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一、引言
《金屬工藝學》課程是機械工程類專業的重要專業技術課,一般安排在大學二年級下半學期或大學三年級上半學期學習,該課程包括的概念和理論內容很多,有鑄造、鍛造、焊接、壓力加工、切削加工等常見金屬成型工藝。《金屬工藝學》是聯系其他專業課程的紐帶,其教學環節與教學方法至關重要,不僅關系到學生對其他專業課程的學習,而且對培養學生科學的思維方法和實踐能力具有指導作用。隨著高等教育體制改革的深入,《金屬工藝學》課程的教學存在諸多矛盾,如學時數相應減少與知識信息量迅速增加之間的矛盾,傳統的授課方法與多媒體創新教學之間的矛盾等。為了提高該課程的教學效果,改革教師的教書育人方法,提高課堂利用率已迫在眉睫,尤其是教學中要善于運用科學的思維與創新的思路,讓學生學到扎實的專業知識。筆者經過幾年來的教學積累與親身體會,對《金屬工藝學》課程的教學改革做了大膽嘗試,下面略作介紹。
二、教學改革的實踐與分析
1.學生專業激情的激發。對于當代大學生而言,報考專業時存在盲目性,不知道具體該報什么。大學學習階段專業興趣的培養十分重要,這種求知的欲望一旦產生,對后續的課程學習起到促進作用。那么我們如何來激發學生的專業激情呢?要回答這個問題,就要上好緒論課,讓學生知道該課程的主要內容、與現實生活的聯系、如何運用知識解決實際問題等,其中最重要的是結合身邊實例加以引導,提高學生的學習熱情。例如就學生宿舍中常見的暖氣片,我們可以從以下幾個方面提出問題:①為什么暖氣片使用金屬材料而不用非金屬材料?②為什么有的暖氣片使用鑄造方法而不使用壓力加工方法?③為什么高檔暖氣片采用有色金屬材料而常用暖氣片采用鑄鐵材料?④復雜的暖氣片系統是如何連接的?⑤如何優化暖氣片的結構使其散熱效果更佳?隨著這些專業問題的提出,課堂氣氛馬上活躍起來,很多學生求知心切,想馬上知道答案,這個時候我們可以結合《金屬工藝學》的章節知識,通俗易懂的做出解釋。相信大多數學生會茅塞頓開,感慨小小暖氣片有這么多專業知識,濃厚的學習興趣會隨之產生。以上僅是生活方面的小常識,這個實例中涵蓋了不同材料的性能差異、金屬材料的鑄造與加工工藝、金屬材料的導熱效果及其腐蝕性能、材料的焊接工藝與方法、機械零件的設計與制造等專業知識,從而引出導熱率、鑄造、壓力加工、有色金屬、黑色金屬、焊接、腐蝕性能及結構設計等重要專業術語,無形中提升了學生學習《金屬工藝學》的情趣。當然生活中還有許多生動的實例,我們不妨在緒論課上列舉出來,讓學生思考,如鑄造應力引起的腐蝕問題、純銅水管的優良性能、金屬導熱性能與導電性能的區別與聯系、純金屬與合金的強韌性比較等,都將給學生帶來深刻的啟發,為《金屬工藝學》課程的后續學習打下基礎。
2.多媒體課件教學。多媒體教學是近十多年發展起來的創新教育模式,它包含豐富的知識內容,如聲音、模擬動畫、圖像視頻等,與傳統的教學模式(黑板+粉筆)相比,多媒體教學把枯燥無味的文字理論轉變為生動形象的直觀教學,在講述較為抽象的專業知識時具有明顯的優越性。多媒體教學是高等教育發展的必然要求,也是本科教學的重要途徑,在大多數課程教學中倍受青睞,但與傳統教學模式并不矛盾,如果把多媒體教學和傳統教學有機結合起來,教學效果將會更加明顯。結合《金屬工藝學》課程的教學實踐,在講述砂型鑄造、焊接過程、切削加工等知識點時采用多媒體教學更加明了,可以直觀的看到金屬的流動或變形,最終的教學效果不言而喻,學生很容易接受。但在講述鑄件的特性及性能、合金熱處理分析、各種公式推導等內容時,采用傳統板書較為合理,通過環環緊扣的推導過程與分析,給學生留下足夠的時間思考,培養學生分析問題、解決問題的能力。多媒體教學的另一突出特點是容量大、課堂效率高,傳統黑板模式幾個小時講述的內容,多媒體教學一個小時就能完成,原因在于傳統板書占據了許多時間,而多媒體的圖文切換幾乎不占用時間。當今本科教學的任務較重、知識點豐富、教學信息量猛增,而課堂學時較少,本身就存在著矛盾,多媒體教學無疑讓教師從煩瑣的板書中解脫出來,把有限的時間投入到觀點剖析上,更好地緩解了教學矛盾,但要切忌貪大求多、重點不突出、速度過快等現象的發生。就《金屬工藝學》課程教學而言,提倡多媒體教學并不是排斥傳統黑板模式,本著注重教學效果提高、教學質量改善的目標,通過課堂教學的實踐與探索,找到兩種模式的最佳結合點,宜統則統,宜分則分,相信教學效果會相輔相成、相得益彰。
