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摘要:结合中等职业教育学生的实际情况,对工程材料教材做适当调整,是学生能够更好的学习和接受。对此,建议做以下调整:增加非金属材料比重;将材料微观理论部分介绍放到教材后部或穿插在具体材料的介绍之中;增加新的热处理工艺介绍;增加材料表面处理方面的知识;将部分使用较少的工艺减小篇幅,对部分过时的工艺酌情去除。
关键词:工程材料 新材料 材料史 表面工程
一.工程材料发展现状
随着现代工业的发展,人们对设备性能的要求不断提高,迫使材料性能不断提高,新材料不断出现和应用,因此教材也要不断更新,才能适应时代的发展,才能更好服务学生。
为了对工程材料课程的教学现状进行分析,2013年3月,笔者在本市的两所中等职业学校进行了问卷调查。问卷随机调查了61名学生,其中有53名学生认为理论部分理解难度很大,45名学生认为实用性不强,有23名学生认为该课程学习后,对专业帮助不大或不明显。
二.主要问题和解决方案探讨
1.教材的主体内容形式的改进。在内容的介绍上,以应用为基础,以介绍具体的材料或典型材料为主,注重其实用性,在此基础上介绍其性能等参数等。
目前所使用教材多数以理论为主,这种内容上的安排有他的优点,如条理性强等。但是,对于中职学生来说,理解难度较大,实用性不强等。如果将其形式做适当调整,应该更适合中职学生,使用性也更强。例如在介绍铁碳合金时,把常用的铁碳合金材料做较详细的介绍,如45钢、Q235、T8钢、W18Cr4V等,在学生认识一定量的材料之后,再涉及材料的微观理论知识。
2.在内容的安排顺序。目前多数教材通常把理论部分放在教材前面,以全国中等职业技术学校机械类通用教材的《金属材料与热处理》为例,其内容安排如下:
金属的结构与结晶,金属材料的性能,铁碳合金,钢的热处理,合金钢,铸铁,有色金属,非金属材料。
该教材把金属的结构、结晶等知识放在前面介绍。如果从学生的接受能力考虑,把内容的顺序安排做一定排列组合调整,可能会收到意想不到效果。如把晶体结构理论及热处理等,难度较大的内容,穿插在具体材料的介绍中,或者放到课本后部介绍。
关于材料的晶体结构理论部分,较难理解。如果在课程一开始先介绍,学生理解难度很大,即使大学本、专科学生,在学习时也容易产生困惑,一定程度上降低了学生的学习热情。笔者在学习期间,同学之中有不少类似的反映。对中职学生来说,文化基础较低,对分子理论方面知识的理解,难度自然会更大。
如果在课程开始和主要部分,介绍材料的应用、性能等内容,学生不仅易于理解,也会认可教材的实用性,从而提高学习的热情。在熟悉和掌握一定量的材料性能和应用的基础上,再辅以适当的理论知识,不仅学生易于理解,同时也会加深学生对已知材料的掌握程度。
3.新材料不断出现和应用,对教材内容应不断的更新应不断将最新的材料引进到教材中去。尤其是非金属材料,近年来发张迅速。
目前,制造业飞速发展,生产效率不断提高,要求设备的运转速度、运行频率相应大幅度提高。在这种情况下,新材料不断出现、更替,以前没有的或者不常用的材料,可能变成常用材料。有些过去的常用的材料,可能很快被淘汰。作为教材,应该不断更新涉及到的材料,力求把市场上应用最频繁的、最常见的、最新的材料整理出来,作为范例介绍给学生,而且每1—2年更新一次。同时,注意把日用品、家电设备等零件的材料作为介绍重点,增大学生对材料的接触面,这在一定程度上也能提高学生对知识的掌握。
4.适当增加表面处理部分的内容
在教材中介绍表面处理的相关知识。近年来表面处理技术的应用越来越多,应用面越来越广,学生进入企业后,多数会很快接触到这些方面的工作。目前多数零件在使用前都要经过表面处理。零件的主要原材料是铁合金类材料,通常要经过镀镍、镀锌、镀铬等处理,有的要进过发蓝、发黑以及磷化等等;铝合金要进行氧化处理等。在沿海工业城市,随着制造业的高速发展,设备对零部件的表面质量、防锈性能及美观性的要求越来越高,表面工程技术这个行业也日益兴盛。有一部分学生很可能以后从事表面工程这个行业的工作。因此,给学生适当增加这方面的知识是很必要的。
5.增加对国外材料相关内容的介绍,如材料的编号等。
近年来由于国内外技术交流不断加深等等原因,在现代企业中,使用国外材料材料越来越多,尤其是沿海企业。在企业里,某些情况下需要涉及到国外材料,如45号钢,各国对45号钢的牌号表示有的相近,有的差别比较大。在不了解的情况下,初次接触难免产生困惑。
中国 45 美国 1045/ 德国 C45(1.0503)/
国际 IC45e/ 英国 060A47/ 日本 S45C
可以在教材中安排小篇幅对这方面的内容作简要介绍,列举典型例子,将常用国内外钢材牌号对照表作为教材附录内容等。能够使学生尽早对相关知识有一个初步了解,为引导学生接触国外材料技术开启一个窗口。
6.增强课程的文化性、趣味性、启发性。
1954年,有一位法国工程师名叫马克·格雷瓜尔(Marc Gregoire),他的妻子柯莱特(Colette)突发奇想,将丈夫用来涂在钓鱼线上防止打结的不粘材料特氟龙(Teflon)用在煎锅上,结果出乎意料的好。这就是“不粘锅”的诞生。
在教材中增加一些经典材料的产生故事、发展历史等。比如橡胶的出现,让学生认识美国伟大的发明家----查尔斯·固特异和他的发明史,传承查尔斯.固特异在技术上的知识,更重要的是继承和发扬了查尔斯.固特异在逆境中不断探索的精神。又如高压锅内壁涂料的发明与应用史......
