浅谈工程材料课程中的可持续发展观

浅谈工程材料课程中的可持续开展观〔〕:

摘要：可持续开展是将来经济、社会、环境开展的方向，培养将来工程师和决策指导者的可持续开展观和可持续开展才能是大学今后人才培养的一项新的内容。本文将可持续开展的理念应用到苏州大学工程材料课程的本科教学中，提出交融可持续开展观的教育方法、学生培养及知识应用的新形式，为改善本科工程材料课程教学提供一种新的借鉴。

关键词：工程材料课程；可持续开展；理论创新；自主学习

本文引用格式：王凤霞.浅谈工程材料课程中的可持续开展观[J].教育现代化,2022,6(82):255-256.

"工程材料";课程是高等院校特别是机械工程专业学生必修的课程，属于重点课程，在本科教学中占据着重要的地位。教学的主要目的一方面是对材料根底知识、根本方法及根本原理的理解及掌握，重点是让学生可以利用所掌握的知识来解决机械工程中所涉及的材料设计、选择、加工及应用中的问题。因此，工程材料课程的教学方法及学生的培养方式不仅仅影响学生对知识的掌握，更重要的是会影响他们踏入社会以后所从事的工作及工作对社会、经济及环境的影响。本文作者结合工程材料课程教学积累，将可持续开展观引入到苏州大学工程材料课程的教学中来，对现有工程材料交融可持续开展观的教学内容进展讨论，重点围绕教学方法的可持续性、学生培养的可持续性、材料设计、应用可持续性等几个方面展开讨论。

一工程材料课程的可持续开展观

可持续开展观是当代人对社会、经济、环境三方面开展追求的最高境界。其目的是能满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的才能构成危害的开展，一般归结为经济的可持续开展、社会的可持续开展和环境的可持续开展。可持续开展的概念详细到工程材料课程，其要旨就是培养具有创新的人才，其能为社会提供具有竞争力的产品，同时对环境和社会的破坏和和影响小。对环境的影响要从产品全生命周期评估，既要考虑从指导产品的材料的矿石开始，到产品的设计、产品的制造、使用、回收等产品的各个生命周期阶段对环境的影响。可持续开展不仅仅是开展理念的变革，更需要一系列的使用技术，理解掌握和应用这些技术就要具备可持续开展的知识。可见，工程材料课程的可持续开展观主要是采用可持续开展的教学理念，培养具有可持续开展才能的人才，实现工程材料设计、制造工艺、消费技术的可持续开展。

二工程材料课程可持续开展观的教学理论

高等教育是一个知识传授和综合才能培养的过程。教学过程中的每一门课程都是一个专业学习的知识点，知识点具有互相依赖的关系，前一知识点是后一知识点的根底和支撑，一个知识点可能需要多个知识点的支持，最终多个知识点为后续的应用提供了保障。根据可持续开展的知识特征并结合工程材料课程特点，提出如下的交融可持续开展的教学、培养及知识应用的新形式。

〔一〕教学方法的可持续性

"工程材料";作为机械类的专业根底课，其目的是使学生具备对机械零件合理选材、提出热处理技术要求即制定冷热加工工艺道路的才能。目前苏州大学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、晶体构造与结晶、金属的塑性变形、二元合金、铁碳合金、钢的热处理、合金钢等多个章节的内容，该课程涉及的概念、专业名词比拟多、内容抽象枯燥，课程不易理解。其中每章的内容尤其晶体构造与结晶、工程材料的性能及钢热处理等需要开设专门的专业课进展详细讲述的内容。例如工程材料的性能章节，该章节概念多如拉伸强度、弹性、硬度、疲劳度、屈服度等，而且其理论繁琐其涉及材料力学、物理化学及传热学等；在晶体构造与结晶章节中，晶体构造理论比拟抽象，其一直是材料学中的一个难点，也是重点，其需要构造化学、量子理论及空间点群模型等知识积累，因此对教学方法也提出很大的挑战。另外，面对机械工程材料课程改革中课时不断被压缩，而教学内容并没减少，反而随着知识的更新有所增加，如何在有限的课时内到达预期目的也迫使每一位教师寻找新的教学方法。

