工程材料力学性能教育革新论文.doc

工程材料力学性能教育革新论文 一、“工程材料力学性能”课程特点及教学现状 1“.工程材料力学性能”课程特点材料的力学性能是指材料在外加载荷作用下或外加载荷与环境因素共同作用下所表现出来的力学行为与机理是各类材料在实际应用中必须涉及的共性问题1“工程材料力学性能”课程最早是“金属材料力学性能”后来改名为“材料力学性能”现在部分教材又改名为“工程材料力学性能”是许多工程类本科生重要的专业基础课其教学效果好坏对学生能否打下一个良好的专业基础起着重要的作用该课程内容涉及面广、工程应用背景强在材料科学与工程、土木工程、机械工程等专业领域有着重要的应用本课程的学习对提高工程类专业学生整体素质及工程实践能力起着至关重要的作用使得学生能够从各种机器零件或构件在常温、高温以及腐蚀环境的服役条件下的失效现象出发了解失效现象的机理从而为他们毕业后从事材料的检测和性能评定、材料的正确选用和安全应用以及对机械零件的失效分析等工作奠定良好的基础为企业乃至国民经济的发展提供有力的后备军 2“.工程材料力学性能”课程教学现状安徽工业大学（以下简称“我校”）材料学院共分金属材料工程、材料成型及控制、无机非金属材料、材料物理四个本科专业目前四个专业使用的工程材料力学性能是合肥工业大学主编的同一本教材该教材的内容包含金属材料的力学性能和新型材料的力学性能两大部分侧重点是金属材料的力学性能部分主要包含“高分子材料的力学性能”、“陶瓷材料的力学性能”和“复合材料的力学性能”三章的内容2金属材料力学性能的研究时间较长主要的原理、定律和结论已比较成熟新型材料力学性能的内容相对较少它的研究主要借鉴于金属材料力学性能的研究经验和方法本教材比较适合金属材料工程、材料成型及控制两个专业的学生对其他专业的学生则显得内容相对较少不太适合而且本课程的内容多、涉及面广课程学时有限书中许多抽象的内容很难通过语言的表述来讲清楚在课堂上教师生硬的照本宣科会使学生感到枯燥乏味课堂的气氛很难被充分地调动起来教学效果不佳针对目前的教学现状如果不对课程的教学进行改革授课教师很难在有限的学时内保质保量地完成本课程的教学任务笔者在“工程材料力学性能”课程的教学实践中体会到：授课教师需要根据专业特点来组织教学内容才能在规定的学时内完成课程的教学任务根据专业特点来组织教学内容使得学生学习和教师授课的侧重点都突出学生能在有限的学时内提炼出与专业学习有密切联系的知识加以掌握和应用3本课程的教学目标是使学生能运用所学的理论知识分析材料实际的使用情况对材料的失效现象的机理进行分析 二、依据材料物理专业特点优化教学内容 在“工程材料力学性能”课程教学实践中笔者结合材料物理专业特点在保证课程基本内容和结构的前提下对整本教材进行整合提炼出一般了解和必须掌握的内容使学生能在规定的学时内有效地掌握最基本的教学内容3近年来随着科学技术的发展材料的种类越来越多新型材料应用日新月异纳米材料、薄膜材料和微机电材料快速发展材料的特征尺寸越来越小传统的材料力学性能测试手段已无法实施微区材料的力学性能测试手段应运而生新材料力学性能测试的标准不断颁布已有材料的国内标准需与国际标准接轨而不断修改迫切需要材料力学性能的教学与生产力发展水平一致鉴于以上几个方面内容该课程讲授内容主要从以下四个部分来展开：第一部分（第一至第四章）阐述材料在一次加载条件下的形变和断裂过程所测定的力学性能指标用于评价零件在服役过程中抗过载失效的能力或安全性；第二部分（第五至第八章）论述疲劳、蠕变、磨损和环境效应四种常见的与时间相关的失效形式材料对这四种形式失效的抗力将决定零件的寿命；第三部分（第九至第十一章）（纳米材料/复合纳米材料）依据材料物理专业的特点重点讲解纳米材料的力学性能这其中包括纳米金属材料的力学性能、纳米非金属材料的力学性能、碳纳米材料的力学性能、纳米复合材料的力学性能等；第四部分实验教学中引入国家标准的学习 三、优化教学方法与手段全面锻炼学生能力 