同时在教材中也可以介绍一些当代材料科学家和一些当今世界著名的材料生产企业,如美国的杜邦公司等。通过这些故事、简介等,可以增加学生的学习兴趣,活跃学生思维,起到启发学生智慧的效果。
三.目前教材现状、内容结构等
随着高科技的发展,材料发展目前主要表现在以下几个方面:复合材料是结构材料发展的重点,其中主要包括树脂基高强度、高模量纤维复合材料,金属基复合材料,陶瓷基复合材料及碳碳基复合材料等;功能材料与器件相结合,并趋于小型化与多功能化;开发低维材料;低维材料具有体材料不具备的性质;信息功能材料增加品种、提高性能。这里主要是指半导体、激光、红外、光电子、液晶、敏感及磁性材料等;高温超导材料将会继续得到重视及其产业化;生物材料将得到更多应用和发展;此外利用原子簇技术可能发展出更多的新材料等。像这些内容都可以适当增加在教材中的介绍,以前有过的也要不断更新。
四.结尾
教材的发展是一个不断更新的过程,尤其是技术类,它要随着科技和文化的发展不断改进、更新,才能适应社会的发展,满足社会的需求。它的提高需要行业、学生、编写人员及教师等多方的努力。反过来它又会使行业、学生、编写人员及教师从中受益。
附录1.关于金属材料/工程材料的问卷调查表(略)
参考文献
[1]金属材料与热处理(第五版)中国劳动社会保障出版社,2007年5月
[2]汽车材料与金属加工(第二版)中国劳动社会保障出版社,2007年7月
[3]工程材料及机械制造基础陕西科技大学出版社.马艳萍,2004年
[4]工程材料.国防工业出版社.刘燕萍,2009年09月
[5]MISUMI.产品选型手册2012.米思米(中国)精密机械贸易有限公司编
关键词:工程材料 新材料 材料史 表面工程
一.工程材料发展现状
随着现代工业的发展,人们对设备性能的要求不断提高,迫使材料性能不断提高,新材料不断出现和应用,因此教材也要不断更新,才能适应时代的发展,才能更好服务学生。
为了对工程材料课程的教学现状进行分析,2013年3月,笔者在本市的两所中等职业学校进行了问卷调查。问卷随机调查了61名学生,其中有53名学生认为理论部分理解难度很大,45名学生认为实用性不强,有23名学生认为该课程学习后,对专业帮助不大或不明显。
二.主要问题和解决方案探讨
1.教材的主体内容形式的改进。在内容的介绍上,以应用为基础,以介绍具体的材料或典型材料为主,注重其实用性,在此基础上介绍其性能等参数等。
目前所使用教材多数以理论为主,这种内容上的安排有他的优点,如条理性强等。但是,对于中职学生来说,理解难度较大,实用性不强等。如果将其形式做适当调整,应该更适合中职学生,使用性也更强。例如在介绍铁碳合金时,把常用的铁碳合金材料做较详细的介绍,如45钢、Q235、T8钢、W18Cr4V等,在学生认识一定量的材料之后,再涉及材料的微观理论知识。
2.在内容的安排顺序。目前多数教材通常把理论部分放在教材前面,以全国中等职业技术学校机械类通用教材的《金属材料与热处理》为例,其内容安排如下:
金属的结构与结晶,金属材料的性能,铁碳合金,钢的热处理,合金钢,铸铁,有色金属,非金属材料。
该教材把金属的结构、结晶等知识放在前面介绍。如果从学生的接受能力考虑,把内容的顺序安排做一定排列组合调整,可能会收到意想不到效果。如把晶体结构理论及热处理等,难度较大的内容,穿插在具体材料的介绍中,或者放到课本后部介绍。
关于材料的晶体结构理论部分,较难理解。如果在课程一开始先介绍,学生理解难度很大,即使大学本、专科学生,在学习时也容易产生困惑,一定程度上降低了学生的学习热情。笔者在学习期间,同学之中有不少类似的反映。对中职学生来说,文化基础较低,对分子理论方面知识的理解,难度自然会更大。
如果在课程开始和主要部分,介绍材料的应用、性能等内容,学生不仅易于理解,也会认可教材的实用性,从而提高学习的热情。在熟悉和掌握一定量的材料性能和应用的基础上,再辅以适当的理论知识,不仅学生易于理解,同时也会加深学生对已知材料的掌握程度。
3.新材料不断出现和应用,对教材内容应不断的更新应不断将最新的材料引进到教材中去。尤其是非金属材料,近年来发张迅速。
