導(dǎo)語：新工科建設(shè)背景材料失效分析教學(xué)方法一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：在新工科建設(shè)背景下，為充分發(fā)揮專業(yè)認(rèn)證的積極作用，結(jié)合“材料失效分析”現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)和評(píng)價(jià)體系，從探尋與激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、科研能力和創(chuàng)新能力出發(fā)，在教學(xué)改革目的、教學(xué)改革內(nèi)容和教學(xué)改革方法等方面對(duì)“材料失效分析”課程進(jìn)行改革嘗試和思考。

關(guān)鍵詞：新工科；“材料失效分析”；教學(xué)改革；教學(xué)思考

“新工科”建設(shè)是基于國家戰(zhàn)略發(fā)展需求的高等教育改革方向，強(qiáng)調(diào)對(duì)傳統(tǒng)工科專業(yè)的升級(jí)改造，注重人才的全面發(fā)展和學(xué)科的交叉融合[1]。成都理工大學(xué)材料科學(xué)與工程本科專業(yè)作為得到中國工程教育認(rèn)證的專業(yè)，為更好培養(yǎng)滿足工程教育認(rèn)證目標(biāo)的專業(yè)工程技術(shù)人才，積極推動(dòng)專業(yè)學(xué)科順應(yīng)教育現(xiàn)代化的潮流，應(yīng)該對(duì)專業(yè)內(nèi)各主要學(xué)科進(jìn)行系統(tǒng)、持續(xù)地教學(xué)改革思考和建設(shè)[2-3]?！安牧鲜Х治觥笔浅啥祭砉ご髮W(xué)材料科學(xué)與工程本科專業(yè)金屬方向的一門必修課程，是一門不斷發(fā)展、多學(xué)科交叉的綜合性學(xué)科，在對(duì)基礎(chǔ)材料的制備、新材料的設(shè)計(jì)研發(fā)、安全生產(chǎn)培訓(xùn)、事件預(yù)防預(yù)測、事故責(zé)任認(rèn)定等方面有著重要的科學(xué)意義和社會(huì)效益。該課程共2學(xué)分，32學(xué)時(shí)。在先修完“材料科學(xué)基礎(chǔ)”“材料工程基礎(chǔ)”“材料物理性能”“材料力學(xué)性能”“材料測試技術(shù)與研究方法”共5門課程后，該課程在大三第二學(xué)期開課。課程支撐了2個(gè)畢業(yè)要求，分別是指標(biāo)點(diǎn)2-3，即能夠應(yīng)用文獻(xiàn)研究和專業(yè)知識(shí)綜合分析復(fù)雜工程問題和指標(biāo)點(diǎn)4-2，即能夠基于專業(yè)知識(shí)，針對(duì)材料設(shè)計(jì)與制備、材料應(yīng)用過程中的復(fù)雜工程問題，選擇合適的研究手段和方法。其課程的教學(xué)目標(biāo)是通過講授機(jī)械零件常見的失效形式、失效原因及失效分析的思維方法和技術(shù)，使學(xué)生掌握失效分析的基本知識(shí)，掌握應(yīng)用文獻(xiàn)研究和專業(yè)知識(shí)綜合分析與判斷失效形式、失效原因，并能夠基于專業(yè)知識(shí)，選擇合適的研究手段和方法，分析解決材料失效復(fù)雜工程問題和提出預(yù)防措施的初步能力。本文以“材料失效分析”這門課程為例，根據(jù)目前教學(xué)現(xiàn)狀與存在的問題，從教學(xué)改革目的、教學(xué)改革內(nèi)容以及教學(xué)改革方法等方面進(jìn)行了思考[4]。

