危卫华+连小莹

摘要：在分析现代材料工艺学教学发展现状的基础上，面向工程技术人才的培养，从重视基础知识、加强工艺设计训练内容等内容方面对现代材料工艺学进行了课程建设；并从强理论联系实际、选用合适教学手段、加强师资建设、采用微课课程、翻转课堂等新型教学模式等方面对现代材料工艺学课程教学进行了实践和探讨。实践表明，通过课程建设和教学改革，大大激发了学生的主动学习激情，锻炼了学生发现问题、分析问题、解决实际问题和工程实践能力，拓展了学生视野，显著提高了教学质量，取得了很好的教学效果。

关键词：现代材料工艺学；课程建设；教学改革；探讨

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）42-0080-03

一、引言

《现代材料工艺学》（Modern Materials Technology，简称MMT）是一门融合现代材料学知识和现代金属工艺学知识的交叉课程，涉及工程材料和机械制造基础相关知识，是机械类和材料加工类应用专业的一门技术基础课。目的在于使学生通过该课程的学习，了解材料的组织及力学性能、Fe-C合金相图、热处理工艺与性能的关系等材料学基础知识，初步掌握为常用零件选材的能力；掌握光学、电镜及EDS、XRD、TEM、拉曼光谱等材料分析原理，可为科研中材料微观分析选定实际可行的分析手段；了解金属材料毛坯成型工艺，熟悉铸造、锻压、焊接成型工艺的特点，掌握成型工艺的结构性要求；了解影响金属材料切削加工性的因素，掌握切削過程中切削力和切削温度的变化规律，熟悉切削加工类型。着力培养学生的工程素养，提高学生的工程实践能力，开阔学生专业视野。

目前，针对MMT课程建设和教学改革方面的研究还未引起足够重视，相关方面的研究还很不足。陆名彰、齐继阳等从改进教学内容、重视实践教学、调整考核方式、采用任务驱动教学模式等方面对MMT课程建设和教学改革进行了实践与探讨。本文面向大学工科学生教育，从个人的教学体会以及吸取他人经验的基础上，对MMT课程建设和教学进行相关的改革探讨。

二、MMT课程教学的问题

MMT是机械工程相关专业学生的一门由基础理论学习阶段向专业知识学习阶段过渡的专业基础课，其学科内容主要以各种工程材料知识及其机械制造加工工艺的总和作为知识体系，具体包括工程材料基础知识、金属材料及高分子材料、钢铁材料的热处理工艺、铸造成型工艺、锻压成型工艺、焊接成型工艺、金属切削加工工艺等，具有极强的实践性、综合性和基础性。因此，MMT课程包括课堂理论教学和工厂实践操作两个主要教学环节，所以其教学过程完全不同于基础理论课和专业课。目前MMT总体上是属于一种教师难教、学生难学的境况，主要问题归纳如下。（1）限于一些高校实验室条件的限制，实验设备比较陈旧，体验的还是通过过时的设备开展的老实验，无法让学生动手操作先进仪器，感触行业前沿知识和仪器设备。（2）受限于现行的MMT课程教学要求，其教学大纲和教学课时分配方法没有可协调性，导致一些需要注重实践动手操作的内容没法通过弹性分配时间来安排实验。（3）虽然有金工实习和认识实习等，学生自己动手实践环节仍然太少，导致学生动手能力普遍较差，工程实践经验不足，运用理论知识解决生产实际中的工程应用问题能力欠缺，从而影响了学生对相关抽象理论知识的充分理解，甚至使培养的机械工程类学生与社会需求脱节，以致近年来沿海制造业发达地区出现了高级技工人数严重不足的问题。（4）师资力量与在校大学生数量比相对较小，特别是自1999年大学生扩招政策实行以来，师资力量没有同等补充；并且大多数青年教师入职后都没有经历过生产车间的针对性锻炼，生产实践经验可能相对还不充分。例如课程中包含的诸如铸造成型工艺、锻压成型工艺、焊接成型工艺、机械加工工艺等这些方面的内容，就对教师的动手实践能力要求非常高。（5）教学手段相对单一或不足，教学方法主要仍然是以教师的灌输讲授为主，课堂上老师与学生之间、学生与学生之间的讨论较少；由于MMT课程专业实践性强，内容相对较抽象，可能导致有些学生缺乏兴趣、积极主动性不够，甚至出现厌学情绪。基于上述不足，对MMT课程的教学内容、教学手段等进行探讨。

