一種抗拉、抗壓和抗彎強度大的特種鋼材做支撐柱，那么采用哪種鋼材呢？先給學(xué)生留有疑問，有興趣的學(xué)生就會在課下查找資料，而本課程會在第七章詳細講解。通過邊問邊答的形式，讓學(xué)生通過實例自己悟出其中的道理。又如筆者在介紹新中國成立以來學(xué)生熟知的橋梁，依次列舉武漢長江大橋(建于1957年，長128米)、南京長江大橋(建于1968年，長168米)、九江長江大橋(建于1993年，長216米)、蕪湖長江大橋(建于2000年，長312米)，因其長度不同，其所承受的強度就不同，它們分別采用哪些材料，有何發(fā)展？引導(dǎo)學(xué)生對課程后續(xù)章節(jié)產(chǎn)生興趣。另外工程材料在機械行業(yè)、汽車工業(yè)、核能工業(yè)、信息技術(shù)、電力行業(yè)等都有廣泛應(yīng)用，每一方面都可以舉出學(xué)生熟知的例子。工程材料的重要性自然就體現(xiàn)出來。
2緒論課要結(jié)合學(xué)科前沿
在緒論課中，要多結(jié)合一些學(xué)科前沿研究的內(nèi)容。可以以科普的形式介紹幾種新興材料，如：形狀記憶合金，有鎳基合金、銅基合金、鐵基合金系列，鎂、鈦合金和高分子聚合物、陶瓷材料、超導(dǎo)材料等，學(xué)生不知道什么是形狀記憶合金，可以先不引入定義，只是通過一個學(xué)生感興趣的例子，學(xué)生就會記住這種材料，如最典型的例子是Ti-Ni合金板制造的人造衛(wèi)星天線：發(fā)射人造衛(wèi)星之前，將拋物面天線折疊起來裝進衛(wèi)星體內(nèi)，火箭升空把人造衛(wèi)星送到預(yù)定軌道后，只需利用太陽能或其他熱源加熱，折疊的衛(wèi)星天線因具有“記憶”功能而自然展開，恢復(fù)拋物面形狀。通過引導(dǎo)學(xué)生課下查找相關(guān)資料使學(xué)生將形狀記憶合金的認識擴展到機器人、自動控制系統(tǒng)、醫(yī)療設(shè)備等。另外，還可以舉一些學(xué)生感興趣的例子來介紹鎂合金、鈦合金，納米材料(例如：隱形飛機和核潛艇利用納米材料吸收雷達波；納米電腦芯片和光盤的運算速度和記錄密度高于常態(tài)的幾個數(shù)量級)、超導(dǎo)材料、環(huán)保材料等，通過緒論課就為學(xué)生開啟了材料的大門。緒論課中關(guān)于材料的分類，依據(jù)不同，分類方法不同。在介紹每一種材料時，可以結(jié)合當(dāng)前材料發(fā)展的動態(tài)，結(jié)合目前有關(guān)材料(如非鐵金屬材料及其合金、高分子材料、陶瓷材料、復(fù)合材料等)在研的各種國家基金項目，給學(xué)生舉例說明；對于一些常用的工程材料，也可以追述它的發(fā)展歷史，如建筑材料，可以以橋梁為例，理論聯(lián)系實際，就可以吸引學(xué)生的注意力。這就要求教師不僅具有深厚而廣博的專業(yè)知識，而且要及時關(guān)注科研動態(tài)，用新的科學(xué)理論和科技知識豐富教材，并且開課前只有通過認真準備，包括充分備課，精心準備課件，做好課堂設(shè)計，才能在緒論課時激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為整個學(xué)期的學(xué)習(xí)打下一個好的基礎(chǔ)。
3緒論課采用目錄法
所謂“目錄法”，就是通過介紹教材目錄，以目錄為綱，用一根主線將各章節(jié)的內(nèi)容串起來，達到了解書中內(nèi)容及其相互聯(lián)系的目的。本課程的內(nèi)容包括金屬學(xué)、熱處理、金屬材料、失效分析與選材以及非金屬工程材料，表面上看彼此孤立,互不相關(guān),但實際上是互相聯(lián)系的，這種聯(lián)系是內(nèi)在的、不直觀的,作為初學(xué)者很難發(fā)現(xiàn)。學(xué)生學(xué)完之后總感到是一塊一塊的，不具有系統(tǒng)性。這種聯(lián)系掌握不好，將會影響學(xué)生學(xué)習(xí)積極性以及對知識的掌握程度。而實際上各個章節(jié)都是以研究材料的成分、組織和性能之間關(guān)系為主線的，教師可以將“成分－組織－性能”這條主線教給學(xué)生，要求學(xué)生抓住這條主線，將各章節(jié)的內(nèi)容串起來，以便在具體內(nèi)容的學(xué)習(xí)過程中能順藤摸瓜,獨立總結(jié)找到其中的聯(lián)系。
4采用激勵手段
“萬事開頭難”，緒論課是每門學(xué)科開課的第一堂課，上好緒論課是今后正常教學(xué)的基礎(chǔ)。緒論課中教師在對本學(xué)科進行綜合性的概括和介紹的同時，應(yīng)多結(jié)合日常生活、生產(chǎn)實際。教師在舉例過程中，學(xué)生往往會表現(xiàn)出很大的興趣，參與意識很強，此時教師應(yīng)善于運用表揚、贊許和肯定等激勵手段，使學(xué)生體驗成功，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，并使之逐漸形成和穩(wěn)固下來。學(xué)習(xí)興趣是學(xué)生進行主動學(xué)習(xí)的內(nèi)在動力，講好緒論課是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的最好機會。
5結(jié)束語
緒論課作為教師與學(xué)生的第一次接觸，在本課程的整個教學(xué)中具有特殊的教學(xué)地位和重要意義，它對學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)、對教師與學(xué)生在今后教學(xué)過程中的溝通與配合以及學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的養(yǎng)成等許多方面有著非常重要的作用。另外，青年人有理想、有抱負，對未來充滿希望，緒論課也正是利用了學(xué)生的這個特點調(diào)動他們的求知欲、好奇心，對學(xué)生進行了一次專業(yè)科普教育，得到了很好的反響及效果。因此，我們必須充分認識上好緒論課的重要性，認真研究和分析緒論課的教學(xué)特點和方法，上好緒論課。
作者：許萍 劉慧敏 賈瑞靈 張瑞英 劉軍 單位：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院