任何教学过程的开展都离不开一定的方式或方法传统的教学方法是以教师讲授为主学生处于被动的接受地位教学方法的优化倡导以学生为主强调学生是学习的主人培养他们自己查阅资料自己释疑自己总结最终具备自我学习的能力4在这个过程中教师要充分发挥引导作用充分调动学生的积极主动性下面以“纳米材料的力学性能”为例来说明教学方法的优化笔者采用“三步式”教学方法取得了良好的教学效果第一步：教师指导学生上网查阅“纳米发动机”的相关资料并就“纳米发动机”的提出、原理及当前的发展现状写一篇综述性报告在下一堂课让学生讲解；第二步：根据自己的备课内容及结合自身的科研经历进一步给学生讲解“纳米发动机”相关材料的制备方法及工艺技术特点；第三步：学生根据教师授课内容和自己查阅的相关资料完善自己的综述报告“三步式”教学法组织实施教学不但可以提高学生学习本门课程的积极性使学生掌握的知识更加牢固而且有利于拓展学生的视野培养了学生的科研兴趣进一步增强了学生自我获取知识的能力教学手段是指教师用以运载知识、传递教学信息的物质媒体或物质条件是现代的教师进行教学活动必不可少的辅助用具随着计算机应用技术的普及学校和教师越来越关注用计算机网络技术来提高教学效率和教学质量4“工程材料力学性能”课程特点是内容多、知识点零散、概念定义多书中许多抽象的内容很难通过语言的表述来讲清楚理解起来相对困难教师在教学过程中运用现代多媒体教学手段自己动手制作多媒体课件针对专业特点选择教学内容和教学方法；另外通过演示一些动画图片和视频使得原来抽象的、枯燥的知识形象化使学生易于理解和掌握同时还增大了教学信息量在有限的学时内给学生尽可能多地传达了信息量 四、优化实验教学培养学生的创新能力 工科专业的实验教学是理论联系实际的重要环节与课程体系、学科结构和教学改革等有着密切的关系对培养大学生的工程意识和创新思维以及动手能力和分析解决问题能力具有十分重要的意义我校“工程材料力学性能”课程基本实验包括碳钢静拉伸不同成分、热处理工艺对钢材力学性能的影响金属的冲击韧性金属的硬度金属材料平面应变断裂韧性KIC的测定五个实验这些实验比较适合金属材料、材料加工专业的学生对于材料物理专业的学生来说难以感受本专业特点2因此结合不同的专业特点将“工程材料力学性能”课程的实验内容涵盖多个专业分为必修、选修两部分优化后的实验内容不但可以增强学生的动手能力还可以使不同专业的学生加深对自身专业的理解比如针对材料物理专业的本科生可以开设纳米材料力学性能测试综合选修实验课笔者结合自身的科研内容制备一系列的纳米线及纳米薄膜材料同时材料科学与工程学院新引进的AgilentG200纳米压痕仪可用来测量纳米材料的硬度、模量、应力应变曲线等传统力学仪器不能测量的纳米材料的力学性能该试验的开设既使学生巩固了前期所修的“工程材料力学性能”课程提高学生综合运用知识的能力又拓宽了学生的视野对纳米材料的力学性能有了更深层次的理解为其后续的工作和科研奠定了良好的理论和实践基础材料力学性能实验方法大都有国家标准在实验教学过程中教师除了传授最基本的操作方法外还指导学生如何查找相关标准对标准进行阅读引导学生根据标准文件设计、实施相关实验使实验操作真正做到有据可依以期培养学生的工程规范意识另外针对教材标准滞后实际标准的现象还介绍目前国内外最新标准以其让学生了解最新的测试标准技术信息同时还使学生对相关测试技术的发展有全面完整的认识这对于他们将来的事业发展是非常有利的5 五、优化考核方法全面评价学生素质 传统的一张试卷定终身的考试形式早已不能满足现代素质教育、创新教育的需要对此老师采取了综合考核方法从终结性教学评价模式向形成性教学评价方式转变6综合考核方法中除了学生的期末笔试成绩外还包括课堂提问、课后作业、实验成绩、小论文等多种评价手段新的考核方式既锻炼了学生自主创新、知识综合运用的能力又培养了学生查阅分析信息资料、收集分析数据和撰写科技论文的能力此外为了提高学生综合运用知识的能力卷面考试有必要增加一些主观题比如笔者在出考卷时增加了一道综合应用题内容