材料加工原理的課程改革探討

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摘要：材料加工原理是材料類專業(yè)本科生的基礎(chǔ)課，在高校材料學(xué)院中相繼開設(shè)，對材料專業(yè)的學(xué)生理解材料制造的規(guī)律起到關(guān)鍵的作用。本文介紹了南京郵電大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的材料加工原理的課程改革的做法。圍繞材料加工原理這門課的特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生具有材料形貌設(shè)計，制備的科學(xué)素養(yǎng)及科研交流能力，在課程內(nèi)容，教學(xué)方法等方面做出了相應(yīng)的探索與改革，最終在教學(xué)效果上取得良好的效果。

關(guān)鍵詞：材料加工原理；課程改革；教學(xué)改革；南京郵電大學(xué)

一、引言

材料加工原理課程是南京郵電大學(xué)的材料科學(xué)與工程學(xué)院本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課，內(nèi)容包括材料加工過程中材料的結(jié)構(gòu)，組成與性能變化規(guī)律，涉及液態(tài)金屬加工、材料加工中的流動與傳熱，金屬凝固加工，材料加工力學(xué)基礎(chǔ)及加工過程中的化學(xué)冶金等內(nèi)容，知識面較廣，涉及的交叉學(xué)科比較多，如晶體學(xué)，熱力學(xué)，動力學(xué)，線性代數(shù)，材料力學(xué)等交叉內(nèi)容。目前網(wǎng)絡(luò)信息全球化技術(shù)改變了人們獲取知識的方法，這對于傳統(tǒng)的教學(xué)方法提出了新的挑戰(zhàn)。南京郵電大學(xué)材料學(xué)院建于2008年，經(jīng)過10多年的發(fā)展，形成了有機(jī)電子學(xué)等特色學(xué)科，科研隊伍也在不斷壯大，成立了國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)培育基地及江蘇省平板顯示與固體照明工程中心研究平臺，化學(xué)及材料專業(yè)雙雙進(jìn)入ESI前1％，因而對人才的儲備及本科生的培養(yǎng)，提出了新的要求和挑戰(zhàn)。

二、課程內(nèi)容改革

南京郵電大學(xué)材料學(xué)院的材料加工原理選用的是清華大學(xué)李吉祥老師編寫的教材，主要圍繞材料加工過程中材料的組成、結(jié)構(gòu)和性能變化規(guī)律展開的，解決材料加工過程的缺陷問題，提高材料的性能，讓學(xué)生掌握材料、加工過程、產(chǎn)品性能這三者的關(guān)系。由于內(nèi)容偏基礎(chǔ)理論，很多內(nèi)容不能突出現(xiàn)代材料加工的現(xiàn)狀。此外該課程在與材料學(xué)院有機(jī)電子學(xué)科這一優(yōu)勢學(xué)科內(nèi)容銜接較少，為了進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造的能力，適應(yīng)現(xiàn)代社會發(fā)展，在原有的課程基礎(chǔ)之上，我們對材料加工原理這門課做了一些補(bǔ)充，具體內(nèi)容如下：（1）結(jié)合南京材料學(xué)院的優(yōu)勢，將光電器件加工、生物電子器件加工內(nèi)容，加入原有的基礎(chǔ)知識體系，拓寬了學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)及科學(xué)知識。（2）在原有課程內(nèi)容上，加入現(xiàn)代材料加工知識，如金屬材料等溫成型，同時積極給學(xué)生介紹當(dāng)前學(xué)術(shù)研究的最新成果，突出材料加工課程的前沿性和新穎性。

