前言:想要寫出一篇引人入勝的文章?我們特意為您整理了工程材料課程中的可持續(xù)發(fā)展觀范文,希望能給你帶來(lái)靈感和參考,敬請(qǐng)閱讀。
摘要:可持續(xù)發(fā)展是未來(lái)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境發(fā)展的方向,培養(yǎng)未來(lái)工程師和決策領(lǐng)導(dǎo)者的可持續(xù)發(fā)展觀和可持續(xù)發(fā)展能力是大學(xué)今后人才培養(yǎng)的一項(xiàng)新的內(nèi)容。本文將可持續(xù)發(fā)展的理念應(yīng)用到蘇州大學(xué)工程材料課程的本科教學(xué)中,提出融合可持續(xù)發(fā)展觀的教育方法、學(xué)生培養(yǎng)及知識(shí)應(yīng)用的新模式,為改善本科工程材料課程教學(xué)提供一種新的借鑒。
關(guān)鍵詞:工程材料課程;可持續(xù)發(fā)展;實(shí)踐創(chuàng)新;自主學(xué)習(xí)
一工程材料課程的可持續(xù)發(fā)展觀
可持續(xù)發(fā)展觀是當(dāng)代人對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境三方面發(fā)展追求的最高境界。其目標(biāo)是能滿足當(dāng)代人的需要,又不對(duì)后代人滿足其需要的能力構(gòu)成危害的發(fā)展,一般歸結(jié)為經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展、社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展??沙掷m(xù)發(fā)展的概念具體到工程材料課程,其要旨就是培養(yǎng)具有創(chuàng)新的人才,其能為社會(huì)提供具有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品,同時(shí)對(duì)環(huán)境和社會(huì)的破壞和和影響小。對(duì)環(huán)境的影響要從產(chǎn)品全生命周期評(píng)估,既要考慮從指導(dǎo)產(chǎn)品的材料的礦石開始,到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、產(chǎn)品的制造、使用、回收等產(chǎn)品的各個(gè)生命周期階段對(duì)環(huán)境的影響。可持續(xù)發(fā)展不僅僅是發(fā)展理念的變革,更需要一系列的使用技術(shù),理解掌握和應(yīng)用這些技術(shù)就要具備可持續(xù)發(fā)展的知識(shí)??梢姡こ滩牧险n程的可持續(xù)發(fā)展觀主要是采用可持續(xù)發(fā)展的教學(xué)理念,培養(yǎng)具有可持續(xù)發(fā)展能力的人才,實(shí)現(xiàn)工程材料設(shè)計(jì)、制造工藝、生產(chǎn)技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。
二工程材料課程可持續(xù)發(fā)展觀的教學(xué)實(shí)踐
高等教育是一個(gè)知識(shí)傳授和綜合能力培養(yǎng)的過(guò)程。教學(xué)過(guò)程中的每一門課程都是一個(gè)專業(yè)學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn),知識(shí)點(diǎn)具有相互依賴的關(guān)系,前一知識(shí)點(diǎn)是后一知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)和支撐,一個(gè)知識(shí)點(diǎn)可能需要多個(gè)知識(shí)點(diǎn)的支持,最終多個(gè)知識(shí)點(diǎn)為后續(xù)的應(yīng)用提供了保障。根據(jù)可持續(xù)發(fā)展的知識(shí)特征并結(jié)合工程材料課程特點(diǎn),提出如下的融合可持續(xù)發(fā)展的教學(xué)、培養(yǎng)及知識(shí)應(yīng)用的新模式。
(一)教學(xué)方法的可持續(xù)性
“工程材料”作為機(jī)械類的專業(yè)基礎(chǔ)課,其目標(biāo)是使學(xué)生具備對(duì)機(jī)械零件合理選材、提出熱處理技術(shù)要求即制定冷熱加工工藝路線的能力。目前蘇州大學(xué)使用的教材是高等教育出版社的《工程材料》第三版,主要包含工程材料的性能、晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶、金屬的塑性變形、二元合金、鐵碳合金、鋼的熱處理、合金鋼等多個(gè)章節(jié)的內(nèi)容,該課程涉及的概念、專業(yè)名詞比較多、內(nèi)容抽象枯燥,課程不易理解。其中每章的內(nèi)容尤其晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶、工程材料的性能及鋼熱處理等需要開設(shè)專門的專業(yè)課進(jìn)行詳細(xì)講述的內(nèi)容。