《机械工程材料》课程是高等学校机械类专业的一门主要的技术基础课程,是研究机械工程材料性能及其应用的一门学科.通过该课程的学习,要使学生掌握其中的基础理论知识,从而根据机械零件的使用条件和性能要求,对机械零件进行合理选材,制定加工工艺路线.该课程具有内容多,实践性强等特点,为保证教学质量,安排了与理论课相匹配的实验课程.要求学生在掌握基本理论知识的同时还要掌握科学的研究方法,所以实验教学也是一个重要环节.但是目前开设的实验存在一些问题,比如:各实验单一独立,学生很难对实验的作用和各实验的联系有一个全面的了解,因此,为了适应新形势的发展实验教学工作需要进行一些改革.
1、《机械工程材料》实验的现状及存在的问题.
现在《机械工程材料》实验一般开设有:金相试样的制备;铁碳合金平衡组织观察与分析;钢的热处理组织观察;金属材料硬度测量等实验项目,所采用的实验设备一般有:金相试样抛光机,金相试样预磨机,金相切割机,金相镶嵌机,金相显微镜,热处理实验的电阻加热炉及布洛维硬度计等实验设备.这四个实验项目所需的试样均不相同,如表 1 所示.
目前,实验过程中出现以下几方面的问题:
(1)学生的操作机会少,缺少由浅入深地科学实验能力的全面锻炼.
(2)因课堂时间限制,学生没有时间掌握实验设备的操作方法,造成学生不能单独正确地对设备进行操作.
(3)学生课前没有预习实验内容,进入实验室不知道要做什么,如何动手.
(4)对实验的内容与生产实际联系不起来,觉得实验无意义,缺乏实验兴趣.
(5)实验前试样的准备工作未开放,学生不知道实验所需试样是如何获取的.
(6)上述均为基础常规型实验,缺少综合性实验项目.
2 、实验教学改革的措施.
高校实验教学工作是高校教学工作的重要组成部分,是培养学生具有实践能力的方法之一,因此针对以上实验过程中出现的问题,探索新形势的实验教学措施,培养学生的动手能力和创新能力,为今后顺利走上工作岗位打下良好的基础.下面仅就采取的措施进行分析:
2.1 、以往实验时,学生进入实验室不能独立操作实验设备,主要是一部分学生没有预习实验内容,另一部分学生即便预习了,也只是按照实验指导教材的内容进行学习,对实验设备的使用不了解,到操作设备时还是不知所措.针对这种情况,可开放实验室,学生可根据自己的时间,进入实验室进行预习,其主要目的是让学生了解与掌握实验设备的原理及构造,初步掌握设备的操作步骤.
2.2 实验前试样的准备工作,一般在做这些常规实验之前老师都已经将各种试样准备好了,有的试样是直接采购的,有的是老师自己制作的,学生做实验时可直接使用这些进行试样的制备,观察其显微镜下的平衡组织,热处理之后的组织及硬度的测量.这样学生就不能学到获得这些试样的热处理方法,造成学习效果不佳.因此,我认为应该将实验前试样的准备工作开放并纳入到实验预习阶段中,让学生来制作这些试样,如做铁碳合金平衡组织观察实验时,可以给学生提供各钢种的原材料,以及必要的设备,如:金相切割机、电阻加热炉等,学生可用金相切割机将试样切割成小段,然后放入电阻加热炉中加热到需要温度,缓慢冷却后,再对试样进行磨制、抛光、浸蚀等制备工作和在显微镜下观察组织,做钢的热处理组织观察和金属材料硬度测量时,也可采取同样的步骤,只是采用的冷却方式和冷却介质不同.这样学生通过亲自动手制作这些实验所需的试样,可以提高动手能力,掌握热处理的方法,能更深刻的理解热处理工艺对金属材料内部的组织结构及材料的宏观性能的影响,也提高了他们实践动手能力.
2.3 、积极开设设计性实验.以上都是一些常规基础型实验,教师可开设一些设计型实验将知识贯穿联系起来,提高学生的学习兴趣.机械专业的学生一般会安排减速机课程设计、车床铣床刨床的实训课程,我们可以将这些单一的课程联系起来,选取其中某一个零件来进行设计,加工及后处理,让学生对零件的机械设计过程有一个全面的认识,比如:学生在做减速机课程设计时,由教师提出减速机的工作参数,学生根据这些参数首先进行计算,然后确定各零件(齿轮,轴)的外形尺寸、零件的选材以及零件的硬度和粗糙度,最终设计出符合要求的一整台减速机的图纸.学生进行车床铣床刨床的实训课程时,由于学习的侧重点不一样,车床铣床刨床的实训课程侧重于学生对车床铣床刨床的操作,提高学生的动手能力,对加工零件的精度、粗糙度、硬度等要求并不高,因此我们可以将工程实训加工与材料热处理实验结合起来,达到零件的加工要求.如:学生可选取自己在减速机课程设计中的传动轴图纸进行加工,首先确定加工工艺路线,在实训中心粗车外形尺寸,然后到实验室进行热处理,为要达到零件所需硬度,学生必须根据硬度要求自己决定热处理工艺的实验步骤和实验方案,在实验中必须特别注意“淬火”的加热温度,冷却介质的选择,“回火”温度的选择等等.在整个过程中,学生按照图纸上的要求从编制实验方案---拟定实验步骤---操作实验设备,获取实验数据---结果分析都由学生独立完成.热处理加工完成后再到实训中心进行半精车、精车、铣键槽、磨削加工直至达到零件所有加工要求.这一过程涉及了《机械工程材料》、《机械制造基础》、《机械制造装备》、《机械制造工艺》等多门专业课程,学生在此过程中综合运用所学的知识和所掌握的实验原理来完成一个具体零件从图纸的设计到机加工到热处理的整个过程,通过这种理论设计、工程实训和实验相结合的“实验”,学生的工程实践能力一定会得到突飞猛进的进步.这种设计性实验的开设需要学校的多方支持,才能优化组合学校资源,为培养高素质的人才提供有力的保障,切实地为提高实践教学质量服务.
结束语.
综合性、设计性实验是进行实验教学内容更新和提高实验质量的重要途径,为了更好地贯彻执行教育部关于高等学校“增加综合性和创新性实验”的精神,在《机械工程材料》的实践教学中我们不断整合实验教学内容,在现有的实验教学条件下,巩固常规性实验、完善切实可行的综合性实验、努力开设更多的设计性实验来提高学生的积极性.在实验教学中给学生足够的空间发挥自主性,培养他们的动手能力,综合分析问题和独立解决问题的能力和探索创新能力,最终提高本课程理论教学和实验教学的质量.
参考文献:
[1]肖宏滨,王长生,王顺兴《.机械工程材料学》综合实验教学改革[J].实验室教学,2006.
[2]赵汉雨,王栋,李云东《.机械工程材料》实验教学改革研究[J].科技创新报,2010.
[3]郑瑞利《.机械工程材料》实验教学改革初探[J].机械管理开发,2012(6).
