焊接技术与工程专业材料科学课程浅析

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摘要：基于应用型本科大学的培养目标，对焊接技术与工程专业材料科学基础课程的案例教学进行了探索。通过设计更贴近专业贴近生活的案例，加深学生对课程和专业的体会，激发学习兴趣和主动性，培养解决实际问题能力和创新能力，引导学生树立正确的人生观、价值观和世界观。

关键词：材料科学基础；应用型本科；教学研究；思政教学

材料科学基础是本校焊接技术与工程专业重要的专业基础必修课，主要包括四个方面：材料各种性能及应用意义、材料结构基本理论、材料组织结构与性能控制技术基础、工程材料及应用。通过该课程的学习，掌握各种材料的共性基本理论知识和性能特点，理解材料的成分、加工、结构、性质和使用性能间关系及规律，初步具备开发应用材料，合理选择材料和使用材料，正确加工材料及安排制订加工工艺路线的能力[1]。材料科学基础课程的理论性和实践应用性很强，以物理、化学、材料热力学、材料力学及金工实习等学科为基础，并与其它应用科学有着交叉和联系，知识点较多，知识点和知识点之间的联系较为复杂和抽象，学生对课程的兴趣和学习主动性普遍不高，对后继专业课的学习产生了不利影响[2-4]。基于应用型本科大学的培养目标，对焊接技术与工程专业材料科学基础课程的案例教学进行了探索。通过设计更贴近专业贴近生活的案例，加深学生对课程和专业的体会，激发学生的学习兴趣和主动性，培养学生解决实际问题的能力和创新能力。

一、增强民族自豪感

焊接技术与工程专业的材料科学基础课程开设在大二上学期，理论学时数为88，实验学时数为8，是学生最早接触材料学科的一门专业基础课。在此之前，绝大部分学生不清楚材料学科研究的内容。因此，在讲授过程中应适时的插入能让学生理解学科理解专业并提升学习兴趣的教学案例。尤其在绪论课的讲授时，设计既符合材料学科又能引起学生兴趣的案例，能激发学生学习本课程的积极性和主动性。例如，绪论课上介绍材料发展史的青铜器时代时，通过询问学生是否了解古代武侠小说中那些“宝剑”的特性，它们是否真实存在，又是如何制造出来，引起共鸣后可以引入越王勾践青铜剑的案例。在介绍的时候不时提出问题引发思考，如该剑经历数千年后在1965年12月出土时为什么剑身没有锈迹，剑身的黑色菱形暗格纹是经过了怎样的加工和处理；该剑刃薄锋利，出土时“二十余层纸一划而破”是怎样的一种精磨技术。讲解过程中通过结合现代材料分析方法，将这把中国古代青铜剑从原材料成分、铸造、加工制备到使用性能详细地介绍给学生。一方面，在引发共鸣提升学生兴趣的基础上引出材料科学就是研究各种固体材料的成分、组织、性能和应用之间的关系及其规律的一门科学；另一方面，提升了学生的民族自豪感，尊重并弘扬中华民族的优秀传统科技文化[5-7]。

二、增强解决工程问题能力

本校作为一所应用型本科大学，目标是培养具有创新意识和具备实践应用能力的人才。材料科学基础课程的教学案例设计应从实际工程问题出发，引导学生学会如何分析问题，学会将所学知识相互联系并加以理解和综合运用，从而提高发现问题、分析问题和解决问题创新工作能力。例如，在介绍材料的韧性时引入泰坦尼克号的案例。引发学生思考以下几个问题：泰坦尼克号是怎么沉没的，它的材料存在什么问题，现在乘坐游轮还有没有同样的风险。再如，在工程材料及应用的讲授过程中引入中国高铁无缝钢轨制造的案例。引导学生回忆在乘坐普通火车和高铁时是否留意过轨道的连接处是否留有缝隙，带领学生思考高铁的无缝钢轨是如何实现的，接着对焊接基地的具体工程实施进行讲解：先将长达百米的两根钢轨对接进行压力焊，然后将焊接接头处进行精磨并同时完成检测，强调该焊接接头处的精度（0.1mm）是目前全球轨道焊接的最高精度。加强学生对焊接专业的理解和认可度，增强民族自豪感，培养工匠精神[8-10]。

三、加强与社会科学之间联系

材料科学基础课程的讲授还应加强材料科学与社会科学之间的联系，如材料科技进展与人类文明及经济发展的关系，从环境保护和可持续发展角度研究、开发与应用材料等，以丰富和提升该课程的学习价值[1]。例如，对焊接技术与工程专业的学生讲授铅锡二元相图时引入无铅钎焊的案例。首先告诉学生生活中随处可见的印刷线路板焊接就是一种钎焊技术。询问学生是否留意过这整个工艺过程，告诉他们所见到的用于填充的大部分焊丝就是正在讲的铅锡合金。结合铅锡共晶相图讲解铅锡合金具有非常好的钎焊性并且价格低，带领学生思考为什么世界各国都在研发新的无铅焊料来取代铅锡焊料，因为材料科学作为现代科学技术的三大支柱之一，在保护和发展环境起着重要的先导作用，应把环境意识引入材料科学与工程，在今后的材料研发过程中应重视材料的环境特性。

四、结语

通过开展案例教学，设计与生产生活实际相关的案例帮助学生理解抽象的理论，培养理论联系实际的应用能力。讲述材料科学的最新发展和前沿技术，激发学生对本专业的热爱和工程应用的思考，提高了教学效果。以“润物无声”的方式将思政元素引入案例教学，帮助学生提升民族自豪感和专业发展的紧迫感，培养工匠精神和爱国奉献的精神，树立正确的人生观、价值观和世界观。

作者:甄睿 朱艳丹 张旭 单位:南京工程学院材料科学与工程学院