金属工艺学本科教学论文

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一、引言

《金属工艺学》课程是机械工程类专业的重要专业技术课，一般安排在大学二年级下半学期或大学三年级上半学期学习，该课程包括的概念和理论内容很多，有铸造、锻造、焊接、压力加工、切削加工等常见金属成型工艺。《金属工艺学》是联系其他专业课程的纽带，其教学环节与教学方法至关重要，不仅关系到学生对其他专业课程的学习，而且对培养学生科学的思维方法和实践能力具有指导作用。随着高等教育体制改革的深入，《金属工艺学》课程的教学存在诸多矛盾，如学时数相应减少与知识信息量迅速增加之间的矛盾，传统的授课方法与多媒体创新教学之间的矛盾等。为了提高该课程的教学效果，改革教师的教书育人方法，提高课堂利用率已迫在眉睫，尤其是教学中要善于运用科学的思维与创新的思路，让学生学到扎实的专业知识。笔者经过几年来的教学积累与亲身体会，对《金属工艺学》课程的教学改革做了大胆尝试，下面略作介绍。

二、教学改革的实践与分析

1.学生专业激情的激发。对于当代大学生而言，报考专业时存在盲目性，不知道具体该报什么。大学学习阶段专业兴趣的培养十分重要，这种求知的欲望一旦产生，对后续的课程学习起到促进作用。那么我们如何来激发学生的专业激情呢？要回答这个问题，就要上好绪论课，让学生知道该课程的主要内容、与现实生活的联系、如何运用知识解决实际问题等，其中最重要的是结合身边实例加以引导，提高学生的学习热情。例如就学生宿舍中常见的暖气片，我们可以从以下几个方面提出问题：①为什么暖气片使用金属材料而不用非金属材料？②为什么有的暖气片使用铸造方法而不使用压力加工方法？③为什么高档暖气片采用有色金属材料而常用暖气片采用铸铁材料？④复杂的暖气片系统是如何连接的？⑤如何优化暖气片的结构使其散热效果更佳？随着这些专业问题的提出，课堂气氛马上活跃起来，很多学生求知心切，想马上知道答案，这个时候我们可以结合《金属工艺学》的章节知识，通俗易懂的做出解释。相信大多数学生会茅塞顿开，感慨小小暖气片有这么多专业知识，浓厚的学习兴趣会随之产生。以上仅是生活方面的小常识，这个实例中涵盖了不同材料的性能差异、金属材料的铸造与加工工艺、金属材料的导热效果及其腐蚀性能、材料的焊接工艺与方法、机械零件的设计与制造等专业知识，从而引出导热率、铸造、压力加工、有色金属、黑色金属、焊接、腐蚀性能及结构设计等重要专业术语，无形中提升了学生学习《金属工艺学》的情趣。当然生活中还有许多生动的实例，我们不妨在绪论课上列举出来，让学生思考，如铸造应力引起的腐蚀问题、纯铜水管的优良性能、金属导热性能与导电性能的区别与联系、纯金属与合金的强韧性比较等，都将给学生带来深刻的启发，为《金属工艺学》课程的后续学习打下基础。

2.多媒体课件教学。多媒体教学是近十多年发展起来的创新教育模式，它包含丰富的知识内容，如声音、模拟动画、图像视频等，与传统的教学模式（黑板+粉笔）相比，多媒体教学把枯燥无味的文字理论转变为生动形象的直观教学，在讲述较为抽象的专业知识时具有明显的优越性。多媒体教学是高等教育发展的必然要求，也是本科教学的重要途径，在大多数课程教学中倍受青睐，但与传统教学模式并不矛盾，如果把多媒体教学和传统教学有机结合起来，教学效果将会更加明显。结合《金属工艺学》课程的教学实践，在讲述砂型铸造、焊接过程、切削加工等知识点时采用多媒体教学更加明了，可以直观的看到金属的流动或变形，最终的教学效果不言而喻，学生很容易接受。但在讲述铸件的特性及性能、合金热处理分析、各种公式推导等内容时，采用传统板书较为合理，通过环环紧扣的推导过程与分析，给学生留下足够的时间思考，培养学生分析问题、解决问题的能力。多媒体教学的另一突出特点是容量大、课堂效率高，传统黑板模式几个小时讲述的内容，多媒体教学一个小时就能完成，原因在于传统板书占据了许多时间，而多媒体的图文切换几乎不占用时间。当今本科教学的任务较重、知识点丰富、教学信息量猛增，而课堂学时较少，本身就存在着矛盾，多媒体教学无疑让教师从烦琐的板书中解脱出来，把有限的时间投入到观点剖析上，更好地缓解了教学矛盾，但要切忌贪大求多、重点不突出、速度过快等现象的发生。就《金属工艺学》课程教学而言，提倡多媒体教学并不是排斥传统黑板模式，本着注重教学效果提高、教学质量改善的目标，通过课堂教学的实践与探索，找到两种模式的最佳结合点，宜统则统，宜分则分，相信教学效果会相辅相成、相得益彰。