结合工程材料课程的特点及课程的目的，优化传统教学中每个知识点满堂灌的作风，在教学过程中添加可持续开展的"知识元";概念，即不可再分割的具有完好知识表达的知识单位作为一个整体来讲述，以增强不同知识点的连接性，便于学生记忆和掌握。工程材料课程包括的知识元主要有金属材料的性能与成分、组织构造与技工工艺之间的关系；钢铁的热处理根本原理及工艺；机械工程采用的金属材料、非金属材料、高分子材料的成分、组织、性能及用途等。在教学过程中不仅仅讲清楚每一个知识元，更重要的将不同知识元关联起来，譬如金属塑性变形特征，不仅仅要讲授金属塑性变形的方式、本质，更应该讲明从晶体构造的理论分析清楚滑移面的挪动方向、滑移数，从而讲授不同金属塑性变形才能差异的原因，使学生深化理解材料性能与微观组织之间的关联，在材料的性能与材料的内部组织构造相关性之间架设一座桥梁。进而实现知识点的从点到线，再从线到面，进而融会贯穿各个知识点。

〔二〕培养学生可持续开展才能

在工程材料课程中，传统的学生培养形式就是教师在课堂上的知识授课，然后进入理论环节，使用现有的工艺或产品，指导学生实验，上述过程仅仅是对学生一个知识的积累与认知，而对其动手才能、创新才能和综合应用知识解决问题的才能收效甚微。上述过程仅仅教会学生"是什么？";，而没有教会学生"为什么？";。作为教学主体的教师，在教学中应该注重学生可持续开展才能如创新才能、创造创造才能、自主探究才能等的培养。为此，教学活动中可以引入开放式的"工程式";的培养方法。一方面可以将传统的学科体系中的知识内容化为假设干个教学工程，围绕工程组织和展开教学，是学生直接参与工程过程，通过工程的施行到达培养学生知识应用及解决问题的才能。譬如材料的力学性能章节中，根据知识点设计两个小工程，一个静拉伸实验，学生自己测定材料的程度方向力学性能，让学生理解不同拉伸阶段力学性能的变化，并解释弹性形变的原理及对材料加工性能的影响，培养学生将来设计及选择材料的才能。另一个学生测试产品的硬度。通过产品硬度的测试，让学生理解硬度测试常用方法及其适用对象，掌握了常用的三种硬度测试计的使用方法。另外，将教材中的某些内容结合当前技术开展引导学生进展设计、考虑，例如塑性变形的知识，让学生考虑做一个塑性变形小的螺丝帽，应该选用哪种铁，如何得到这种铁！进而让学生真正理解不同铁的形成过程，及不同类型的铁的塑性变形才能的不同。通过开放式工程的培养方式，让学生从知识理解、方法的应用、动手操作及问题的解决，形成一个从知识掌握到才能的开发的一个可持续开展培养形式，最终培养学生的自主学习、探究、创新才能。

〔三〕材料设计、制造的可持续性

机械工程材料是影响可持续开展的重要因素，选择材料不仅仅要满足产品的功能要求，而且其全生命周期评估是绿色的、环境友好的。因此在工程材料设计的过程中，绿色材料基元的概念，其包括工程材料的可持续开展特性如材料可再生性、可回收性和可制造性等特性。同时，工程材料消费过程中不仅仅考虑性能的实现，考虑制造本钱，而且也要关注消费过程对环境的影响。以不同硬度钢铁的制备为例，在设计和消费过程中，一方面利用所学工程材料根底知识来考虑炉温、淬火速度、淬火范围及掺杂剂含量对钢铁性能的影响，同时也要考虑新的工艺过程中的废弃物的排放及处理，考虑其排放方式对环境和生态的影响；还要考虑设计的不同道路对能耗的需求，进而实现源头的可须持开展。材料制造技术，面向优化环境制造的设计，对设计方案需要的制造方法进展环境评估，选择实现环境最友好的设计。因此，工程材料中绿色材料知识元的引入可以与工程材料的物理、化学、和机械性能及零件的加工工艺相交融，从工程材料的设计、制造等源头实现可持续开展。

三结语

本文结合苏州大学工程材料课程的特点及目前教学现状，将可持续开展的思想交融到工程材料课程的教学过程中。作者提出了基于知识元可持续开展的教育理念及基于"工程式";教学方法，通过教学过程施行培养出具有创造创造、自主探究等可持续开展才能的人才，最终实现工程材料设计、制造工艺、消费技术的可持续开展的新技术、新方法的应用，为进步目前工程材料的本科教学提供一种新的借鉴。

参考文献

【1】樊湘芳,叶江,吴炜,等.机械工程材料课程建立的探究与理论[J].中国教育技术装备,2022,(6):87-88.

【2】王永红,张春晨,苏勇,等.材料类学科平台课程的教学改革与理论[J].合肥工业大学学报,2022,32(5):123-127.

【3】张毅,柳东明,裴立宅,等.材料工程新技术新工艺教学改革探究[J].安徽工业大学学报,