機(jī)械工程材料課程中高分子材料教學(xué)改革和實(shí)踐

1、機(jī)械工程材料課程中高分子材料教學(xué)改革和實(shí)踐摘要：目前各高校機(jī)械工程材料課程均以金屬材料 為主線。近五十年來高分子材料異軍突起，成為新型的工程 材料，因此有必要在機(jī)械工程材料授課中增加高分子材料的 比重并進(jìn)行相應(yīng)的改革。大連理工大學(xué)從授課內(nèi)容、授課目 標(biāo)、授課過程、教學(xué)方式及參考教材等方面對(duì)機(jī)械工程材料 課程中高分子材料部分進(jìn)行了改革，實(shí)踐表明教學(xué)改革取得 了良好的效果。關(guān)鍵詞：機(jī)械工程材料高分子材料教學(xué)改革reform and practice on teaching of polymer materials in mechanical engineering materials course

2、 dong xufeng, qi min, wang weiqiangdalian university of technology, dalian, 116024, chinaabstract： in most universities, metal material is the route of mechanical engineering mat erials course. polymer materials have been a new type of engineering materials in the recent 50 years therefore, it is ne

3、cessary to increase the proportion of polymer mat erials and make corresponding reform in the t eaching of mechanical engineering materials in this paper, the reform and practice experience on mechanical engineering materials in dalian university of technology is introduced. reforms were made in con

4、tent, aim, process, met hod and reference books. the prac tice results indicated good teaching effect was obtained.key words: mechanical engineering materials； polymer materials； teaching reform機(jī)械工程材料課程是面向非材料專業(yè)學(xué)生開設(shè)的介紹 材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)內(nèi)容的課程，涉及專業(yè)包括機(jī)械、化工、 船舶、汽車、航空航天等。目前大多數(shù)機(jī)械工程材料課程的 講授以金屬材料為主線，內(nèi)容涵蓋金屬材料的化學(xué)成分、組

5、織結(jié)構(gòu)、加工工藝與性能之間的關(guān)系等1, 2。教學(xué)目的是 讓非材料專業(yè)學(xué)生了解常用金屬材料的性能、應(yīng)用范圍和加 工工藝，初步掌握金屬材料的選用原則與方法，同時(shí)能夠?qū)?實(shí)際工程中與材料相關(guān)的基本問題進(jìn)行正確分析和處理。1高分子材料教學(xué)改革原則20世紀(jì)中期以來，大批新型高分子材料的合成拓展了人 類使用材料的范圍。與金屬材料相比，高分子材料具有密度 小、比強(qiáng)度高、原料豐富、成型簡(jiǎn)單、成本低、耐腐蝕等優(yōu) 點(diǎn)。近年來一些性能優(yōu)異的高分子材料在諸多領(lǐng)域呈現(xiàn)取代 傳統(tǒng)鋼、鐵等金屬材料的趨勢(shì)，成為機(jī)械工程材料中不可忽視的一部分3。因此，在機(jī)械工程材料課程的教學(xué)過程中, 須摒棄完全以金屬材料為主體的授課方法，適當(dāng)

6、增加高分子 材料等新型工程材料的比重。因此，我校在2013年對(duì)機(jī)械 工程材料32學(xué)時(shí)課程的教學(xué)計(jì)劃進(jìn)行了調(diào)整，將高分子材 料部分由之前的2學(xué)時(shí)增加到4學(xué)時(shí)，并確定了以下改革原 則：1.1授課內(nèi)容強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)性高分子材料與機(jī)械類學(xué)生通常接觸到的金屬材料在結(jié) 構(gòu)、性能、制備工藝等方面有很大的區(qū)別。向機(jī)械類學(xué)生講 授高分子材料，主要目的是讓他們對(duì)高分子材料有最基本的 了解。在短短4學(xué)時(shí)內(nèi)，不可能也沒必要將高分子材料相關(guān) 的全部?jī)?nèi)容壓縮講授。這就決定了機(jī)械工程材料課程中高分 子材料部分必須側(cè)重于基礎(chǔ)性知識(shí)，對(duì)于理論性、專業(yè)性太 強(qiáng)的知識(shí)點(diǎn)必須舍棄?；A(chǔ)性內(nèi)容應(yīng)當(dāng)包括高分子材料的基 本概念、分類、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及