例如工程材料的性能章節(jié),該章節(jié)概念多如拉伸強(qiáng)度、彈性、硬度、疲勞度、屈服度等,而且其理論繁瑣其涉及材料力學(xué)、物理化學(xué)及傳熱學(xué)等;在晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶章節(jié)中,晶體結(jié)構(gòu)理論比較抽象,其一直是材料學(xué)中的一個(gè)難點(diǎn),也是重點(diǎn),其需要結(jié)構(gòu)化學(xué)、量子理論及空間點(diǎn)群模型等知識(shí)積累,因此對(duì)教學(xué)方法也提出很大的挑戰(zhàn)。另外,面對(duì)機(jī)械工程材料課程改革中課時(shí)不斷被壓縮,而教學(xué)內(nèi)容并沒減少,反而隨著知識(shí)的更新有所增加,如何在有限的課時(shí)內(nèi)達(dá)到預(yù)期目標(biāo)也迫使每一位老師尋找新的教學(xué)方法。結(jié)合工程材料課程的特點(diǎn)及課程的目標(biāo),優(yōu)化傳統(tǒng)教學(xué)中每個(gè)知識(shí)點(diǎn)滿堂灌的作風(fēng),在教學(xué)過(guò)程中添加可持續(xù)發(fā)展的“知識(shí)元”概念,即不可再分割的具有完整知識(shí)表達(dá)的知識(shí)單位作為一個(gè)整體來(lái)講述,以增強(qiáng)不同知識(shí)點(diǎn)的連貫性,便于學(xué)生記憶和掌握。工程材料課程包括的知識(shí)元主要有金屬材料的性能與成分、組織結(jié)構(gòu)與技工工藝之間的關(guān)系;鋼鐵的熱處理基本原理及工藝;機(jī)械工程采用的金屬材料、非金屬材料、高分子材料的成分、組織、性能及用途等。在教學(xué)過(guò)程中不僅僅講清楚每一個(gè)知識(shí)元,更重要的將不同知識(shí)元關(guān)聯(lián)起來(lái),譬如金屬塑性變形特征,不僅僅要講授金屬塑性變形的方式、實(shí)質(zhì),更應(yīng)該講明從晶體結(jié)構(gòu)的理論分析清楚滑移面的移動(dòng)方向、滑移數(shù),從而講授不同金屬塑性變形能力差別的原因,使學(xué)生深入理解材料性能與微觀組織之間的關(guān)聯(lián),在材料的性能與材料的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)相關(guān)性之間架設(shè)一座橋梁。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)的從點(diǎn)到線,再?gòu)木€到面,進(jìn)而融會(huì)貫通各個(gè)知識(shí)點(diǎn)。
(二)培養(yǎng)學(xué)生可持續(xù)發(fā)展能力
在工程材料課程中,傳統(tǒng)的學(xué)生培養(yǎng)模式就是老師在課堂上的知識(shí)授課,然后進(jìn)入實(shí)踐環(huán)節(jié),使用現(xiàn)有的工藝或產(chǎn)品,指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn),上述過(guò)程僅僅是對(duì)學(xué)生一個(gè)知識(shí)的積累與認(rèn)知,而對(duì)其動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和綜合應(yīng)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力收效甚微。上述過(guò)程僅僅教會(huì)學(xué)生“是什么?”,而沒有教會(huì)學(xué)生“為什么?”。作為教學(xué)主體的教師,在教學(xué)中應(yīng)該注重學(xué)生可持續(xù)發(fā)展能力如創(chuàng)新能力、發(fā)明創(chuàng)造能力、自主探究能力等的培養(yǎng)。為此,教學(xué)活動(dòng)中可以引入開放式的“項(xiàng)目式”的培養(yǎng)方法。一方面可以將傳統(tǒng)的學(xué)科體系中的知識(shí)內(nèi)容化為若干個(gè)教學(xué)項(xiàng)目,圍繞項(xiàng)目組織和展開教學(xué),是學(xué)生直接參與項(xiàng)目過(guò)程,通過(guò)項(xiàng)目的實(shí)施達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)應(yīng)用及解決問(wèn)題的能力。譬如材料的力學(xué)性能章節(jié)中,根據(jù)知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)兩個(gè)小項(xiàng)目,一個(gè)靜拉伸實(shí)驗(yàn),學(xué)生自己測(cè)定材料的水平方向力學(xué)性能,讓學(xué)生理解不同拉伸階段力學(xué)性能的變化,并解釋彈性形變的原理及對(duì)材料加工性能的影響,培養(yǎng)學(xué)生將來(lái)設(shè)計(jì)及選擇材料的能力。