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本科生的基礎課，在高校材料學院中相繼開設，對材料專業的學生理解材料制造的規律起到關鍵的作用。本文介紹了南京郵電大學材料科學與工程學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，培養學生具有材料形貌設計，制備的科學素養及科研交流能力，在課程內容，教學方法等方面做出了相應的探索與改革，最終在教學效果上取得良好的效果。

關鍵詞：材料加工原理；課程改革；教學改革；南京郵電大學

一、引言

材料加工原理課程是南京郵電大學的材料科學與工程學院本科生的專業基礎課，內容包括材料加工過程中材料的結構，組成與性能變化規律，涉及液態金屬加工、材料加工中的流動與傳熱，金屬凝固加工，材料加工力學基礎及加工過程中的化學冶金等內容，知識面較廣，涉及的交叉學科比較多，如晶體學，熱力學，動力學，線性代數，材料力學等交叉內容。目前網絡信息全球化技術改變了人們獲取知識的方法，這對于傳統的教學方法提出了新的挑戰。南京郵電大學材料學院建于2008年，經過10多年的發展，形成了有機電子學等特色學科，科研隊伍也在不斷壯大，成立了國家重點實驗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，化學及材料專業雙雙進入ESI前1％，因而對人才的儲備及本科生的培養，提出了新的要求和挑戰。

二、課程內容改革

南京郵電大學材料學院的材料加工原理選用的是清華大學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、結構和性能變化規律展開的，解決材料加工過程的缺陷問題，提高材料的性能，讓學生掌握材料、加工過程、產品性能這三者的關系。由于內容偏基礎理論，很多內容不能突出現代材料加工的現狀。此外該課程在與材料學院有機電子學科這一優勢學科內容銜接較少，為了進一步培養學生的創新創造的能力，適應現代社會發展，在原有的課程基礎之上，我們對材料加工原理這門課做了一些補充，具體內容如下：（1）結合南京材料學院的優勢，將光電器件加工、生物電子器件加工內容，加入原有的基礎知識體系，拓寬了學生的學習內容，培養了學生的科學素養及科學知識。（2）在原有課程內容上，加入現代材料加工知識，如金屬材料等溫成型，同時積極給學生介紹當前學術研究的最新成果，突出材料加工課程的前沿性和新穎性。

三、教學方法改革

材料加工原理很多內容涉及結構，組成，制備，與實際生產生活緊密聯系，僅僅采取理論上課，對于學生掌握知識有一定的難度，這就需要在教學過程當中，將理論與實際結合，讓學生真正掌握這門課的知識，此外材料加工原理課時較少，在有限的時間內很難把某些理論知識講的深入，因為課程的內容涉及非常多，因此這也是教學的一個難點。針對這些問題，我們對教學方法采取了一定的改革，提高學生的學習效率和對基礎知識的掌握。（1）在課堂教學上，突出與學生交流探討，采用講授法與啟發式教學相結合，比如上課期間，隨時提出一些重難點問題，與學生探討交流，培養學生的積極性，鞏固已經掌握的知識。并且有條件、有線索地啟發學生對已經掌握的知識進行相應的應用。例如在講解第二章，液態金屬凝固的熱力學與動力學上，提到了均質成核和異質成核，要啟發式探討這兩種成核的區別，兩者的成核過程中的熱力學和動力學有什么異同，這樣更啟發學生進一步思考均質成核和異質成核的影響條件及實際生產中所采用什么方法來構筑材料，讓學生了解產品的性能不僅與材料有關，更與加工工藝有關，這是材料加工原理的核心問題。課堂討論能有效地激發學習興趣，提高學生創新思維和分析問題的能力。為了激勵學生對科研及現代材料加工技術的興趣，我們開展了課堂大討論分析，分別請10位同學介紹10個不同的科研方向，且與材料加工息息相關的方向，并指出科研進展及存在的問題，調動了學生的積極性和參與性。對學生提出的新思想或者見解給予表揚，學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，因此對課件內容進行不斷修改，提高學生對課件內容的吸引力，并對課件重點難點進行標注，以備學生進行課下自主學習。對于新加入的或者最新的科學研究進展，我們可以對其加入視頻或者動畫，實現立體式，可觀性教學，加深學生的感性認識，理論知識和實踐知識緊密結合，不斷強化學生的認知學習。（3）課下與課堂互相配合式教學，由于材料加工原理涉及很多公式推導及計算，因此我們會設置一些習題，這些習題可以課堂隨機測驗或者課下作業，進一步加深學生對這些知識的掌握。其中課堂隨機測驗可以有力檢查當天課堂的學習效果，課下的作業也會提高學生自主學習能力。對于批改后的作業，標注學生最易忽視的知識點或者難點，在下一次課堂習題課上進行講授，這種課堂與課下配合式教學，提高了學生的學習興趣及課堂教學的效果。（4）課外文獻報告學結，為了激發學生科研興趣，進一步提高學生的創新能力與自學能力，我們開展文獻報告的學習活動，學生可以自主選取某一個技術的研究方向或者老師自定的方向，列舉該方向近兩年20篇文獻的研究進展，并在兩周內交上去，為防止抄襲，個人的文獻調研方向不相同，同時有問題可以及時討論，通過這種研究方式，不但能擴大學生的知識面，了解材料加工最新的研究技術，同時能夠形成自主學習，激發科研興趣，為材料院培養更多的優秀人才。

四、總結

隨著現代信息技術和材料加工技術的發展，傳統教學方法和課程內容無法滿足培養優秀人才的要求，本文對南京郵電大學材料學院的材料加工原理的教學改革研究，在江蘇省優勢學科資助下，發揮材料學院的優勢，對課程內容、教學方法等方面進行了探索與改革，為培養高水平研究生、提高學生科學素養打下了基礎。當然，改革不可能一蹴而就，我們今后會對這門課進行持續深入的改革，充分體現現代社會發展，提出更加有效的教學方案。

參考文獻：

［1］李吉祥．材料加工原理［M］．北京：清華大學出版社，2005．

［2］許天增．啟發式、討論式教學的初步探索［N］．中國教育報，2010－10－25.

作者:許利剛 陳潤鋒 單位:南京郵電大學材料科學與工程學院