目前,制造业飞速发展,生产效率不断提高,要求设备的运转速度、运行频率相应大幅度提高。在这种情况下,新材料不断出现、更替,以前没有的或者不常用的材料,可能变成常用材料。有些过去的常用的材料,可能很快被淘汰。作为教材,应该不断更新涉及到的材料,力求把市场上应用最频繁的、最常见的、最新的材料整理出来,作为范例介绍给学生,而且每1—2年更新一次。同时,注意把日用品、家电设备等零件的材料作为介绍重点,增大学生对材料的接触面,这在一定程度上也能提高学生对知识的掌握。
4.适当增加表面处理部分的内容
在教材中介绍表面处理的相关知识。近年来表面处理技术的应用越来越多,应用面越来越广,学生进入企业后,多数会很快接触到这些方面的工作。目前多数零件在使用前都要经过表面处理。零件的主要原材料是铁合金类材料,通常要经过镀镍、镀锌、镀铬等处理,有的要进过发蓝、发黑以及磷化等等;铝合金要进行氧化处理等。在沿海工业城市,随着制造业的高速发展,设备对零部件的表面质量、防锈性能及美观性的要求越来越高,表面工程技术这个行业也日益兴盛。有一部分学生很可能以后从事表面工程这个行业的工作。因此,给学生适当增加这方面的知识是很必要的。
5.增加对国外材料相关内容的介绍,如材料的编号等。
近年来由于国内外技术交流不断加深等等原因,在现代企业中,使用国外材料材料越来越多,尤其是沿海企业。在企业里,某些情况下需要涉及到国外材料,如45号钢,各国对45号钢的牌号表示有的相近,有的差别比较大。在不了解的情况下,初次接触难免产生困惑。
中国 45 美国 1045/ 德国 C45(1.0503)/
国际 IC45e/ 英国 060A47/ 日本 S45C
可以在教材中安排小篇幅对这方面的内容作简要介绍,列举典型例子,将常用国内外钢材牌号对照表作为教材附录内容等。能够使学生尽早对相关知识有一个初步了解,为引导学生接触国外材料技术开启一个窗口。
6.增强课程的文化性、趣味性、启发性。
1954年,有一位法国工程师名叫马克·格雷瓜尔(Marc Gregoire),他的妻子柯莱特(Colette)突发奇想,将丈夫用来涂在钓鱼线上防止打结的不粘材料特氟龙(Teflon)用在煎锅上,结果出乎意料的好。这就是“不粘锅”的诞生。
在教材中增加一些经典材料的产生故事、发展历史等。比如橡胶的出现,让学生认识美国伟大的发明家----查尔斯·固特异和他的发明史,传承查尔斯.固特异在技术上的知识,更重要的是继承和发扬了查尔斯.固特异在逆境中不断探索的精神。又如高压锅内壁涂料的发明与应用史......
同时在教材中也可以介绍一些当代材料科学家和一些当今世界著名的材料生产企业,如美国的杜邦公司等。通过这些故事、简介等,可以增加学生的学习兴趣,活跃学生思维,起到启发学生智慧的效果。
三.目前教材现状、内容结构等
随着高科技的发展,材料发展目前主要表现在以下几个方面:复合材料是结构材料发展的重点,其中主要包括树脂基高强度、高模量纤维复合材料,金属基复合材料,陶瓷基复合材料及碳碳基复合材料等;功能材料与器件相结合,并趋于小型化与多功能化;开发低维材料;低维材料具有体材料不具备的性质;信息功能材料增加品种、提高性能。这里主要是指半导体、激光、红外、光电子、液晶、敏感及磁性材料等;高温超导材料将会继续得到重视及其产业化;生物材料将得到更多应用和发展;此外利用原子簇技术可能发展出更多的新材料等。像这些内容都可以适当增加在教材中的介绍,以前有过的也要不断更新。
四.结尾
教材的发展是一个不断更新的过程,尤其是技术类,它要随着科技和文化的发展不断改进、更新,才能适应社会的发展,满足社会的需求。它的提高需要行业、学生、编写人员及教师等多方的努力。反过来它又会使行业、学生、编写人员及教师从中受益。
附录1.关于金属材料/工程材料的问卷调查表(略)
参考文献
[1]金属材料与热处理(第五版)中国劳动社会保障出版社,2007年5月
[2]汽车材料与金属加工(第二版)中国劳动社会保障出版社,2007年7月
[3]工程材料及机械制造基础陕西科技大学出版社.马艳萍,2004年
[4]工程材料.国防工业出版社.刘燕萍,2009年09月
[5]MISUMI.产品选型手册2012.米思米(中国)精密机械贸易有限公司编