三、MMT课程内容构建

1.重视基础知识内容。近年来在工程材料、材料成型工艺、机械制造工艺方面出现了许多具有深远影响的研究成果，MMT课程应力求反映这些最新成果，使学生的知识结构跟上现代科技的发展步伐，或启迪学生的思维以产生新的技术设想，例如现代新型工程材料、新型铸造、新型锻压、新型焊接以及先进制造加工工艺。当然，我们仍然认为本课程是介绍机械制造入门知识的技术基础课程，主要任务是培养学生思考和解决机械制造工程问题的基本方法和基本知识，因而仍然将重点放在有关基础知识方面。

2.加强工程能力训练内容，培养学生工程实践能力。一方面，让学生开展工艺设计训练，要求学生将自己所学的理论知识创造性地应用到模拟工程实践当中，使学生由平常简单的被动学习方式变为积极主动探索的学习方式，从而培养学生的创造能力，使其成长为创造型人才。另一方面，学生在进行工艺设计过程中，需要全面应用所学知识，如机械制图、理论力学、材料力学、工程材料、机械制造基础、机械设计、机械加工工艺等机械专业知识，并查阅有关资料和手册（如期刊论文、学位论文、书本、标准、专利、会议论文、科技报告、机械设计手册）等，培养学生发现问题、分析问题和运用理论知识解决问题的综合能力，体会对一个零件产品从原材料到成品整个制造过程的完整概念，比如选材、机械加工前预备热处理、机械粗加工、机械精加工、热处理等工艺过程。

四、MMT教学方法优化

1.以提高动手能力为目标，注重生产实践活动。MMT课程的主要特点是工程应用性、实践性强，这种课程特点就要求本门课程的教学必须足够重视实践教学环节部分。近年来，我国高等教育管理部门虽然提出了将本科院校划分为研究型或应用型院校，但受传统工程教育体制的影响，目前我们大多培养的都是研究型和理论性工程技术人才，对学生实践和工程应用能力的培养还没有引起充分的实质重视。有鉴于此，笔者在讲授MMT课程中专业性极强的抽象内容时，特别注重理论与实际的结合，并强调生产实践活动，增加知识点的工程应用性讲解。比如在讲授金属材料热处理工艺这部分内容时，通过选取车间有代表性的45钢作为实验对象，开设专门实验让学生动手操作体验通过不同热处理工艺后该材料硬度指标的变化，并让他们分析硬度变化的本质原因，这样既让学生锻炼了动手操作能力，又提高了其通过运用理论知识来分析工程实际应用问题的能力。再如，为了让学生们有直观的认识，在学习切削刀具角度这部分内容时，特地开设机械加工刀具测量实验，让学生们各自动手测量放大倍数的刀具模型，确保学生都得到实践锻炼，培养动手能力；并且为了让学生们更好地运用理论知识来解决实际问题的能力，要求学生们通过改变刀具各个不同角度参数，来分析各个角度变化对实际切削过程有什么影响，大大提高了学习效果。endprint

2.采用合适教学手段。MMT课程是一门工程实践应用性极强和学科相互交叉研究的课程，不仅专业名词和术语等基础知识非常多，而且需要动手实践操作的案例和环节也很多，为了让学习者能够牢固掌握相关基础知识，并能运用所学基础知识很好地解决生产实际当中的工程应用问题，教师需要综合运用多种教学方法，方能达到理想的教学目标和获得好的教学效果。如MMT课程中关于“铁碳合金中的基本相”的基本内容，宜采用讲授法教学，可以直接、快速、精练地使学生掌握，为学生在实践中能更游刃有余地应用打好坚实的理论基础。再如MMT课程中关于“金属材料热处理”的内容，适宜采用案例教学法。教师可以选取生产实际当中具有代表性的典型案例，采取提出问题、分析问题、解决问题的方式，进行有针对性的分析、审理和讨论，让学生做出自己的判断和评价。这种教学方法可以充分调动学生的学习积极性，活跃课堂气氛，使学生的学习过程由被动接受变为主动思考，在教师的启发指导下通过自己的思考而得出结论。通过这种案例教学方法的运用，可以充分发挥它的启发性、实践性，从而提高学生的思维能力、判断能力、决策能力和综合素质。又如MMT课程中关于“趁热打铁”、“铸铁不能锻造”等基本专业常识问题，适宜采用讨论法。学生通过讨论，进行合作学习，让学生在小组或团队中展开讨论，让所有的人都能参与到明确的集体任务中，强调集体性任务。通过开展课堂讨论，培养思维表达能力，让学生多多参与，激发学习兴趣、促进学生主动学习，培养其通过团队协作運用所学理论知识解决生产实际工程问题的能力。

