《機械工程材料》課程中的知識系統相互聯系體系探討

昌 霞

（重慶理工大學材料科學與工程學院 重慶 400050）

《機械工程材料》是絕大多數理工類大學生必修的一門材料學的基礎課程。主要是由非材料類理工科大學生作為一門材料學方向的入門課程來進行學習。這樣一來，許多同學會暴露出沒有材料類相關知識作為基礎的問題。有些學生甚至中學時期主要學習的是文科方向，對于材料科學的研究方法、基本概念毫無接觸。這就給講授《機械工程材料》課程的教師提出了很高的要求：既要講授清楚課堂上的知識，又要顧及學生的薄弱的基礎。尤其是，《機械工程材料》實際上包含了材料學專業，《材料科學基礎》、《金屬學及熱處理》、《熱加工工藝》、《金屬材料學》、《鑄造工藝學》等多門課程的基礎知識匯總在一起，顯得知識量多而繁雜，許多學生學習起來非常的不適應。

1 對課程體系認識不足而影響學習

有些學生已聽選修課的方式開始進入學習。在學習的過程中，逐漸發現，原來《機械工程材料》有復雜而繁多的內容。于是又匆匆地花大量的時間死記硬背概念和各種理論分析等。此時，學生由于對基本原理的理解不足，概念根本背不過來。一直解決不了理解的問題，最終會耗費很多精力。學習效果卻很差。

這些問題在學習材料凝固-相圖部分表現得尤為明顯。由于第一章材料的力學性能一章的難度適中，而且許多知識與概念在生活中都能夠有對應的接觸，感覺并不難。第二章材料的結構與中學時期的學習內容有相通之處，許多同學在中學時就曾經學習過鍵長、原子間距等知識。有的還曾經計算過晶胞內原子數、致密度等基本內容。但是，當學習進入到第三章材料的凝固-相圖一章內容的學習時，突然發現以往的學習或生活經驗中，均沒有與相圖相關的任何關聯性的知識。而相圖的知識又非常的重要，此時學生卻不一定能夠意識到這部分內容的重要性。

多人當時不太留意，或是當時感覺聽懂了，稍微過幾天突然發現所學內容非常困難，而且無法自己復習明白，造成恐慌，而且很難通過自主學習復習來解決。如果此時不善于詢問教師或周圍成績好的同學，則往往會一直處于不懂的狀態。不僅第三章材料凝固-相圖一章的學習不好，還會影響后面其他章節如鋼鐵材料熱處理部分的學習。為了避免學生中出現大量的上述的情況而影響課程的總體教學成果，任課教師在本次課程開始之前，先介紹一下課程的體系是非常必要的。不僅如此，由于有不少同學由于之前的學習經歷，對于材料學相關的課程毫無經驗，甚至沒有概念，任課教師應該在開始講述的前幾次課時期間，或利用各種平時見面的場合反復強調《機械工程材料》課程的整體性、關聯性，哪些部分比較重要和哪些部分難度較大等，以幫助參加學習的學生快速適應課程思維特點，少走彎路，少造成迷惑。

2 對于《機械工程材料》課程中知識理解深度不夠造成的影響

在課程的不斷講述的過程中，由于學時所限，對于教師某些知識點的講授，學生不可能領悟的太快。有許多概念都是材料學中非常重要的，而一般來講非材料學專業的理工科學生，之前都沒有接觸過類似的概念，教師講授后不一定能夠引起學生的重視；或是學生及時想重視，卻無從知道這些概念除定義本身外，又有什么豐富的內涵。由此一來，使得學生很難在短時間內建立起材料學方面的知識系統。理解不深，只好死記硬背概念，造成學習效率低下，影響學習興趣，最終嚴重影響《機械工程材料》課程的教學效果。

例如在第二章材料的結構一章中，所涉及的位錯的概念就非常的特殊。位錯這一概念是在講解完晶體結構，晶胞、晶面、晶向、點缺陷后以線缺陷的方式和多余半原子面的結構首先介紹給學生的。很多學生由于以前沒有相關的學習相關的知識，甚至很多預習了的同學都沒有意識到，位錯概念是一個關系到材料學所有技術科研工程方向的重要概念。它的內涵非常豐富，用處特別多，如：（1）材料的塑性變形；（2）材料的斷裂；（3）材料的強度與硬度等力學性能指標；（4）材料的強化機制如彌散強化細晶強化等；（5）鋼鐵材料在淬火過程中的高密度糾纏位錯馬氏體；（6）材料的冷加工強化、再結晶熱處理等場合，都和位錯的特性密不可分。

其實還有如：（1）位錯的應力場；（2）位錯的合并；（3）位錯的分解；（4）熱處理中位錯密度的變化規律；（5）位錯線在材料表面的露頭等，在《機械工程材料》課程中并不出現的其他材料學知識等。位錯概念牽扯的知識體系如此之多，學習《機械工程材料》課程的非專業的理工科學生，即使是教師提前打好招呼，也很難做到具有廣泛知識面的預習或復習。這就對于講授《機械工程材料》課程的教師提出了更高的要求：既要保證課程中其他內容的講解，不能讓這類重要無比的概念，擠占學生太多的精力，保證《機械工程材料》課程本身知識性、知識面知識的深入程度高度平衡；又要適當在這些概念講述的同時加以強調，為學生建立起材料學相關知識體系，構建出整體大局觀和脈絡網。以利于學生的后續學習和工作生活中對材料科學方面的認識能力。