3.多角度解释抽象理论。学生从书本上获得的知识是间接的、抽象的，能够合理运用基本理论解决实际问题是最终目的，也是检验学生基本功的根本途径。《金属工艺学》属于专业技能课程，相关章节的实践性较强，我们在讲述这些内容时不妨结合生产实例，列举一些技术性问题，让学生自己分析，用间接的理论指导直接的生产，从而加深学生对专业知识的理解。例如讲述“热处理”章节的相关内容时，为了说明应力腐蚀的危害性，可列举一战时期弹壳开裂的例子，原来经过深冲成型的黄铜弹壳，放置一段时间后自动发生开裂（季裂），其原因在于残余内应力和外界腐蚀的联合作用，要解决这一技术问题，只需要将加工后弹壳进行260℃去应力退火，开裂现象就迎刃而解了。通过这个典型例子，我们可以把“看不见，摸不着”的加工应力及应力腐蚀讲解的明明白白，不仅让学生知道了冷加工产品容易产生残余应力，而且清楚了消除应力腐蚀的途径。再如讲解“物理化学性能”章节时，为了说明导电性与密度的问题，可举例说明空中输电一般使用铝线，而地下电缆输电则采用铜线，虽然铜的导电性能优于铝，并不是所有导线都使用铜，原因在于铜的密度较大（铝的三倍多），鉴于稳定性方面的考虑，只适合地下使用，不适合空中输电。从以上分析可以知道，运用现场实例不但加深了学生对书本知识的理解，而且拓宽了专业知识范围，对培养学生分析问题、解决问题的能力十分重要。对于专业课教师来说，要善于理论联系实际，注意运用具体实例说明抽象理论，并引导学生积极、主动的思考，抓住问题的本质所在，正确的分析，巧妙的运用。

4.合理拔高学科前沿知识。随着高等教育的发展，教学内容应以教科书为主，但又不局限于教材，因为专业教材具有一定的出版周期，往往滞后于学科前沿知识。因此，我们在进行课程教学时，应注重积累各类教学素材，特别是注意吸收本学科的最新研究成果，在讲课过程中适当穿插。例如在讲述《金属工艺学》课程“铁碳合金”章节时，要适当补充钢的热处理方面的知识，要让学生清楚退火、正火、淬火及回火之间的关系，知道如何正确运用热处理工艺，告诉学生钢的热处理不仅适用于钢件，同样适用于其他金属材料，并告诉退火与正火的区别和材料淬火后回火的必要性。而回火又包括高温回火、中温回火、低温回火三种工艺，不同淬火制度的材料回火制度也不相同，关键在于根据性能要求合理制定淬火和回火工艺，力求材料经久耐用。要告诉学生材料组织性能的重要性，它是掌握这些知识的主线，例如退火后材料的强度降低，塑性增加，淬火后材料强硬度增加，而塑性降低，为了提高材料的使用寿命，淬火后的材料应进行回火处理，以消除淬火应力影响。相对于书本内容“，钢的热处理”章节讲解较为详细，并且有的地方提高了难度，这是机械类学生就业的需要，也是为了满足部分求知欲旺盛的学生需要，相信不少学生就业后会有亲身体会。这里需要特别指出的是，拔高课本前沿知识要注意“度”的问题，既要注重吸收新知识，又要考虑学生的承受能力，避免喧宾夺主。一方面，适当补充相关知识点是为了提高学生的创新能力，为培养更高层次的人才做铺垫；另一方面，拔高教材知识，可以给精力充沛的学生留下思考余地，进一步激发他们向纵深发展的信心。

三、结语

随着时代的进步，大学生的培养任重而道远，提高本科教学的综合效果是我们每位教师的责任，创新教学方法，改革传统的灌输式教学势在必行。以上讨论的《金属工艺学》课程教学的几点尝试，仅供高校教师参考，旨在抛砖引玉。教学改革是一个新生事物，总会出现新的问题，我们应该认真总结教学经验，注重分析教学方法，互相取长补短，从自身实践中改进教学思路，找出一条适合本科教学的成功之路。

作者：张建新单位：河南理工大学