“輪機(jī)工程材料”課程教學(xué)的思考

林蘭芳，徐軼群

(集美大學(xué)輪機(jī)工程學(xué)院，福建 廈門 361021)

“輪機(jī)工程材料”課程教學(xué)的思考

林蘭芳，徐軼群

(集美大學(xué)輪機(jī)工程學(xué)院，福建 廈門 361021)

在輪機(jī)工程材料教學(xué)過程中，通過列舉周邊的所見所聞，讓學(xué)生們真實(shí)地體會到:材料無處不在，著重強(qiáng)調(diào)了材料的重要性和普遍性;通過典型案例的分析，緊扣學(xué)生的興趣點(diǎn)，拓寬了他們的視野;應(yīng)用表格進(jìn)行歸納總結(jié)，聯(lián)系生活實(shí)例，以加深學(xué)生們的記憶;同時(shí)側(cè)重理論聯(lián)系實(shí)際，強(qiáng)調(diào)學(xué)以致用;培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用工程師的語言，樹立工程意識、責(zé)任意識和安全意識;旨在培養(yǎng)出一批批具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。

輪機(jī)工程材料;學(xué)以致用;工程意識;應(yīng)用型人才

一 引言

材料無處不在，任何工業(yè)產(chǎn)品都是由材料制成的;材料是人類物質(zhì)文明的基礎(chǔ)［1］，材料的更新?lián)Q代能不斷推進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，它是現(xiàn)代高科技與新興產(chǎn)業(yè)形成的根本保證。而輪機(jī)工程材料是輪機(jī)管理專業(yè)和船舶工程 (船機(jī)修造)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，它除了工程材料涵蓋的內(nèi)容外，還包括了船機(jī)主要零件的選材與熱處理等。該課程涉及的知識面廣、概念多且抽象［2］;學(xué)科交叉性和綜合性強(qiáng)、理論性強(qiáng)［3－5］;信息量大;有些章節(jié)甚至比較枯燥乏味;教學(xué)內(nèi)容中雖然也涉及到一些可以讓學(xué)生們動手操作的實(shí)驗(yàn)，但因?yàn)槟壳皩W(xué)校的實(shí)驗(yàn)條件不夠完善、能讓學(xué)生們親自動手的實(shí)驗(yàn)寥寥無幾;且學(xué)時(shí)較少 (僅36學(xué)時(shí));學(xué)生普遍認(rèn)為:這門課枯燥乏味、要掌握的內(nèi)容較多。因此在教學(xué)過程中，本人認(rèn)為首先必須讓學(xué)生們深刻地體會到這門課的重要性，尤其是這門課的內(nèi)容貫穿了生產(chǎn)實(shí)踐和生活的每一個(gè)環(huán)節(jié);其次要通過形象和恰當(dāng)?shù)睦觼砑ぐl(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣、倡導(dǎo)自主學(xué)習(xí)和終身教育的理念;通過典型案例的分析，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識解決實(shí)際問題的能力。

二 實(shí)施方法

1.列舉周邊的所見所聞，讓學(xué)生們真實(shí)地體會到:材料無處不在。“材料無處不在”第一節(jié)課我就這樣開場白。首先我讓同學(xué)們抬頭看看天花板，天花板上懸掛著電風(fēng)扇。我問他們:“風(fēng)扇頭的外殼是什么材料制成的?風(fēng)扇的葉片又是什么材料制成的?為什么它銹跡斑斑?”同學(xué)們回答:“風(fēng)扇頭的外殼是塑料，葉片的材料是鐵，生銹是因?yàn)楸谎趸??！蔽医又治? “風(fēng)扇頭的外殼確實(shí)是塑料，它屬于高分子材料，是工程材料中的四大類之一，葉片的材料確切地說是鋼，屬于金屬材料;它之所以生銹一部分原因是因?yàn)楸谎趸匾脑蚴怯捎陔娀瘜W(xué)腐蝕?！边@時(shí)很多同學(xué)就表示了詫異，“沒有電解質(zhì)，沒有陰陽極，哪來的電化學(xué)腐蝕?”我繼續(xù)剖析: “因?yàn)槲覀兯幍倪@個(gè)城市臨近海邊，我們的教室也正好面對大海，空氣中是不是彌漫著淡淡的海水味?這種潮濕的大氣不就是電解質(zhì)嗎?而鋼則是含有硅、錳、硫、磷的鐵碳合金［6］，這不就組成了陰極和陽極了嗎?”接著我繼續(xù)引申，作為輪機(jī)工程專業(yè)的學(xué)生，我們的大部分同學(xué)將來應(yīng)該就是在貨輪或者游輪上工作的，那這些船都是在海上行駛的，因而船機(jī)零件的防腐問題是我們專業(yè)永恒的主題;其次我讓同學(xué)們環(huán)顧四周，看看窗戶的框是什么材料?大多數(shù)同學(xué)都回答“塑料!”我告訴他們: “看過去像塑料，實(shí)際上是塑鋼。因?yàn)樗芰鲜欠莿傂圆牧?，受到光、氧作用后易老化，如果作為門窗，它的剛度和耐久性都不符合要求，而塑鋼則是一種復(fù)合材料，它是二十一世紀(jì)的新型材料?！弊詈笪易屗麄兊皖^看看書桌和地板各是什么材料?同學(xué)們回答“書桌是木板做的，地板是磁磚鋪的。”我讓他們用指甲去劃一下桌面，看看是否有劃痕?當(dāng)然他們什么也沒劃出來。我接著說:“這書桌是強(qiáng)化的復(fù)合板，也是一種復(fù)合材料，其硬度巳遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過傳統(tǒng)的木板了!地板的材料是磁磚，屬于陶瓷材料。工程材料分為四大類:金屬材料、高分子材料、陶瓷材料和復(fù)合材料，在我們這個(gè)教室就算齊全了!”