三、教學(xué)方法改革

材料加工原理很多內(nèi)容涉及結(jié)構(gòu)，組成，制備，與實(shí)際生產(chǎn)生活緊密聯(lián)系，僅僅采取理論上課，對于學(xué)生掌握知識有一定的難度，這就需要在教學(xué)過程當(dāng)中，將理論與實(shí)際結(jié)合，讓學(xué)生真正掌握這門課的知識，此外材料加工原理課時較少，在有限的時間內(nèi)很難把某些理論知識講的深入，因?yàn)檎n程的內(nèi)容涉及非常多，因此這也是教學(xué)的一個難點(diǎn)。針對這些問題，我們對教學(xué)方法采取了一定的改革，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和對基礎(chǔ)知識的掌握。（1）在課堂教學(xué)上，突出與學(xué)生交流探討，采用講授法與啟發(fā)式教學(xué)相結(jié)合，比如上課期間，隨時提出一些重難點(diǎn)問題，與學(xué)生探討交流，培養(yǎng)學(xué)生的積極性，鞏固已經(jīng)掌握的知識。并且有條件、有線索地啟發(fā)學(xué)生對已經(jīng)掌握的知識進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)用。例如在講解第二章，液態(tài)金屬凝固的熱力學(xué)與動力學(xué)上，提到了均質(zhì)成核和異質(zhì)成核，要啟發(fā)式探討這兩種成核的區(qū)別，兩者的成核過程中的熱力學(xué)和動力學(xué)有什么異同，這樣更啟發(fā)學(xué)生進(jìn)一步思考均質(zhì)成核和異質(zhì)成核的影響條件及實(shí)際生產(chǎn)中所采用什么方法來構(gòu)筑材料，讓學(xué)生了解產(chǎn)品的性能不僅與材料有關(guān)，更與加工工藝有關(guān)，這是材料加工原理的核心問題。課堂討論能有效地激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生創(chuàng)新思維和分析問題的能力。為了激勵學(xué)生對科研及現(xiàn)代材料加工技術(shù)的興趣，我們開展了課堂大討論分析，分別請10位同學(xué)介紹10個不同的科研方向，且與材料加工息息相關(guān)的方向，并指出科研進(jìn)展及存在的問題，調(diào)動了學(xué)生的積極性和參與性。對學(xué)生提出的新思想或者見解給予表揚(yáng)，學(xué)生從被動接受知識改為主動傳授知識，取得了良好的效果。（2）材料加工原理的課程是采用多媒體課件制作的，因此對課件內(nèi)容進(jìn)行不斷修改，提高學(xué)生對課件內(nèi)容的吸引力，并對課件重點(diǎn)難點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)注，以備學(xué)生進(jìn)行課下自主學(xué)習(xí)。對于新加入的或者最新的科學(xué)研究進(jìn)展，我們可以對其加入視頻或者動畫，實(shí)現(xiàn)立體式，可觀性教學(xué)，加深學(xué)生的感性認(rèn)識，理論知識和實(shí)踐知識緊密結(jié)合，不斷強(qiáng)化學(xué)生的認(rèn)知學(xué)習(xí)。（3）課下與課堂互相配合式教學(xué)，由于材料加工原理涉及很多公式推導(dǎo)及計算，因此我們會設(shè)置一些習(xí)題，這些習(xí)題可以課堂隨機(jī)測驗(yàn)或者課下作業(yè)，進(jìn)一步加深學(xué)生對這些知識的掌握。其中課堂隨機(jī)測驗(yàn)可以有力檢查當(dāng)天課堂的學(xué)習(xí)效果，課下的作業(yè)也會提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。對于批改后的作業(yè)，標(biāo)注學(xué)生最易忽視的知識點(diǎn)或者難點(diǎn)，在下一次課堂習(xí)題課上進(jìn)行講授，這種課堂與課下配合式教學(xué)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及課堂教學(xué)的效果。（4）課外文獻(xiàn)報告學(xué)結(jié)，為了激發(fā)學(xué)生科研興趣，進(jìn)一步提高學(xué)生的創(chuàng)新能力與自學(xué)能力，我們開展文獻(xiàn)報告的學(xué)習(xí)活動，學(xué)生可以自主選取某一個技術(shù)的研究方向或者老師自定的方向，列舉該方向近兩年20篇文獻(xiàn)的研究進(jìn)展，并在兩周內(nèi)交上去，為防止抄襲，個人的文獻(xiàn)調(diào)研方向不相同，同時有問題可以及時討論，通過這種研究方式，不但能擴(kuò)大學(xué)生的知識面，了解材料加工最新的研究技術(shù)，同時能夠形成自主學(xué)習(xí)，激發(fā)科研興趣，為材料院培養(yǎng)更多的優(yōu)秀人才。

四、總結(jié)

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)和材料加工技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)教學(xué)方法和課程內(nèi)容無法滿足培養(yǎng)優(yōu)秀人才的要求，本文對南京郵電大學(xué)材料學(xué)院的材料加工原理的教學(xué)改革研究，在江蘇省優(yōu)勢學(xué)科資助下，發(fā)揮材料學(xué)院的優(yōu)勢，對課程內(nèi)容、教學(xué)方法等方面進(jìn)行了探索與改革，為培養(yǎng)高水平研究生、提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)打下了基礎(chǔ)。當(dāng)然，改革不可能一蹴而就，我們今后會對這門課進(jìn)行持續(xù)深入的改革，充分體現(xiàn)現(xiàn)代社會發(fā)展，提出更加有效的教學(xué)方案。

參考文獻(xiàn)：

［1］李吉祥．材料加工原理［M］．北京：清華大學(xué)出版社，2005．

［2］許天增．啟發(fā)式、討論式教學(xué)的初步探索［N］．中國教育報，2010－10－25.

作者:許利剛 陳潤鋒 單位:南京郵電大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院