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以培养学生创新思维和实践能力为目标的“材料力学性能”课程教学改革

发布时间:2019-09-16所属分类:教育论文浏览:1

要:本文分析了目前材料力学性能课程教学方法和教学内容的不足,针对理论及实验教学内容的优化、教学方法的改革等方面提出了相应的对策,为培养学生的创新思维和实践能力搭建了良好的平台。 关键词:创新思维;实践能力;教学改革;材料力学性能 近年来,相关企

  要:本文分析了目前“材料力学性能”课程教学方法和教学内容的不足,针对理论及实验教学内容的优化、教学方法的改革等方面提出了相应的对策,为培养学生的创新思维和实践能力搭建了良好的平台。

  关键词:创新思维;实践能力;教学改革;材料力学性能

以培养学生创新思维和实践能力为目标的“材料力学性能”课程教学改革

  近年来,相关企业为实现产业转型,对人才的需求逐步转向具有综合实践能力的创新型人才。因此,提高本科生的实践能力,培养其创新思维势在必行 [1,2]。“材料力学性能”是材料学科各专业的一门重要的基础课。该课程从各种构件或机件的失效现象出发,探究其失效机理,提出表征失效抗力的力学性能指标,使学生了解各力学性能指标的测试方法、物理意义及它们之间的联系,分析内在因素和外在条件对其影响,为日后从事相关工程技术工作或科学研究打下坚实的基础。本文在分析以往该课程教学内容及教学方法不足的基础上,提出了优化教学内容、改革教学方法等措施。

  一  传统教学过程中存在的问题

  首先,目前开设“材料力学性能”课程的高校主要选用西安交通大学 [3]、哈尔滨工业大学 [4]、武汉理工大学 [5]、合肥工业大学 [6] 等单位编写的教材。尽管各教材经过多次改版、修订,增加了聚合物、陶瓷及复合材料的力学性能部分,使得课程内容更加完善,但其研究对象仍以传统金属材料为主。当今,随着材料科学日新月异的发展,在传统材料基础上,甚至突破传统材料的设计理念,开发出了许多有着广泛应用前景的新材料。由于其特殊的结构或制备工艺,这些新材料呈现出独特的力学性能。作为讲授材料力学性能的课程,仅仅局限于传统材料的力学性能显然是不够的。因此,为适应材料科学的发展,在教学过程中有针对性地增加新材料相关知识是当务之急。

  其次,本课程相关理论的建立是以实验为基础的,所以在教学过程中实验教学应得到足够重视。实验课上,学生通过参与方案设计、设备操作及报告撰写等工作,既能锻炼动手能力,又能加深对所学知识的理解。然而,实验教学内容往往是经典实验,如“金属光滑试样静拉伸实验”、“系列冲击实验”等。尽管这些实验能加深学生对所学知识的理解,但它们仅仅是理论的验证,缺乏探索性,不利于调动学生学习的积极性,不利于学生创新思维的培养。此外,受课程总学时的限制,实验课程学时严重不足 , 因此学生的实践机会大打折扣。综上,优化实验教学内容是本课程教学改革的另一重要内容。

  再次,随着科技的发展,多媒体渐渐被广大教师应用到理论教学中。对于“材料力学性能”这门操作性非常强的课程,在理论授课过程中,通过多媒体课件,可以将实验设备的原理及操作、试样的制备、实验现象的观察、实验结果的分析等大量信息通过图片、动画、视频等形式直观地展现给学生,丰富教学内容的同时,在一定程度上提高了教学效果。然而,这种单一的以灌输为主的“填鸭”式教学,只能使学生被动地接受知识,不能有效地调动其学习的积极性,不利于其创新思维的培养。故而,改变传统的教学方式是本课程教学改革的又一重要任务。

  二  优化理论教学内容,培养学生创新思维

  随着材料科学的迅猛发展,越来越多的新材料不断涌现,而新材料往往具有独特的力学性能。因此,在讲解传统材料力学性能的基础上,增加新材料的力学性能相关知识尤为重要。目前,本课程的授课老师大部分都是教学科研并重型教师,而这些教师对本人的研究领域了如指掌,因此可以把自己的科研工作适时地引入到理论授课中来。这样不但能扩大学生的知识面、开阔学生的眼界、使其了解科技前沿,还能增加学生对课程的学习兴趣,培养其主动探索未知领域的能力。最终,对培养学生的创新思维起到事半功倍的效果。