之后，我打開多媒體課件，讓同學(xué)們來感受一下“清華山”號。 (這是一艘長約224米，寬32米，載重7萬噸的貨輪，是筆者在船上見習(xí)時(shí)所拍攝的照片。)在波瀾壯闊的大海上，一艘頗為壯觀的貨輪，無論是船體或者是甲板上的絞纜機(jī)、駕駛室的導(dǎo)航儀、機(jī)艙里的主機(jī)、輔機(jī)、鍋爐甚至到錯綜復(fù)雜的管線，處處都是我們的工程材料，從而在感性上讓同學(xué)們真切地體會到材料的遍布性和重要性。

2.通過典型案例的分析，緊扣學(xué)生的興趣點(diǎn)，拓寬他們的視野。興趣是學(xué)習(xí)的源動力，它永遠(yuǎn)是最好的老師。處于花季年齡的大學(xué)生，他們當(dāng)然對“泰坦尼克”號映像深刻。因此，在講金屬材料的沖擊韌性和冷脆之前，我先放一張“泰坦尼克”號的圖片。就從“泰坦尼克”號說起，20世紀(jì)初最大最豪華的遠(yuǎn)洋客輪“泰坦尼克”號，載重4.6萬噸，長269米，寬28米，有16個(gè)水密 (水進(jìn)不去的)隔艙防止她沉沒，即使其中任意兩個(gè)隔艙灌滿了水，她仍然能夠行駛，甚至四個(gè)隔艙灌滿了水，也可以保持漂浮狀態(tài)，因而號稱“永不沉沒之輪”。然而，1912年4月15日，它載有2208名乘客和船員，首航沉沒于冰海，除了登上救生艇的705人幸存外，其余的1503人葬身冰海。為什么?這時(shí)候，我又放了一張“泰坦尼克”號鋼板沖擊實(shí)驗(yàn)斷口與近代船用鋼板斷口的對比照片，讓同學(xué)們自己找找看，它們有什么區(qū)別?然后我再分析，由于“泰坦尼克”號采用了含硫量、含磷量較高的鋼板，在低溫時(shí)韌性很差，特別是在冰海時(shí)是呈脆性的，尤其在船體撞擊冰山的剎那，產(chǎn)生了很長的裂紋，裂紋擴(kuò)展，導(dǎo)致鋼板發(fā)生脆性斷裂，所以“泰坦尼克”號沉沒了!是材料的缺陷造成的!此外年輕的學(xué)子們一般都有奧運(yùn)情結(jié)，因此在講Fe－Fe3C相圖應(yīng)用的章節(jié)時(shí)，為了說明制造工程構(gòu)件 (如船體、橋梁等)必須采用塑性高、冷變形性和焊接性能好的低碳鋼時(shí)，我特地列舉了北京奧運(yùn)鳥巢的例子。“鳥巢”為全焊接鋼結(jié)構(gòu)，焊縫總長30多萬米，基本上為厚板全熔透焊縫，既有高強(qiáng)度鋼的焊接，又有鑄鋼件的焊接，厚板焊接熔敷量大。而如果選用低強(qiáng)度的鋼材，將使鋼材的斷面增大，則鋼材厚度增加。而鋼板越厚，焊接也就越困難，焊接部位更容易產(chǎn)生缺陷，從而導(dǎo)致構(gòu)件失效。此外，低強(qiáng)度鋼材體積大、負(fù)重大，加工制作的工作量都比較大;況且，北京冬季氣溫比較低，鋼材在低溫情況下會有冷脆現(xiàn)象，溫度越低，鋼材越脆，越容易斷裂;綜合以上情況，工程師們在“鳥巢”受力最為集中的24根柱子和柱角上使用了我國自主創(chuàng)新生產(chǎn)的厚度達(dá)到110毫米的Q460特型低合金高強(qiáng)度鋼，保證了鳥巢的抗震性、耐低溫性和良好的焊接性，鑄就了“鳥巢”的鐵骨鋼筋［7］。通過對“鳥巢”的案例分析，學(xué)生們不僅對工程構(gòu)件的選材有了深刻的印象，同時(shí)對造船的焊接工藝也有所了解，甚至對低合金高強(qiáng)度鋼的牌號都留下了記憶。

