本科生金属材料及热处理课程教学工作探索.PDF

本科生金属材料及热处理课程教学工作探索 北京科技大学材料科学与工程学院，北京 100083 曾燕屏 刘国权 强文江 摘要：“金属材料及热处理”是材料专业本科阶段的重要课程。北京科技大学材 料专业的该课程教学工作，以必修课的方式设置在大学四年级上学期，其中包含 了具有一定综合性要求的实验。该课程不仅要把重要的工程材料介绍给学生，更 重要的是要把材料研究的基本思路和方法传授给学生。就金属结构材料而言，通 过一些典型合金材料的介绍，使学生逐渐熟悉并掌握综合运用热处理和合金化两 种方法改善材料性能的思路，培养学生综合运用所学理论知识和实验技术独立分 析和解决实际问题的能力。围绕这种指导思想，对课堂教学和实验方法进行了一 些改革探索。 关键词：工程材料，教学指导思想，教学方法 随着现代社会的高速发展，对材料性能不断提出新的要求，新型工程材料不 断涌现，材料学科迅速发展，材料在推动现代社会发展方面的作用越来越显著， 现代社会对材料人才的要求也在不断地更新。为适应社会的需求，各高等院校在 材料学科人才的培养上进行了各种改革，措施之一就是拓宽专业口径，提高所培 养人才的适应能力[1, 2] 。体现在工程材料学的教学内容上，就是材料的类别全面 铺开，内容涵盖了金属、无机非金属、高分子、复合材料等各类材料[3~6] 。而从 该课程教学时间的安排看，大致可以分为两类：一类是在本科低年级设置“材料 科学与工程导论”、“材料概论”等课程，另一类是在本科高年级设置“工程材料 学”课程，分为必修和选修两种方式，或者兼有这两种方式。由于学生专业基础 知识的差别，这两类设置方式下课程的教学目标相差明显。前者教学的目的往往 是为了使新生尽早地了解自己所学的专业、对其建立感性认识，故课程侧重于简 单介绍各大类材料；而后者在普遍性介绍典型工程材料的同时，更注重对材料学 科中材料性能－微观组织－成分及工艺之间基本关系的分析，故教学的指导思想 和方式有别于前者。北京科技大学在大学四年级上学期设置的“金属材料及热处 1 理”必修课程就属于后一类。笔者认为，该课程的教学工作仅仅定位于对各类工 程材料进行介绍是不妥当的，下面就我们对“金属材料及热处理”课程教学工作 的指导思想和为此开展的一些具体工作做一简单介绍。 1. 课程内容及教学方法 以“金属材料及热处理”必修形式设置在本科第七学期的工程材料学课程， 可以说是材料专业的“终极”专业课程，在该课程中让学生了解材料专业技术人 员的实际工作任务是非常必要的。无需质疑，这样的课程担负着介绍典型工程材 料的任务。更全面地讲，介绍的内容应包含工程上应用量大的“支柱”类材料、 正逐步走向工程应用的材料，以及一些仍处于研究阶段、但发展前景非常看好的 新材料。但是，问题在于：工程材料的类别非常繁多，无论如何都无法全面地介 绍给学生。翻开任何一本介绍工程材料的教材，如《材料学》、《金属材料学》， 哪怕是《材料概论》之类的书，都立即会清楚地看到这一点，更不用说去翻看《工 程材料大典》这样的专著乃至各种材料手册了。如果想仅仅利用“工程材料学” 课程来全面介绍材料，那么面对这么多的材料，是很难进行“合理”的取舍的。 事实上，也没有谁会尝试着向学生全面地介绍所有的工程材料，因为那样的教学 效果肯定是非常糟糕的，不仅学生很难接受，而且教师也讲不好。 为此，我们从另一角度对该课程进行了处理：教学目标更加注重培养学生应 用已学专业知识来分析未知问题以及把所学的专业知识滚动起来，融会贯通的能 力，因此在教学内容上仅仅选择了一些典型工程材料作为实现上述教学目标的具 体实例进行讲解。为了得到较好的教学效果，在选取典型工程材料时，应该选取 教师熟悉的，并且可以与各个学校的历史积累和特色结合起来的材料。一味地追 求材料类别的全面，未必是一种好的选择。因为各大类材料之间，存在着方方面 面的差别，不仅仅是性能特点的差别，处理问题的基础、甚至解决问题的主要途 径和方法都存在着差别。教师的成长经历决定了其自身往往并没有均衡地了解、 掌握各类工程材料，学生往往也不具备非常均衡的基础，因此，对于高年级的大 学生，在他们走向工作岗位之前，与其让他们仅了解各类材料的皮毛，还不如让 他们对某些材料有透彻的了解，从中学会、领悟出处理问题的思路和方法。故此， 在某一大类材料中选择出一些材料作为工程材料学的教学内容，实际效果很可能