另一個(gè)學(xué)生測(cè)試產(chǎn)品的硬度。通過(guò)產(chǎn)品硬度的測(cè)試,讓學(xué)生理解硬度測(cè)試常用方法及其適用對(duì)象,掌握了常用的三種硬度測(cè)試計(jì)的使用方法。另外,將教材中的某些內(nèi)容結(jié)合當(dāng)前技術(shù)發(fā)展引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)、思考,例如塑性變形的知識(shí),讓學(xué)生思考做一個(gè)塑性變形小的螺絲帽,應(yīng)該選用哪種鐵,如何得到這種鐵!進(jìn)而讓學(xué)生真正理解不同鐵的形成過(guò)程,及不同類型的鐵的塑性變形能力的不同。通過(guò)開放式項(xiàng)目的培養(yǎng)方式,讓學(xué)生從知識(shí)理解、方法的應(yīng)用、動(dòng)手操作及問(wèn)題的解決,形成一個(gè)從知識(shí)掌握到能力的開發(fā)的一個(gè)可持續(xù)發(fā)展培養(yǎng)模式,最終培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、探究、創(chuàng)新能力。
(三)材料設(shè)計(jì)、制造的可持續(xù)性
機(jī)械工程材料是影響可持續(xù)發(fā)展的重要因素,選擇材料不僅僅要滿足產(chǎn)品的功能要求,而且其全生命周期評(píng)估是綠色的、環(huán)境友好的。因此在工程材料設(shè)計(jì)的過(guò)程中,綠色材料基元的概念,其包括工程材料的可持續(xù)發(fā)展特性如材料可再生性、可回收性和可制造性等特性。同時(shí),工程材料生產(chǎn)過(guò)程中不僅僅考慮性能的實(shí)現(xiàn),考慮制造成本,而且也要關(guān)注生產(chǎn)過(guò)程對(duì)環(huán)境的影響。以不同硬度鋼鐵的制備為例,在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中,一方面利用所學(xué)工程材料基礎(chǔ)知識(shí)來(lái)考慮爐溫、淬火速度、淬火范圍及摻雜劑含量對(duì)鋼鐵性能的影響,同時(shí)也要考慮新的工藝過(guò)程中的廢棄物的排放及處理,考慮其排放方式對(duì)環(huán)境和生態(tài)的影響;還要考慮設(shè)計(jì)的不同路線對(duì)能耗的需求,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)源頭的可須持發(fā)展。材料制造技術(shù),面向優(yōu)化環(huán)境制造的設(shè)計(jì),對(duì)設(shè)計(jì)方案需要的制造方法進(jìn)行環(huán)境評(píng)估,選擇實(shí)現(xiàn)環(huán)境最友好的設(shè)計(jì)。因此,工程材料中綠色材料知識(shí)元的引入可以與工程材料的物理、化學(xué)、和機(jī)械性能及零件的加工工藝相融合,從工程材料的設(shè)計(jì)、制造等源頭實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
三結(jié)語(yǔ)
本文結(jié)合蘇州大學(xué)工程材料課程的特點(diǎn)及目前教學(xué)現(xiàn)狀,將可持續(xù)發(fā)展的思想融合到工程材料課程的教學(xué)過(guò)程中。作者提出了基于知識(shí)元可持續(xù)發(fā)展的教育理念及基于“項(xiàng)目式”教學(xué)方法,通過(guò)教學(xué)過(guò)程實(shí)施培養(yǎng)出具有創(chuàng)造發(fā)明、自主探究等可持續(xù)發(fā)展能力的人才,最終實(shí)現(xiàn)工程材料設(shè)計(jì)、制造工藝、生產(chǎn)技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展的新技術(shù)、新方法的應(yīng)用,為提高目前工程材料的本科教學(xué)提供一種新的借鑒。
參考文獻(xiàn)
[1]樊湘芳,葉江,吳煒,等.機(jī)械工程材料課程建設(shè)的探索與實(shí)踐[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備,2016,(6):87-88.
[2]王永紅,張春晨,蘇勇,等.材料類學(xué)科平臺(tái)課程的教學(xué)改革與實(shí)踐[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2018,32(5):123-127.
[3]張毅,柳東明,裴立宅,等.材料工程新技術(shù)新工藝教學(xué)改革探索[J].安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2017,34(6):89-90.[4]
作者:王鳳霞 單位:蘇州大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院機(jī)器人與微系統(tǒng)研究中心