鄧安強(qiáng)趙瑞紅.寧夏大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 寧夏銀川 7500.寧夏大學(xué)教育學(xué)院 寧夏銀川 7500

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機(jī)械類專業(yè)工程材料課程群組建的構(gòu)思及想法

鄧安強(qiáng)1趙瑞紅2
1.寧夏大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 寧夏銀川 750021
2.寧夏大學(xué)教育學(xué)院 寧夏銀川 750021

摘 要：工程材料是機(jī)械類專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程。分析了工程材料課程的特點，結(jié)合寧夏大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院實際情況，探討了工程材料課程群組建的思路，并提出了學(xué)科鏈這一概念。在此基礎(chǔ)上，對該課程授課老師提出了相應(yīng)的要求。

關(guān)鍵詞：工程材料；課程群；學(xué)科鏈

工程材料是機(jī)械類專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，是一門實際工程應(yīng)用中發(fā)展起來的以實驗和工程應(yīng)用背景為基礎(chǔ)的課程[1]，該課程的原理是材料科學(xué)以及材料工程等相關(guān)知識，而材料科學(xué)的原理又是固體物理、物理化學(xué)等知識點，材料工程的原理涉及傳熱學(xué)、流變學(xué)、材料科學(xué)等知識點，材料工程的工程部分又要和機(jī)械制造等結(jié)合起來。因此，工程材料課程實際上是一門連接科學(xué)和技術(shù)、理論和實踐的橋梁課程，是一門介于理科和工科之間的課程[2]。該課程知識點眾多且較為分散，前后章節(jié)聯(lián)系性不強(qiáng)[3]。本文根據(jù)該課程的實際特點，結(jié)合寧夏大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院的實際情況，分析了在機(jī)械類專業(yè)組建工程材料課程群的相關(guān)情況，并提出了一些新的想法。

1 學(xué)院專業(yè)設(shè)置及主干學(xué)科分析

寧夏大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院目前有五個本科專業(yè)，分別是機(jī)械工程(卓越工程師方向)、機(jī)械工程、過程裝備與控制工程、交通運輸四個本科專業(yè)。這幾個本科專業(yè)主干學(xué)科包括：力學(xué)、機(jī)械工程、控制工程、過程工程、交通運輸?shù)?。從這幾個學(xué)科看，最有可能和工程材料組建課程群的主干學(xué)科應(yīng)該包括力學(xué)、機(jī)械工程和過程工程。因為，力學(xué)學(xué)科是材料性能的表征，機(jī)械工程中的機(jī)械設(shè)計和機(jī)械制造等都離不開材料知識，過程工程中的傳熱、流變等現(xiàn)象與材料工程及其類似，同時過程工程也包括一些物理化學(xué)等知識。因此，從學(xué)院目前實際來看，工程材料課程群的建立是完全可行的。

2 工程材料課程的特點分析

工程材料課程主要包括四大塊，第一大塊應(yīng)是材料的性能，包括力學(xué)性能、物理、化學(xué)和工藝性能。對于機(jī)械類專業(yè)來講，這部分重點是力學(xué)性能，但結(jié)合材料工程和機(jī)械制造實際，材料的工藝性能也應(yīng)該有所了解。第二大塊是材料科學(xué)理論基礎(chǔ)，包括晶體結(jié)構(gòu)、材料凝固、材料變形、鐵碳合金相圖、熱處理、表面工程等知識。第三大塊是具體工程材料知識，包括金屬材料，無機(jī)非金屬材料，有機(jī)高分子材料，復(fù)合材料，功能材料等。第四大塊是選材部分，包括材料的失效分析以及選材等相關(guān)知識。從授課知識點來看，工程材料課程內(nèi)容十分繁雜，需要對材料科學(xué)與工程、機(jī)械工程等學(xué)科很了解的情況下才能完全融會貫通。該課程實際上是材料科學(xué)與工程專業(yè)所有課程的一個縮減版。第一大塊對應(yīng)材料的力學(xué)性能等課程，第二大塊對應(yīng)材料科學(xué)基礎(chǔ)、金屬學(xué)與熱處理、表面工程學(xué)等課程，第三大塊對應(yīng)金屬材料學(xué)等課程，第四大塊對應(yīng)失效分析、材料腐蝕與防護(hù)、工程材料的力學(xué)性能等課程。因此，該課程包含的知識點十分多。