1“材料失效分析”教學(xué)現(xiàn)狀與存在的問題

“材料失效分析”又被稱為“金屬界的福爾摩斯”，它是經(jīng)過觀察失效現(xiàn)象，根據(jù)失效模式，通過分析和驗(yàn)證，模擬重現(xiàn)失效現(xiàn)象，找出失效原因，挖掘失效機(jī)理的過程。所以“材料失效分析”的學(xué)習(xí)不只是單純的理論學(xué)習(xí)，更應(yīng)注重實(shí)際案例的解剖分析。然而長期以來，相當(dāng)多高職院校在處理教學(xué)三要素（學(xué)生、教師、教學(xué)內(nèi)容）的相互關(guān)系時(shí)主次不夠明確。課堂作為學(xué)習(xí)場所應(yīng)，是激起大腦風(fēng)暴的地方，而實(shí)際中的課堂大多沉默寂靜，不夠活躍，教師過分強(qiáng)調(diào)自己在課堂上的主導(dǎo)作用，而作為課堂教學(xué)主體的學(xué)生往往不能被足夠重視，教師與學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容缺乏有效交流；知識(shí)的傳授往往局限于教材和教學(xué)課件，極少有配套試驗(yàn)和現(xiàn)實(shí)分析案例，使學(xué)生缺少對(duì)這門課程的感性認(rèn)識(shí)，不益于學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的直觀了解，也不益于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。更為重要的一點(diǎn)，高等教育在很大程度上強(qiáng)調(diào)自由學(xué)習(xí)與生活，這里的自由本應(yīng)指氛圍自由、思想發(fā)展、敢于批判、超越的一種學(xué)習(xí)生活狀態(tài)，而相當(dāng)一部分學(xué)生實(shí)際表現(xiàn)出的“自由”是行為自由、身體放松的一種享樂狀態(tài)。究其原因可能是這些學(xué)生在高考前的學(xué)習(xí)生活中接受教師管束、家長監(jiān)督，久而久之自身不具備學(xué)業(yè)規(guī)劃和自主學(xué)習(xí)能力。而傳統(tǒng)的考核制度僅限于對(duì)一些教材知識(shí)的考核，教師講解和劃定考試范圍，給了學(xué)生臨時(shí)抱佛腳的機(jī)會(huì)，學(xué)生更關(guān)注的是考試能否通過而不是掌握知識(shí)的程度，不能體現(xiàn)出教學(xué)效果。這些既存問題包括但不限于“材料失效分析”這門課程。在“新工科”建設(shè)背景下，為了符合國內(nèi)高等教育不斷提升人才培養(yǎng)目標(biāo)要求，結(jié)合智慧教育時(shí)代下不斷涌現(xiàn)的新技術(shù)，從本?，F(xiàn)有教學(xué)條件出發(fā)，積極探索專業(yè)學(xué)科教學(xué)改革新出路[5-6]。

2教學(xué)改革的目標(biāo)

教學(xué)目標(biāo)是教學(xué)過程不可或缺的組成部分，體現(xiàn)了教學(xué)單位的育人理念。教學(xué)目標(biāo)包括3個(gè)維度，分別是知識(shí)與技能目標(biāo)，即“什么是值得學(xué)習(xí)的”或關(guān)于“是什么”的目標(biāo)；過程與方法目標(biāo)，即關(guān)于“怎樣習(xí)得特定的知識(shí)與技能”的目標(biāo)；意義與價(jià)值目標(biāo)，即“通過此過程習(xí)得特定的知識(shí)與技能對(duì)學(xué)生有何意義”的目標(biāo)。根據(jù)“新工科”建設(shè)背景的要求，明確教學(xué)主體，以學(xué)生為中心，以培養(yǎng)綜合創(chuàng)新型人才為目的，結(jié)合本?，F(xiàn)有教學(xué)條件和學(xué)生基礎(chǔ)素養(yǎng)，制定了以下三維目標(biāo)：①知識(shí)與技能目標(biāo)。讓學(xué)生在熟練掌握“材料失效與分析”課程知識(shí)的同時(shí)能夠?qū)κХ治霎a(chǎn)生濃厚的興趣，并能達(dá)到一定的現(xiàn)實(shí)運(yùn)用水平。②過程與方法目標(biāo)。以課后實(shí)踐分析作業(yè)為例，通過小組研究討論，收集、共享信息，培養(yǎng)學(xué)生的信息搜集能力和解決問題能力，即在課堂學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，通過查詢學(xué)校圖書館資源、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和專業(yè)書籍等途徑完成對(duì)知識(shí)框架的梳理。③意義與價(jià)值目標(biāo)。通過教師講解、興趣引導(dǎo)、小組合作、具體問題考核等方式，培養(yǎng)學(xué)生誠實(shí)守信、積極探索、互幫互助、敢于挑戰(zhàn)的精神。