  此外,在“材料科学与工程”一级学科下,不同专业的学生知识结构存在一定差异。因此,前沿知识的引入,要注意结合专业特点。这样,才能让学生在有限的学时内,汲取到与本专业有密切关系的知识。例如,针对焊接技术与工程专业的学生,可以将新焊接材料、新焊接工艺的力学性能检测通过案例的方式引入进来;针对金属材料工程专业的学生,可以引入新型金属材料的力学性能;对于腐蚀与防护专业的学生,增加表面工程领域的新材料、新技术相关内容。

  三  优化实验教学内容,提升学生实践能力

  为提高学生的综合素质,笔者所在江苏科技大学提供了很好的实践平台,例如本科创新计划、开放选修实验等。每学年初,学校都会组织本科生进行创新计划项目的申报,鼓励学生组建创新团队,参与指导老师的科研课题。创新计划项目实施过程中,以学生为课题的负责人和实施主体,开展资料检索、实验方案制定、试样加工及性能测试,最后通过科技论文撰写或专利申请等方式进行项目结题。在项目开展过程中,指导老师只需提出研究的目标,引导学生进行创新。开放选修实验通过教师申报,学生自主参加的方式,使学生参与指导教师的科研项目。在这些实验课程和项目中,绝大多数会涉及到材料力学性能相关的内容。通过该类实验课程的开设和项目的开展,不但能使学生更加熟悉科学研究工作的环节、提高其从事科研的能力,还能显著提升其实践能力和创新能力。

  四  开展探讨式教学

  在发挥教师课堂主导作用的同时,使学生主动参与教学过程,即开展探讨式教学,不但能调动学生的积极性、营造活跃的课堂氛围,而且能培养了学生的创新思维。探讨式教学所涉及内容,可以是老师讲课过程中给出的案例,也可以是上述学生参与过的实验课程和创新项目等。目前,开放选修实验和本科创新计划项目都是在小范围内开展,如开放选修实验一般不超过 6 人,本科创新计划项目一般不超过 8 人。因此,每个学生参与的课题往往不同。探讨式教学可以弥补该不足。在讨论课上,挑选学生对自己所参与课题进行简单阐述,将本课程相关内容制作成课件进行讲解,之后大家讨论。在互相学习之余,可以加深对本门课程实际应用的理解,更重要的是可以从中启迪学生的创新意识。

  五  结语

  在“材料力学性能”课程教学改革过程中,我们深刻地意识到,为培养学生的创新思维,提升其实践能力,必须将理论教学及实验教学内容优化、教学方法改革贯穿于整个教学过程,不断探索、总结,方能使教学改革顺利实施,培养出具备综合实践能力和创新能力的高素质人才。

  参考文献

  [1] 朱斌 , 陈呈频 , 何兴 . 构建大学生创新教育长效机制的思考 [J]. 中国大学教学 ,2006,(1):16-18.

  [2] 章晓波 , 巴志新 , 王章忠 , 蔡璐 . 面向产业转型的应用型本科材料专业人才实践能力培养 [J]. 中国冶金教育 ,2012,(5):47-50.

  [3] 石德珂 , 金志浩 . 材料力学性能 [M]. 西安 : 西安交通大学出版社 ,1998. [4] 刘瑞棠 . 工程材料力学性能 [M]. 哈尔滨 : 哈尔滨工业大学出版社 ,2001.

  [5] 高建明 . 材料力学性能 [M]. 武汉 : 武汉理工大学出版社 ,2004.

  [6] 束德林 . 工程材料力学性能 [M]. 北京 : 机械工业出版社 ,2007.

  [7] 周元华 . 课程案例融合的单片机课程教学改革与实践 [J]. 教育现代化 ,2018,5(17):45-46.

  相关论文推荐:基于人文素养培育的《材料力学》课程思政实践探究

  摘 要:为探究“课程思政”的立体化育人方法,本文以《材料力学》为例,介绍了专业课程教学过程中渗透人文素养的培育实践,其核心是三观教育。

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