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工程材料創(chuàng)新才能的培育論文
機械工程材料課程是工科院校機械類專業(yè)學生的一門十分重要的技術(shù)基礎(chǔ)課,是機械類專業(yè)唯一的一門全面介紹材料知識的課程,在人才的知識結(jié)構(gòu)、分析問題、解決問題的能力以及素質(zhì)培養(yǎng)過程中具有重要的地位。本課程的教學不僅要求學生能掌握本學科的基本知識,而且更注重培養(yǎng)學生獨立分析與解決問題的能力以及創(chuàng)新能力。因此,作為高等學校的專業(yè)教師,積極探索如何把創(chuàng)新教育滲透到每個教學環(huán)節(jié)中,是一項極其重要的工作。
一、提高對課程的認識,樹立創(chuàng)新教育觀念
材料科學對于科技進步、國防建設(shè)和經(jīng)濟發(fā)展都是一個關(guān)鍵領(lǐng)域,起著先導和基礎(chǔ)作用,各個行業(yè)都離不開材料的研究與應用。例如,在講課中,列舉南京長江大橋、年產(chǎn)30萬噸乙烯工程、大慶和大港油田的建設(shè)成就等生動例子,以及在納米材料、超導材料等研究工作中取得的重大成果,結(jié)合授課內(nèi)容,密切聯(lián)系我國經(jīng)濟建設(shè)中所取得的成就和科研成果,潛移默化,進行正確的引導,就能讓每個專業(yè)的學生認識到這門課程的意義,樹立創(chuàng)新教育觀念,激發(fā)學生主動學習的積極性,意識到在信息社會和知識經(jīng)濟時代創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的重要性。
二、根據(jù)專業(yè)特點選擇與更新教學內(nèi)容,采用啟發(fā)滲透式的教學方式
工程材料的課程內(nèi)容具有基礎(chǔ)性、前沿性和時代性。針對機械類學生,根據(jù)他們的專業(yè)特點,應合理安排教學內(nèi)容。
(一)基本理論部分。簡要闡述工程材料學的基本概念和基本理論。
(二)工程材料知識部分。重點介紹常用的鋼鐵材料,包括結(jié)構(gòu)材料、工具材料的成分、組織、性能及其應用知識。如以下一些常用鋼種:碳素工具鋼T8、普通低合金鋼16Mn、彈簧鋼60Si2Mn、軸承鋼GCr9、調(diào)質(zhì)鋼40Cr、高速鋼W6Mo5GrV2、冷模鋼Cr12等。簡要介紹高分子材料、陶瓷材料、復合材料,引入功能材料,納米材料等新材料的內(nèi)容,擴展學生的材料知識面,培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識。
(三)工程材料應用部分。介紹機械零件的失效與選材知識以及工程材料在汽車、機床等領(lǐng)域的應用情況。當前科學技術(shù)發(fā)展迅速,材料工程和機械工程中新材料、新工藝不斷涌現(xiàn)。教師要及時捕捉這些信息,將新材料、新工藝等前沿知識充實到講課內(nèi)容中,使學生感到課程內(nèi)容新穎、有現(xiàn)代氣息。這對培養(yǎng)21世紀社會主義建設(shè)事業(yè)所需人才無疑有很大益處。采用啟發(fā)滲透式相結(jié)合的教學方式,在機械工程材料的基本概念與基本理論方面注意概念嚴謹、基礎(chǔ)扎實。在講授基本理論在機械工程材料中的應用方面則注重講解扼要,要求學生有重點、有選擇的自學。從而激發(fā)學生強烈的求知欲望和濃厚的學習興趣,產(chǎn)生探索問題的愿望和積極思維的動力。例如,我們在講齒輪材料時提出以下問題,以期達到啟發(fā)滲透式的教學效果:1、齒輪工作時受力特點是什么?2、齒輪類零件常見失效形式是什么?3、齒輪材料應具有哪些性能要求?4、機床齒輪和汽車變速箱齒輪的選材有何區(qū)別?5、機床齒輪和汽車變速箱齒輪的生產(chǎn)工藝路線是什么?6、生產(chǎn)工藝路線中各熱處理工序的作用是什么?通過類比聯(lián)想、循序漸進的啟發(fā)滲透,引導學生全面細致地分析問題、解決問題。
三、加強形象化教學,充分利用第二課堂
工程材料的授課過程中要大力開展多媒體教學和網(wǎng)絡(luò)教學。多媒體和網(wǎng)絡(luò)教學可以清晰描述微觀、動態(tài)的變化過程與狀態(tài),顯著加大課堂教學信息量,簡化信息傳輸轉(zhuǎn)換過程,增加教學內(nèi)容的趣味性和吸引力,從而顯著提高教學效果與效率。充分利用第二課堂教學。組織學生到相關(guān)的工廠、企業(yè)參觀,進行現(xiàn)場教學,以增加學生的感性認識。例如,在講熱處理這章時,組織學生到熱處理車間現(xiàn)場參觀,了解淬火、正火、退火、回火,表面熱處理,化學熱處理的工藝過程,這樣學生能把這些名詞牢牢記入腦海里。培養(yǎng)學生提出問題的能力和習慣,要啟發(fā)學生多問“為什么”,然后帶著問題有目的地去學習,引導學生的創(chuàng)造性思維。通過組織興趣小組,參與教師的科研等課外學習方式,激發(fā)創(chuàng)造精神,強化自己的實踐能力。教師應該適當?shù)貙W生的課外學習予以指導,針對其感興趣的研究方向,提供參考書目,引導學生了解最新動態(tài),把握研究方向,與學生之間展開討論,鼓勵學生走出學校,參加各種講座,參與校外組織的相關(guān)活動,開闊自己的視野,增加自己的才干,逐步培養(yǎng)自己的研究能力和創(chuàng)新能力。