具體的講述方法應該是教師先自己預先做好此類概念的所有外延知識網絡，然后刪掉那些明顯超過《機械工程材料》課程大綱中知識體系所包含的內容，只保留最重要聯系性最強的那些知識點。再將這些知識點做一些劃分，一般來講幾個知識點會有一個較佳的講解順序，他們互相之間也可以采用一個合適的脈絡進行關聯。之后可以按照重要性排序，有時候可以按照文中講解的順序進行排序，有時候可以按照學生可能感興趣的程度進行排序。最后還應在搜集各種素材，包括生產、生活中的實例、錄像、圖片等等，力求廣泛、全面準確深入、快速省時、符合邏輯地給學生講解清楚。

總之，通過重要概念對學生建立起系統關聯的材料學知識體系也是非常重要的，但要注意深入性和廣泛性的結合，并且不能造成對正常學時的過度擠壓。

3 學生學習習慣不足而影響體系構建

當前，普通高校的大學生在學習習慣，甚至是學習態度上都有不少不足之處，這些不足之處也是造成《機械工程材料》課程教學效果不佳的重要因素。例如，絕大多數普通本科學生沒有記課堂筆記的習慣，一般來講，只要是經歷過高中階段學習的學生，其實都是會記錄課堂重點內容，并形成課堂筆記的。到了大學階段，為什么絕大多數的學生又不去記錄了呢？原因主要有以下幾個方面。

第一是大學階段課程講述的速度很快，這與中學階段不同，中學階段的每一個知識點中的內容老師都是反復講授，在黑板上寫明，多數還會舉出例題板書等解題過程，有預習講述復習等過程。每節課的知識點就那么幾個，非常容易進行記錄，而大學階段的課程往往知識量巨大，每節課的內容很多寫不過來。還多采用PPT講述，有圖、有表格，甚至有錄像。確實對于課堂筆記的記錄提出了更高的要求，很多學生由于不適應逐漸變成了不去記錄。

第二是中學的課程種類相對較少，重要的科目往往也就有幾門到十幾門。在中學階段老師手把手的指導下，學生普遍知道該怎樣記錄各科筆記，大多數中學生有班主任的嚴格緊盯的指導，甚至檢查，堅持記錄課堂筆記一般不成問題。而大學階段的老師一般不會主動介入檢查學生的課堂筆記工作。不僅如此，大學中的課程科目種類繁多，有好幾十門不同種類側重的科目，有的側重于畫圖，有的側重于計算，有的側重于邏輯推導，有的側重于知識原理，有的側重于記憶，這也從客觀上加重了對于課堂筆記記錄的靈活性熟練性和速度性的要求。課堂上根本無法記錄出良好的課堂筆記必須輔以課后的整理而絕大多數學生又沒有整理筆記的習慣這也會造成筆記的不完善，久而久之許多學生放棄了記錄課堂筆記這一良好的學習習慣。

第三是大學生的心理和學習態度方面。許多學生在中學時候刻苦努力，為的就是考上心目中良好的大學。而真的進入到大學之后失去了更高的追求，對于未來的計劃就僅限于保證順利畢業和畢業時能夠找到一份不錯的工作了。這種心態直接導致了許多學生在學習各項專業課的時候，主要的想法是保證及格通過考試，而不是努力學得更好探究知識，豐富頭腦了。內心的標準從學得更好，降低到及格就行，在這種心理狀態的驅使下，記錄和整理課堂筆記預習等需要較強的主觀能動性的學習方法，必然會被許多學生所逐漸放棄。

以上這些從不同的方面共同導致了記錄課堂筆記預習課堂知識等良好的學習方法，逐漸沒有人堅持。對于《機械工程材料》這種需要整體學習、并且與生產生活聯系廣泛的專業課程，教學效果的影響是非常大的。

這個矛盾在專業課程教師日常的教學工作中是很難解決的，解決這一矛盾，需要學校層面下大力氣糾正校風學風以及師德師風。在專業課程教學工作中，教師可以靈活處理這一問題。一個解決的辦法是直接將每個章節的要點整理出來，做成文檔，發給學生打印出來備用。這一方法有利也有弊。好處是方便了學生，他們可以直接得到一本類似于學生筆記的課程記錄。壞處是有了這本課程要點記錄，真正自己動手去記錄課堂筆記的學生就更少了，甚至有人會在最后考前復習的時候，不看教材，只是翻閱背誦老師所給的課程要點記錄，形成了依賴性。

一般來說，由于《機械工程材料》課程所具有的系統性與連續性的特征非常明顯，熱門課程實際上是材料學。大學科好幾門專業課程中有機的匯總和綜合。學生如果只是死記硬背一下，老師發給的課程要點記錄是絕對不夠的。這樣做的學生幾乎注定會不及格，但是在具體教學操作中卻非常難以禁止，教學效果并不是很好。

另一個解決的方法，是給學生們推薦相關的教學輔導書。由于《機械工程材料》學習者和開課單位都非常多，已經有多個版本的相關輔導書出版了。任課教師可以將較好的輔導書推薦給學生，但不一定能有太多人購買，而且仍然存在前面所述（教師直接發給學生課程要點記錄供參考）方法的不足之處。綜合考量，結合長期的教學經驗，可以允許學生在課本上做記錄的方式來代替課堂筆記，在實際的課堂教學中可以起到一定的教學效果。

4 總結

《機械工程材料》課程講述的過程中，要根據本門課程知識相互關聯，系統性。整體性強的特點。注意前后聯系。重要程度聯系。課時量之間的聯系。精益求精地進行課堂教學。

同時還要系統性的注意所講述的對象選課學生的知識基礎學習能力。學習態度等具體情況，隨時調整自身的教學狀態和對學生的具體要求，力求達到最佳的教學效果。