7、常用工程高分子材料（工程塑料、 工程橡膠及工程纖維）的基本力學(xué)性能4-6 o1. 2授課目標(biāo)偏向工程性高分子材料不僅可作為結(jié)構(gòu)材料使用，也可以作為功能材料使用。對(duì)于非材料類專業(yè)的學(xué)生，特別是機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生,更關(guān)心材料的力學(xué)性能和應(yīng)用范o因此，在課程內(nèi)容的安排上，應(yīng)以與機(jī)械工程有關(guān)的機(jī)械性能為主，給出常用工程高分子材料的基本力學(xué)性能指標(biāo)及適用領(lǐng)域。1.3授課過程重視學(xué)生的先修知識(shí)大多數(shù)高校的機(jī)械工程材料課程以金屬材料為主線，在 學(xué)習(xí)髙分子材料之前，學(xué)生對(duì)金屬材料已經(jīng)有基本了解。高 分子材料與金屬材料之間存在較大差異，例如：高分子材料 的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)以非晶結(jié)構(gòu)為主，而金屬材料則以晶體結(jié)構(gòu)為 主；許

8、多髙分子材料，特別是橡膠類的高分子材料具有金屬 材料所不具備的優(yōu)良彈性等。學(xué)生先修知識(shí)的習(xí)慣思維在他 們學(xué)習(xí)高分子材料時(shí)可能會(huì)引起沖突，因此在授課時(shí)必須對(duì) 金屬材料與高分子材料的差異予以考慮。采用與金屬材料對(duì) 比的方法學(xué)習(xí)高分子材料，有利于幫助學(xué)生澄清概念，更好 地掌握高分子材料的知識(shí)。1.4教學(xué)方式應(yīng)具有高效性高分子材料課程涉及的概念繁多，容易混淆，對(duì)于機(jī)械 類學(xué)生而言比較抽象，難以理解。在短短的4學(xué)時(shí)內(nèi)，要想 讓學(xué)生盡可能多的掌握高分子材料的相關(guān)基本概念，必須摒 棄照本宣科或一味講授的教學(xué)方式。通過高效的教學(xué)方式， 充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性、主動(dòng)性，引導(dǎo)學(xué)生思考，方能達(dá)到 理想的教學(xué)效果。1.

9、5提供擴(kuò)展知識(shí)的參考書由于高分子材料的性能、結(jié)構(gòu)、制備工藝以及表征與金 屬材料和陶瓷材料完全不同，而且目前在機(jī)械工程材料中高 分子材料部分比例很少。為解決這一矛盾，在章節(jié)后面列出 了比較系統(tǒng)的高分子材料性能、內(nèi)容、結(jié)構(gòu)、制備工藝以及 表征方面的書籍，以供學(xué)生參考7, 8。2高分子材料教學(xué)改革根據(jù)以上原則，我們?cè)?013年度的授課過程中對(duì)高分 子材料的講授進(jìn)行了調(diào)整，具體如下：（1）授課內(nèi)容及學(xué)時(shí)安排：高分子材料的基本概念（高 分子、單體、鏈節(jié)，0.5學(xué)時(shí)），高分子材料的分類方法（按 用途分類，按熱行為分類，按反應(yīng)類型分類，按主鏈結(jié)構(gòu)分 類，0.5學(xué)時(shí)），高分子材料基本結(jié)構(gòu)（簡(jiǎn)單介紹近程結(jié)構(gòu)、

10、遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的概念，0.5學(xué)時(shí)）及物理狀態(tài)（玻 璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)，0.5學(xué)時(shí)），典型工程塑料的力學(xué)性 能和應(yīng)用（1學(xué)時(shí)），典型合成橡膠的力學(xué)性能和應(yīng)用（1學(xué) 時(shí)）。（2）重點(diǎn)講授常用工程高分子材料（工程塑料、工程 橡膠及工程纖維）的基本力學(xué)性能及典型工程高分子材料的 適用領(lǐng)域。（3）授課過程中通過列表等方式將高分子材料的相關(guān) 內(nèi)容與金屬材料進(jìn)行對(duì)比，一方面避免概念混淆，另一方面 突出高分子材料與金屬材料的不同之處。（4）采用啟發(fā)式教學(xué)模式，通過設(shè)問、模擬實(shí)驗(yàn)、舉 例、探究等方法引導(dǎo)學(xué)生思考；在多媒體課件中，采用豐富 的圖片、動(dòng)畫激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。3結(jié)束語通過機(jī)械工程材料課程中高分子材料的教學(xué)方案改革， 學(xué)生對(duì)這種新型工程材料有了基本且更為全面的了解，他們 深刻認(rèn)識(shí)到，高分子材料是機(jī)械工程材料領(lǐng)域中不可忽視的 分支。參考文獻(xiàn)1文九巴機(jī)械工程材料m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 2009.2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，2012.3張留成.高分子材料基礎(chǔ)m.北京：化學(xué)工業(yè)出版 社，2011.4高建綱，宋慶平，丁玉潔，吳之傳工科非本專業(yè) 高分子化學(xué)課程的教學(xué)探討j.高分子通報(bào)，2009 (5)：63-66.5韓順玉