實際情況是，對應(yīng)機(jī)械類專業(yè)來講，又不能把該課程所包含的知識點講解十分詳細(xì)，一是課時有限，二是機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生對材料類課程開設(shè)實在太少，學(xué)生腦海中對材料科學(xué)與工程相關(guān)思想知之甚少，講得太細(xì)，學(xué)生也接受不了。在機(jī)械類專業(yè)講授該課程的時候，很多學(xué)生在聽課的時候就像霧里看花，他們認(rèn)為該課程太抽象，沒有機(jī)械類專業(yè)其他課程那么具體，可以量化，可以計算，而該課程看不見，摸不著。而由于沒有其他材料科學(xué)與工程相關(guān)課程，僅僅靠這一門課，學(xué)生學(xué)的時候就像突然進(jìn)入了另外一個世界，很是迷茫，學(xué)完了也像過眼云煙，有的甚至考試通過了，但是在大四畢業(yè)設(shè)計提問的過程中，對該課程居然沒有一點影響。后續(xù)講機(jī)械設(shè)計、機(jī)械制造等課程的教師往往是機(jī)械專業(yè)出身，他們講課按照機(jī)械學(xué)科來講，設(shè)計材料部分往往輕輕帶過。綜合來看，要想把工程材料課程學(xué)好，必須要在學(xué)生腦海中形成材料科學(xué)與工程相關(guān)思想。而該思想的建立，僅僅靠一個學(xué)期一門課程是不夠的，必須要把該課程的相關(guān)課程形成課程群，要在不同學(xué)期反復(fù)和工程材料相關(guān)知識點串起來，才能把該課程講好。

3 工程材料課程群組建的思路

從整個機(jī)械行業(yè)來看，存在“重整機(jī)，輕零件，重機(jī)械，輕材料”傳統(tǒng)思想。但是，事實上材料學(xué)科和機(jī)械學(xué)科是不分家的。目前，國內(nèi)很多材料科學(xué)與工程學(xué)院是從機(jī)械工程學(xué)院分出來的。因此，在機(jī)械類專業(yè)講好工程材料類課程十分重要。

以學(xué)院機(jī)械工程專業(yè)為例，后續(xù)課程中的機(jī)械設(shè)計選材需要設(shè)計材料知識，比如說材料的力學(xué)性能，機(jī)械設(shè)計中往往是憑照經(jīng)驗選材，實際上工程材料力學(xué)性能不僅僅是通過計算出來，同時要對材料性能變化的機(jī)制要了解。比如，強(qiáng)度不夠，是換材料，還是通過熱處理等手段來改變。這些，沒有扎實的材料知識是做不到的。因此，工程材料-材料力學(xué)-機(jī)械設(shè)計三門課程可以形成材料力學(xué)性能方面的課程群。而機(jī)械制造中的毛坯成形鑄、鍛、焊本身就是材料工程知識，在講解鑄、鍛、焊知識點的時候，不僅僅是講如何成形，比如鑄造，兩箱造型還是三箱造型，這些也很重要，但是鑄造過程中涉及傳熱學(xué)、凝固原理、應(yīng)力場、溫度場的變化等知識則是材料科學(xué)知識。而機(jī)械制造中的熱處理知識則是金屬學(xué)知識的重點內(nèi)容。因此，工程材料同后續(xù)的材料成形和機(jī)械制造可以形成相應(yīng)的課程群。

以學(xué)院過程裝備與控制工程專業(yè)為例，該專業(yè)普通化學(xué)課程，包括晶體學(xué)、化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)等知識點，這實際上結(jié)構(gòu)化學(xué)和物理化學(xué)兩大課程知識點的簡單版。另外一個角度看，該課程實際上是工程材料課程的部分原理知識，因為工程材料的原理來源于固體物理和物理化學(xué)。該專業(yè)還要學(xué)習(xí)過程裝備制造工藝課程，根據(jù)過程裝備實際特點，過程裝備分為動設(shè)備和靜設(shè)備，動設(shè)備主要采取鑄造毛坯成形，再結(jié)合機(jī)械制造加工而成，而靜設(shè)備則主要是通過塑性成形和焊接成形來完成。因此，該課程是工程材料的具體加工部分。所以，在該專業(yè)，可以組成普通化學(xué)-工程材料-材料成形-過程裝備制造與檢測技術(shù)等課程群建設(shè)。