3改革教學(xué)內(nèi)容

目前，成都理工大學(xué)材料科學(xué)與工程本科專業(yè)金屬方向”材料失效分析“課程采用的主要教材是由哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社出版、劉瑞堂主編的《機(jī)械零件失效分析與實(shí)例》一書，補(bǔ)充教材為由北京機(jī)械工業(yè)出版社出版、孫智主編的《失效分析基礎(chǔ)與運(yùn)用（第二版）》一書和由機(jī)械工業(yè)出版社出版、胡美些主編的《金屬材料失效分析基礎(chǔ)與應(yīng)用》一書。其中，主要教材的教學(xué)內(nèi)容包括失效與失效學(xué)的背景、意義，機(jī)械零件失效形式及診斷，材料零件失效原因概述，常見失效形式及特征和診斷，失效分析的思路與方法，裂紋與斷口分析，材料、設(shè)計(jì)、工藝等因素引起的失效等。教材通過失效分析的基本知識(shí)和常見失效形式的規(guī)律、失效判據(jù)及診斷技術(shù)，失效分析的思路和處理問題的程序、方法及裂紋斷口和材料冶金因素的影響，系統(tǒng)地介紹了機(jī)械零件的各種失效形式、失效原因及失效分析的思維方法和技術(shù)。不足之處是書中雖有大量的理論知識(shí)和描圖實(shí)例講解，但是缺少真實(shí)圖例，使學(xué)生對(duì)具體實(shí)例的分析缺少直觀的認(rèn)識(shí)。同時(shí)注意到，本課程共32學(xué)時(shí)的理論課程，實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)時(shí)為0，這就意味著學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的認(rèn)知完全依賴于教材，這樣很難達(dá)到對(duì)知識(shí)的理解，更不用說運(yùn)用復(fù)雜工程問題和提出解決方案。再者，本教材內(nèi)容共有8個(gè)章節(jié)，分配在32學(xué)時(shí)完成教學(xué)，則每個(gè)章節(jié)只有4學(xué)時(shí)的教學(xué)時(shí)間，前面提到失效分析是一門交叉性的綜合類學(xué)科，涉及到的理論知識(shí)多且雜，教師很難在這么短的時(shí)間內(nèi)將教學(xué)內(nèi)容講解得細(xì)致完備，學(xué)生也很難將抽象的理論知識(shí)學(xué)習(xí)透徹。根據(jù)以上幾點(diǎn)，提出如下教學(xué)內(nèi)容思路：①側(cè)重點(diǎn)?！安牧鲜Х治觥本C合性較強(qiáng)，需要大量的理論知識(shí)提供支撐，且教材內(nèi)容繁雜，理解記憶難度較大。教學(xué)過程中應(yīng)適當(dāng)刪減部分教學(xué)內(nèi)容，突出側(cè)重點(diǎn)，由易到難、由淺入深講解，讓學(xué)生深刻理解失效分析的基礎(chǔ)理論知識(shí)，分析思路與方法。②做實(shí)操。實(shí)驗(yàn)是一種直觀的教學(xué)手段，通過實(shí)踐操作可以幫助學(xué)生理解理論知識(shí)。相對(duì)于枯燥、抽象的理論知識(shí)，它可以使學(xué)生更輕易地掌握教學(xué)內(nèi)容。因此擬對(duì)課程內(nèi)容側(cè)重點(diǎn)進(jìn)行改變后，增加8學(xué)時(shí)左右的實(shí)驗(yàn)課程。③加實(shí)例。對(duì)于有些實(shí)驗(yàn)，若現(xiàn)有教學(xué)條件達(dá)不到，可以通過圖像、影視、文印等演示形式向?qū)W生展示一些工程作業(yè)中的實(shí)際案例。