3.加强适合MMT课程教学的教师队伍建设。MMT课程属于专业课程，实践能力要求高，其课程教学教师除了需具备扎实、全面的专业理论知识，还需要具有丰富的动手操作实践能力，才能将理论知识更好地联系生产实际，从而使学生全面深入地掌握相关专业知识。对于现在很多非应用型大学的青年教师，虽然上学期间也经历了金属材料加工实习、课程学习阶段的认识实习以及毕业生产实习环节，但对生产实践的全面能力锻炼还欠缺。因此，应该鼓励年轻教师到企业生产车间挂职锻炼，开展全面的生产加工锻炼，夯实自己的生产实践能力。如MMT课程中的金属材料改性工艺（整体热处理和表面热处理等）、现代材料分析技术（光学、电镜及EDS、XRD、TEM等）、铸造成型工艺（自由锻、模锻、胎模锻）、锻压成型工艺（锻造、冲压）、焊接成型工艺以及金属加工工艺等，只有在实践中体会，才可达到好的学习效果。

4.采用微课教学模式，提高学习兴趣和效率。微课以其“短小精悍”的特点契合了网络时代的个性化学习、碎片化学习、移动学习等需求，成为目前教育教学改革的热点之一。“互联网+”时代，信息技术与教育教学深度融合成为必然趋势，信息时代的教师是数字化教学资源的开发者和信息化教学的实践者，如何设计、制作及应用微课，是教师面临掌握的新技能。微课具有主持人讲授性、流媒体播放性、教学时间较短、教学内容较少、资源容量较小、精致教学设计、经典示范案例、自主学习为主、制作简便实用、配套相关材料等十大特征。微课内容开发是一个较为复杂的系统工程，其建设模式一般有“征集评审式”（面向教师个人）和“项目开发式”（面向学校和机构）。在本科教学中，以MMT课程为基础，归纳和拓展出了如“工程材料”、“铸造成型工艺”、“锻压成型工艺”、“焊接成型工艺”和“切削加工工艺”等具有代表性的MMT教学研究主题，制作了各个教学研究主题的课件、细分后的具体加工技术的动画，并录制了相关MMT课程内容在企业实际应用的视频，构建了能够满足面向制造企业人才培养的实践性需求的若干微课课程。MMT课程微课教学实践表明，“微课”既有别于传统单一资源类型的教学课例、教学课件、教学设计、教学反思等教学资源，又是在其基础上继承和发展起来的一种新型教学资源，对于老师而言，最关键的是要从学生的角度去制作微课，要体现以学生为本的教学思想。

5.采用翻转课堂新型教学模式，提高学习效果。翻转课堂作为一种基于现代信息技术的新型教学模式，近年来成为了国内外教学研究的热点。翻转课堂教学模式要求学生在课前利用教师制作的数字材料，包括音频、视频、电子教材等，进行自主学习课程，然后在课堂上参与同学和教师的互动活动，如答疑、解惑、探究等，并完成练习。MMT是综合性、多学科交叉、实践性强的课程，传统的教学模式已经不能完全满足目前对高校应用型人才的培养需求，翻转课堂教学方法的出现，既为MMT课程的教学改革提供了广阔的平台，也为MMT课堂教学模式带来了许多挑战，为师生双方带来了全新的教学和学习体验。在MMT课程中，选用了“材料学基础知识”部分的“铁碳合金相变基础知识”知识点，采用翻转课堂这种新型教学模式进行了教学实践，通过学习内容分析、学习目标分析、学习者特征分析、课前任务设计、课上任务设计和教学设计反思等六个方面规划了教学内容，实践证实了学生参与度更强，学习更加灵活、主动，显著提高了教学质量，取得了很好的教学效果。因此，翻转课堂教学理念及相应的教学方法，打破了昔日的先教后学的教学方式，使学生变成了学习的主宰者，有望让每一位学生都能发挥自身的潜能，激发学习的积极性、主动性，实现全面发展。

五、结语

针对目前MMT课程教学的现状，通过课程建设与教学改革，实践结果表明极大地提高了教学质量，激发了学生的学习兴趣，提高了学生运用所学理论知识解决实际工程问题的能力，培养了学生的创新意识，提高了学生的综合能力。

参考文献：

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