3.多角度解釋抽象理論。學生從書本上獲得的知識是間接的、抽象的,能夠合理運用基本理論解決實際問題是最終目的,也是檢驗學生基本功的根本途徑。《金屬工藝學》屬于專業技能課程,相關章節的實踐性較強,我們在講述這些內容時不妨結合生產實例,列舉一些技術性問題,讓學生自己分析,用間接的理論指導直接的生產,從而加深學生對專業知識的理解。例如講述“熱處理”章節的相關內容時,為了說明應力腐蝕的危害性,可列舉一戰時期彈殼開裂的例子,原來經過深沖成型的黃銅彈殼,放置一段時間后自動發生開裂(季裂),其原因在于殘余內應力和外界腐蝕的聯合作用,要解決這一技術問題,只需要將加工后彈殼進行260℃去應力退火,開裂現象就迎刃而解了。通過這個典型例子,我們可以把“看不見,摸不著”的加工應力及應力腐蝕講解的明明白白,不僅讓學生知道了冷加工產品容易產生殘余應力,而且清楚了消除應力腐蝕的途徑。再如講解“物理化學性能”章節時,為了說明導電性與密度的問題,可舉例說明空中輸電一般使用鋁線,而地下電纜輸電則采用銅線,雖然銅的導電性能優于鋁,并不是所有導線都使用銅,原因在于銅的密度較大(鋁的三倍多),鑒于穩定性方面的考慮,只適合地下使用,不適合空中輸電。從以上分析可以知道,運用現場實例不但加深了學生對書本知識的理解,而且拓寬了專業知識范圍,對培養學生分析問題、解決問題的能力十分重要。對于專業課教師來說,要善于理論聯系實際,注意運用具體實例說明抽象理論,并引導學生積極、主動的思考,抓住問題的本質所在,正確的分析,巧妙的運用。
4.合理拔高學科前沿知識。隨著高等教育的發展,教學內容應以教科書為主,但又不局限于教材,因為專業教材具有一定的出版周期,往往滯后于學科前沿知識。因此,我們在進行課程教學時,應注重積累各類教學素材,特別是注意吸收本學科的最新研究成果,在講課過程中適當穿插。例如在講述《金屬工藝學》課程“鐵碳合金”章節時,要適當補充鋼的熱處理方面的知識,要讓學生清楚退火、正火、淬火及回火之間的關系,知道如何正確運用熱處理工藝,告訴學生鋼的熱處理不僅適用于鋼件,同樣適用于其他金屬材料,并告訴退火與正火的區別和材料淬火后回火的必要性。而回火又包括高溫回火、中溫回火、低溫回火三種工藝,不同淬火制度的材料回火制度也不相同,關鍵在于根據性能要求合理制定淬火和回火工藝,力求材料經久耐用。要告訴學生材料組織性能的重要性,它是掌握這些知識的主線,例如退火后材料的強度降低,塑性增加,淬火后材料強硬度增加,而塑性降低,為了提高材料的使用壽命,淬火后的材料應進行回火處理,以消除淬火應力影響。相對于書本內容“,鋼的熱處理”章節講解較為詳細,并且有的地方提高了難度,這是機械類學生就業的需要,也是為了滿足部分求知欲旺盛的學生需要,相信不少學生就業后會有親身體會。這里需要特別指出的是,拔高課本前沿知識要注意“度”的問題,既要注重吸收新知識,又要考慮學生的承受能力,避免喧賓奪主。一方面,適當補充相關知識點是為了提高學生的創新能力,為培養更高層次的人才做鋪墊;另一方面,拔高教材知識,可以給精力充沛的學生留下思考余地,進一步激發他們向縱深發展的信心。
三、結語
隨著時代的進步,大學生的培養任重而道遠,提高本科教學的綜合效果是我們每位教師的責任,創新教學方法,改革傳統的灌輸式教學勢在必行。以上討論的《金屬工藝學》課程教學的幾點嘗試,僅供高校教師參考,旨在拋磚引玉。教學改革是一個新生事物,總會出現新的問題,我們應該認真總結教學經驗,注重分析教學方法,互相取長補短,從自身實踐中改進教學思路,找出一條適合本科教學的成功之路。
作者:張建新單位:河南理工大學