4改革教學(xué)方法

4.1分組討論結(jié)合讀書指導(dǎo)法

該法是一種具體的、綜合性的實(shí)施方法，其內(nèi)在意義是將教學(xué)的理論知識(shí)鏈接到小組任務(wù)中。學(xué)生們分組選題，根據(jù)查閱教師推薦的圖書、期刊、文獻(xiàn)，經(jīng)過組內(nèi)討論研究，最后對(duì)具體問題作出匯報(bào)或講解。例如，學(xué)生分組討論“曲軸疲勞斷裂失效”這一問題，通過對(duì)斷裂失效曲軸的案例圖片的研究，觀察分析斷口宏觀形貌，對(duì)斷裂面做出工圖描述和應(yīng)力分析；查閱資料，找到最初裂紋源，分析失效原因，是材質(zhì)不良還是加工不當(dāng)引起的失效；針對(duì)原因?qū)χ萍龀龈纳铺岚?，如何盡可能避免同一問題再次發(fā)生以及預(yù)防預(yù)測其他問題；最后組內(nèi)選定一名學(xué)生進(jìn)行匯報(bào)。這種教學(xué)方法可以改善傳統(tǒng)講授法教師過分主導(dǎo)課堂教學(xué)的局面，使學(xué)生積極參與到課堂教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)和思考中，將教學(xué)方式從教師主動(dòng)“教”向?qū)W生主動(dòng)“學(xué)”轉(zhuǎn)變。而且這種教學(xué)方法可以鍛煉學(xué)生的學(xué)習(xí)和分析能力，學(xué)生通過完成一系列小組課題，經(jīng)過信息收集、知識(shí)梳理、問題分析等過程，既系統(tǒng)地梳理了知識(shí)體系，又提高了其分析問題、解決問題的能力。

4.2多媒體教學(xué)法

“材料失效分析”是緊密聯(lián)系實(shí)踐的課程。但因現(xiàn)實(shí)教學(xué)條件的限制，學(xué)生沒有直接接觸工程問題的機(jī)會(huì)，所以，多媒體教學(xué)在教學(xué)內(nèi)容的補(bǔ)充方面就顯得尤為重要。值得注意的是，多媒體教學(xué)手段已經(jīng)覆蓋了高校幾乎所有課程，但是如何利用好多媒體進(jìn)行教學(xué)是個(gè)值得仔細(xì)思考的事情。多媒體教學(xué)不是教學(xué)內(nèi)容的平鋪直敘，應(yīng)意識(shí)到形式是服務(wù)于內(nèi)容的，所以教師在制作或選取多媒體課件的時(shí)候應(yīng)當(dāng)考慮課件是否簡明扼要、突出重點(diǎn)；是否能夠引起學(xué)生對(duì)問題的思考，而不是單純進(jìn)行理論知識(shí)陳述；是否能夠圖文搭配合理，字體字號(hào)協(xié)調(diào)；是否過分花哨，使學(xué)生難集中注意力。同時(shí)應(yīng)當(dāng)將板書和多媒體課件結(jié)合起來，合理調(diào)節(jié)教學(xué)節(jié)奏，避免學(xué)生沉迷于課件形式。激勵(lì)學(xué)生積極參與到課件的制作過程和操作過程中，會(huì)極大改善課堂效果，學(xué)生參與意識(shí)空前高漲，對(duì)學(xué)習(xí)到的知識(shí)自然會(huì)記憶深刻。

4.3網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)法

隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)成為人們交流溝通、協(xié)同工作、共享資源的重要平臺(tái)。在2020年新冠疫情爆發(fā)期間，全國范圍內(nèi)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)興起，學(xué)生可以在中國大學(xué)MOOC、超星學(xué)習(xí)通等網(wǎng)絡(luò)教育平臺(tái)搜索到大量免費(fèi)學(xué)習(xí)資源。由于學(xué)生們對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的接受程度不同，有些學(xué)生也不愿意線下請(qǐng)教教師學(xué)生，這就可能導(dǎo)致教學(xué)效果參差不齊，因此教師可以提前上傳教學(xué)課件，學(xué)生可以提前預(yù)習(xí)或課后對(duì)不懂的問題進(jìn)行重點(diǎn)學(xué)習(xí)。充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，既可以節(jié)省搜集學(xué)習(xí)資料的時(shí)間，又可以極大提高師生之間的交流。

