本站原创摘 要：目前各高校机械工程材料课程均以金属材料为主线.近五十年来高分子材料异军突起,成为新型的工程材料,因此有必要在机械工程材料授课中增加高分子材料的比重并进行相应的改革.大连理工大学从授课内容、授课目标、授课过程、教学方式及参考教材等方面对机械工程材料课程中高分子材料部分进行了改革,实践表明教学改革取得了良好的效果.
关 键 词：机械工程材料高分子材料教学改革
Reformandpracticeonteachingofpolymermaterialsinmechanicalengineeringmaterialscourse
DongXufeng,QiMin,WangWei
Dalianuniversityoftechnology,Dalian,116024,China
Abstract：Inmostuniversities,metalmaterialistherouteofmechanicalengineeringmaterialscourse.Polymermaterialshebeenanewtypeofengineeringmaterialsintherecent50years.Therefore,itisnecessarytoincreasetheproportionofpolymermaterialsandmakecorrespondingreformintheteachingofmechanicalengineeringmaterials.Inthispaper,thereformandpracticeexperienceonmechanicalengineeringmaterialsinDalianuniversityoftechnologyisintroduced.Reformsweremadeincontent,aim,process,methodandreferencebooks.Thepracticeresultsindicatedgoodteachingeffectwasobtained.
Keywords：mechanicalengineeringmaterials；polymermaterials；teachingreform
机械工程材料课程是面向非材料专业学生开设的介绍材料科学与工程基础内容的课程,涉及专业包括机械、化工、船舶、汽车、航空航天等.目前大多数机械工程材料课程的讲授以金属材料为主线,内容涵盖金属材料的化学成分、组织结构、加工工艺与性能之间的关系等[1,2].教学目的是让非材料专业学生了解常用金属材料的性能、应用范围和加工工艺,初步掌握金属材料的选用原则与方法,同时能够对实际工程中与材料相关的基本问题进行正确分析和处理.
1高分子材料教学改革原则
20世纪中期以来,大批新型高分子材料的合成拓展了人类使用材料的范围.与金属材料相比,高分子材料具有密度小、比强度高、原料丰富、成型简单、成本低、耐腐蚀等优点.近年来一些性能优异的高分子材料在诸多领域呈现取代传统钢、铁等金属材料的趋势,成为机械工程材料中不可忽视的一部分[3].因此,在机械工程材料课程的教学过程中,须摒弃完全以金属材料为主体的授课方法,适当增加高分子材料等新型工程材料的比重.因此,我校在2013年对机械工程材料32学时课程的教学计划进行了调整,将高分子材料部分由之前的2学时增加到4学时,并确定了以下改革原则：
1.1授课内容强调基础性
高分子材料与机械类学生通常接触到的金属材料在结构、性能、制备工艺等方面有很大的区别.向机械类学生讲授高分子材料,主要目的是让他们对高分子材料有最基本的了解.在短短4学时内,不可能也没必要将高分子材料相关的全部内容压缩讲授.这就决定了机械工程材料课程中高分子材料部分必须侧重于基础性知识,对于理论性、专业性太强的知识点必须舍弃.基础性内容应当包括高分子材料的基本概念、分类、结构特点及常用工程高分子材料（工程塑料、工程橡胶及工程纤维）的基本力学性能[4-6].
1.2授课目标偏向工程性
高分子材料不仅可作为结构材料使用,也可以作为功能材料使用.对于非材料类专业的学生,特别是机械类专业的学生,更关心材料的力学性能和应用范围.因此,在课程内容的安排上,应以与机械工程有关的机械性能为主,给出常用工程高分子材料的基本力学性能指标及适用领域.
1.3授课过程重视学生的先修知识
大多数高校的机械工程材料课程以金属材料为主线,在学习高分子材料之前,学生对金属材料已经有基本了解.高分子材料与金属材料之间存在较大差异,例如：高分子材料的聚集态结构以非晶结构为主,而金属材料则以晶体结构为主；许多高分子材料,特别是橡胶类的高分子材料具有金属材料所不具备的优良弹性等.学生先修知识的习惯思维在他们学习高分子材料时可能会引起冲突,因此在授课时必须对金属材料与高分子材料的差异予以考虑.采用与金属材料对比的方法学习高分子材料,有利于帮助学生澄清概念,更好地掌握高分子材料的知识.
1.4教学方式应具有高效性
高分子材料课程涉及的概念繁多,容易混淆,对于机械类学生而言比较抽象,难以理解.在短短的4学时内,要想让学生尽可能多的掌握高分子材料的相关基本概念,必须摒弃照本宣科或一味讲授的教学方式.通过高效的教学方式,充分调动学生的积极性、主动性,引导学生思考,方能达到理想的教学效果.1.5提供扩展知识的参考书
由于高分子材料的性能、结构、制备工艺以及表征与金属材料和陶瓷材料完全不同,而且目前在机械工程材料中高分子材料部分比例很少.为解决这一矛盾,在章节后面列出了比较系统的高分子材料性能、内容、结构、制备工艺以及表征方面的书籍,以供学生参考[7,8].
2高分子材料教学改革
根据以上原则,我们在2013年度的授课过程中对高分子材料的讲授进行了调整,具体如下：
（1）授课内容及学时安排：高分子材料的基本概念（高分子、单体、链节,0.5学时）,高分子材料的分类方法（按用途分类,按热行为分类,按反应类型分类,按主链结构分类,0.5学时）,高分子材料基本结构（简单介绍近程结构、远程结构、聚集态结构的概念,0.5学时）及物理状态（玻璃态、高弹态和粘流态,0.5学时）,典型工程塑料的力学性能和应用（1学时）,典型合成橡胶的力学性能和应用（1学时）.
（2）重点讲授常用工程高分子材料（工程塑料、工程橡胶及工程纤维）的基本力学性能及典型工程高分子材料的适用领域.
（3）授课过程中通过列表等方式将高分子材料的相关内容与金属材料进行对比,一方面避免概念混淆,另一方面突出高分子材料与金属材料的不同之处.
（4）采用启发式教学模式,通过设问、模拟实验、举例、探究等方法引导学生思考；在多媒体课件中,采用丰富的图片、动画激发学生学习的积极性和主动性.
3结束语
通过机械工程材料课程中高分子材料的教学方案改革,学生对这种新型工程材料有了基本且更为全面的了解,他们深刻认识到,高分子材料是机械工程材料领域中不可忽视的分支.