如果從材料和零件的失效分析和服役行為來看，機(jī)械類專業(yè)涉及失效有摩擦磨損、斷裂、腐蝕等，這些失效都是以材料為載體。因此，以材料為載體，各種失效涉及理論知識，如摩擦學(xué)，腐蝕科學(xué)以及力學(xué)為原理，以材料的服役行為為研究主體，這三者之間也就構(gòu)成了相應(yīng)的課程群。事實上，如果把學(xué)科當(dāng)成一個學(xué)科鏈，筆者認(rèn)為，各學(xué)科有以下的學(xué)科鏈。

圖1　學(xué)科鏈

4 工程材料課程群組建對老師的要求

上面，根據(jù)學(xué)院實際情況，初步分析了機(jī)械類專業(yè)工程材料課程群組建的一些想法。那么，對于具體講授該課程群的教師而言，實際上提出了很高的要求。從專業(yè)特點和課程設(shè)置來看。授課教師，應(yīng)從以下幾個方面來完善自己。

(1)加強(qiáng)理論知識，工程材料課程是一門介于理論和實踐之間的課程，其理論知識的重要性不言而喻。因此，授課教師應(yīng)多閱讀相關(guān)書籍，比如，固體物理，各個版本的材料科學(xué)基礎(chǔ)知識，材料工程基礎(chǔ)知識。同時，在機(jī)械學(xué)院，還要對機(jī)械設(shè)計和機(jī)械制造應(yīng)有所了解。

(2)熟悉材料科學(xué)與工程歷史，一個學(xué)科，只有了解其來龍去脈，才能說對該學(xué)科真正了解。目前，已有材料科學(xué)相關(guān)的發(fā)展歷史書籍。同時，材料科學(xué)與物理、化學(xué)等學(xué)科息息相關(guān)，實際上，很多材料科學(xué)的專家本身就是物理學(xué)家、化學(xué)家。這一部分，還是要多讀書。

(3)加強(qiáng)實踐能力。前面講過，該課程理論和實踐都很強(qiáng)。理論知識很重要，但是僅僅了解理論，在機(jī)械類專業(yè)講授此課程是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。在機(jī)械類專業(yè)，老授課教師不了解機(jī)械設(shè)計、機(jī)械制造，不到工廠去實地觀看零件的成形，很難講好這門課程。因此，作為授課老師，應(yīng)在機(jī)械類專業(yè)的人才培養(yǎng)方案環(huán)節(jié)，不斷充實自己的實踐能力。包括，帶畢業(yè)設(shè)計，帶大學(xué)生創(chuàng)新，帶學(xué)生去工工廠實習(xí)等。

(4)應(yīng)相互溝通和學(xué)習(xí)。機(jī)械類專業(yè)俗稱“萬金油”專業(yè)，該專業(yè)老師的學(xué)緣結(jié)構(gòu)十分廣泛。而且機(jī)械類專業(yè)的課程設(shè)置是一環(huán)扣一環(huán)，你這個環(huán)節(jié)不懂，后面的也很難搞清楚。因此，授課老師，應(yīng)在課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、生產(chǎn)實習(xí)等環(huán)節(jié)同學(xué)院其他老師多多交流，這樣才能把工程材料課程與其他課程的銜接理解深入。

5 結(jié)束語

以寧夏大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院專業(yè)設(shè)置和人才培養(yǎng)方案為例，分析了工程材料課程的實際特點，提出了不同專業(yè)組建工程材料課程群的想法，并對授課老師提出了相應(yīng)的要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 邵洋,吳運新,姚可夫.工程材料課程英文教學(xué)實踐[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2013(19):44-46.

[2] 趙瑞紅,鄧安強(qiáng),樊靜波.機(jī)械類專業(yè)“材料科學(xué)與工程”思想的培養(yǎng)[J].廣州化工,2014,42(16):179-181.

[3] 于永泗,齊民.機(jī)械工程材料[M].大連:大連理工大學(xué)出版社,2012.

The Thought of Building the Engineering Material Course Group in Mechanical Major

Deng Anqiang1, Zhao Ruihong2
1. College of Mechanical Engineering,Ningxia University, Yinchuan 750021, China
2. College of Education, Ningxia University, Yinchuan, 750021, China

Abstract:“Engineering materials”is a basic course in mechanical engineering major. In this paper, analyzing the characteristics of "engineering materials". According to the actual situation of mechanical engineering school in Ningxia University, discussing the thought of the construction of engineering materials course group. Proposeing the concept of “Subject chain”. Based on it, putting forward the corresponding requirements of the teaching teacher.

Key words:engineering materials; course group; subject chain

作者簡介：鄧安強(qiáng)，副教授。

收稿日期：2015-07-30