5改革考核方式

課程考核是課程教育的重要組成部分，是檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)所學(xué)課程知識(shí)的掌握程度以及運(yùn)用能力的手段，也是衡量教學(xué)效果的標(biāo)準(zhǔn)[7]?？己朔绞椒譃殚]卷、開卷、口試、文獻(xiàn)綜述、調(diào)查報(bào)告等方式方法。一般必修課程的考核方式為“平時(shí)成績+期末成績”的加權(quán)得分，其中期末成績是主要部分；選修課程側(cè)重考察平時(shí)表現(xiàn)，也有“平時(shí)成績+期末成績”的模式，其中平時(shí)成績占比例更高。傳統(tǒng)的考核方式例如“材料失效分析”的閉卷期末考核，由于學(xué)科特性，用于分析的理論知識(shí)偏向記憶性，這就給了學(xué)生考前突擊、臨時(shí)抱佛腳的機(jī)會(huì)，他們只需在期末取得高分?jǐn)?shù)就可以通過考試。而這些短期突擊記憶得來的內(nèi)容，浮于表面，達(dá)不到教學(xué)要求。蔡元培在1917年北大就職演講中說：“平時(shí)則放蕩冶游，考試則熟讀講義，不問學(xué)問之有無，惟爭分?jǐn)?shù)之多寡；試驗(yàn)既終，書籍束之高閣，毫不過問，敷衍三四年，潦草塞責(zé)，文憑到手，即可借此活動(dòng)于社會(huì)，豈非與求學(xué)初衷大相背馳乎？光陰虛度，學(xué)問毫無，是自誤也?！庇纱丝闯觯@種平時(shí)不學(xué)，最后突擊的學(xué)習(xí)方式不是特定時(shí)期的問題，它長期存在于各個(gè)高校的各個(gè)學(xué)科。為了改變或者改善這種局面，真正培養(yǎng)學(xué)生，除了對(duì)教學(xué)內(nèi)容、方法進(jìn)行改革，考核制度的革新也至關(guān)重要。以“材料失效分析”課程為例，根據(jù)學(xué)科特性、教學(xué)現(xiàn)狀以及教學(xué)內(nèi)容、方法改革后的預(yù)期效果，提出如下改革思路：①調(diào)整期末考核內(nèi)容。期末考核應(yīng)重點(diǎn)突出學(xué)生對(duì)于問題的思考，考核內(nèi)容摒棄對(duì)教材內(nèi)容的直述，出題時(shí)緊密結(jié)合實(shí)際問題。②調(diào)整課程考核模式。結(jié)合教學(xué)內(nèi)容、方法改革，適當(dāng)降低期末考核權(quán)重。按照“平時(shí)+小組匯報(bào)+實(shí)驗(yàn)操作+期末考核”模式考核，其中平時(shí)成績包括出勤、課堂問答等，占25%；小組匯報(bào)占20%，實(shí)驗(yàn)操作占25%，期末筆試考核占30%。

6總結(jié)與展望

通過對(duì)“材料失效分析”課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核內(nèi)容的教學(xué)改革，有效提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率、積極性和參與感，也極大提高了教師的教學(xué)效率。但教學(xué)改革是一個(gè)持續(xù)、發(fā)展的過程，在后續(xù)的教學(xué)實(shí)踐中，還要積極發(fā)現(xiàn)問題、提出對(duì)策、解決問題，努力推進(jìn)教學(xué)水平全方位、多層次的發(fā)展。鼓勵(lì)學(xué)生積極參與課題研究和線下實(shí)習(xí)，產(chǎn)研結(jié)合、創(chuàng)新發(fā)展，為培養(yǎng)高素質(zhì)的社會(huì)人才貢獻(xiàn)力量。

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作者：何秦川 賈若男 單位：成都理工大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)院