四、在實驗中培養(yǎng)創(chuàng)新能力
實驗在培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力方面能起到非常獨特有效的作用。工程材料課程有較強的實踐性,在課程的教學過程中,要重視學生觀察能力和動手能力的培養(yǎng),我們在教學中安排了多種形式不同層次的實驗。一是基本技能性實驗。如金屬材料的硬度和沖擊韌性測定、鐵碳合金平衡組織顯微鏡觀察和碳鋼的熱處理及熱處理后的顯微組織觀察,由實驗教師操作演示,最后由學生結(jié)合實驗CAI課件獨立完成實驗。二是綜合性實驗。如分別對20鋼、45鋼和T10鋼進行完全退火處理,觀察并畫出顯微組織,測出其硬度,要求學生實驗前編制一套完整的實驗方案,包括具體的工藝參數(shù)和詳細的實驗步驟(需查找相關(guān)資料),經(jīng)實驗教師審查通過后開始。三是研究性實驗。例如研究與分析不同晶粒度的金屬(低碳鋼和鋁)經(jīng)不同程度拉伸變形后,在回復和再結(jié)晶的過程中,其組織與性能的變化情況。本類實驗,教師只需要提出問題,整個實驗方案由學生自主討論決定。通過多種形式的實驗,有效鍛煉了學生自主獲取知識和綜合應用知識的能力,提高了分析和解決問題的能力,充分發(fā)揮了學生的主動性和創(chuàng)造性,實踐動手能力大為增強,創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力得到了培養(yǎng)和提高。
五、課堂討論的開展
工程材料課程包括三個主要環(huán)節(jié):課堂教學、金相實驗、課堂討論。課堂討論是教學工作中的一個重要環(huán)節(jié),通過對講課中的一些重點和難點的討論,進一步掌握本課程的重點、基本概念和基本理論。課堂討論共有三次:鐵碳相圖、鋼的熱處理和選材及熱處理工藝分析。以第三次討論選材及熱處理工藝分析為例。高質(zhì)量機械產(chǎn)品的獲得,應以設(shè)計為主導,材料為基礎(chǔ),而熱處理則是關(guān)鍵。此次課程討論是本課程內(nèi)容在機械產(chǎn)品設(shè)計和制造中的應用。對于不同的機械專業(yè),典型零件的選擇可以各不相同,有所側(cè)重。在一般機械制造和設(shè)計中,大量遇到的是齒輪類和軸類零件,這些零件在選材和熱處理工藝上有較大的代表性。我們以機床齒輪、汽車—拖拉機齒輪、機床主軸和汽車內(nèi)燃機曲軸等零件的選材及熱處理為例,討論步驟包括四部分內(nèi)容:1、根據(jù)工作條件和使用性能進行選材;2、工藝路線分析;3、熱處理工序作用;4、熱處理工藝及達到的組織和性能。這三次課堂討論不僅是對整個教學內(nèi)容的概括、總結(jié)和應用,而且集中體現(xiàn)了該課程的主要教學目標和要求。也就是通過該課程的學習,使學生了解在機械產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中,優(yōu)良設(shè)計、優(yōu)質(zhì)材料和高質(zhì)量熱處理對提高機械產(chǎn)品質(zhì)量的重要意義,并使學生進一步掌握和應用這方面的知識和技能。為此我們不應該把這三次課堂討論看成可有可無,當作一般階段小結(jié)來對待,必須認真對課堂討論內(nèi)容進行合理的組織,這是搞好討論課的關(guān)鍵所在。通過思考分析、獲取信息、發(fā)現(xiàn)問題,并運用學過的知識和技能來解決問題。在解決問題的過程中,學生學會了學習、學會發(fā)現(xiàn),學會分析。因此,課堂討論的順利開展能給與學生更多的主動權(quán),能激發(fā)學生的求索精神與創(chuàng)新意識。
六、改革考試方式方法,培養(yǎng)學生的學習精神和創(chuàng)新精神
對于考試方式方法,主要是考慮在原有的考試方式方法的基礎(chǔ)上,注重平時的學習積累,把實驗、課堂提問、作業(yè)以及上課情況納入考核中,另外增加論文寫作一項。增加論文寫作的考核內(nèi)容可以打破以往學生突擊硬背概念應付考試的做法,有利于調(diào)動學生學習的積極性和主動性,改變以往學生那種不愿學、被動學的局面,對培養(yǎng)學生的自學能力和論文寫作能力,無疑起到一個很大的促進作用。學生為了寫出較高質(zhì)量的論文,他們將會更多地去查閱有關(guān)的課外書籍和參考資料,從而培養(yǎng)學生的學習精神和鉆研精神,同時在論文寫作中,學生可以提出自己的觀點,從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神。因此,在批閱論文時,可以發(fā)現(xiàn)學生是否有新的創(chuàng)見,并以此作為評定成績的一個重要因素�？傊�,機械工程材料的教學過程中,學生是認識的主體,學習的主人,教師應引導學生去思索,充分調(diào)動學生的積極性、主動性,加強對學生進行創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新能力的訓練培養(yǎng),更快把教師傳授的知識轉(zhuǎn)化為分析和解決問題的能力,以培養(yǎng)出更多的高素質(zhì)合格人才。
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