3.應(yīng)用表格進(jìn)行歸納總結(jié)，聯(lián)系生活實(shí)例，以加深學(xué)生們的記憶。輪機(jī)工程材料這門課理論性較強(qiáng)，有許多瑣碎的文字內(nèi)容需要學(xué)生們?nèi)ビ洃?。為了讓學(xué)生能記得住，記得牢，必須對有些內(nèi)容進(jìn)行歸納、總結(jié)、表格化。比如在講到鋼的熱處理這一章節(jié)時(shí)，我們完全可以將鋼的幾種退火列成一個(gè)表格、鋼淬火后的三種回火列成一個(gè)表格 (如下表)。這就可以讓學(xué)生們在對比中記憶，更容易找到規(guī)律，思路將更加清晰，對所學(xué)的知識更融會貫通，這樣就可以達(dá)到事半功倍的效果。此外，為了增強(qiáng)記憶效果，我們也可以講講發(fā)生在我們生活中的一些事情。比如在講到碳鋼和鑄鐵的區(qū)別時(shí)，我就故意調(diào)侃學(xué)生:“大家知道家長們?yōu)槭裁春掼F不成鋼嗎?”同學(xué)們多半都會心一笑，在這輕松的氣氛里也明白了:原來碳鋼和鑄鐵的區(qū)別在于含碳量不同，含碳量小于2.11%的是鋼，含碳量大于2.11%小于6.69%的是鑄鐵。例如在講到鋼的切削性能時(shí)，我就先發(fā)問，你們想象一下是硬的東西好切還是軟的東西好切? “當(dāng)然是軟的好切!”同學(xué)們不容置疑地回答。我再問他們:“熱年糕非常軟，好切嗎?”通過生活中的這個(gè)事例，同學(xué)們自然就記牢了:太軟、太硬都不好切，必須是一個(gè)合適的硬度范圍，那就是HB160～HB230之間。

4.側(cè)重理論聯(lián)系實(shí)際，強(qiáng)調(diào)學(xué)以致用。作為輪機(jī)管理專業(yè)和船舶工程 (船機(jī)修造)專業(yè)的學(xué)生，他們大多數(shù)人將來所面臨的工作應(yīng)該側(cè)重于材料的應(yīng)用，而不是材料的研究和開發(fā)，也就是說將來他們所要面對的是:如何在生產(chǎn)實(shí)踐中合理地選擇和使用材料;正確選擇加工方法以及制訂恰當(dāng)?shù)墓に嚶肪€。就合理選材而言，它除了要考慮材料的先進(jìn)性、技術(shù)性外，更要考量材料的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。因?yàn)楝F(xiàn)代工程是由“研究→開發(fā)→設(shè)計(jì)→制造→運(yùn)行→管理”等環(huán)節(jié)組成的工程鏈，每個(gè)環(huán)節(jié)都存在大量的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會等問題。因此在教學(xué)過程中，我們要遵循“基礎(chǔ)適度、口徑寬廣、應(yīng)用為先”的教育理念，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合。注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，即分析問題和綜合解決實(shí)際問題的能力。具體地說，對于材料課程中純理論的知識，如金屬學(xué)原理中的晶體理論、合金的構(gòu)造等只作簡單的介紹;而對于課程中的鐵碳合金相圖和船機(jī)零件的選材，則可以花較多的時(shí)間進(jìn)行分析?？梢詮牧慵墓ぷ鳁l件、失效方式，對材料性能的要求，常用的幾種材料各自的優(yōu)缺點(diǎn)，常用的熱處理方法等進(jìn)行專題的討論;注重材料選用的演變過程，樹立材料更新?lián)Q代的觀念，重視材料發(fā)展動態(tài)，樹立自主學(xué)習(xí)和終身教育的理念;強(qiáng)調(diào)課程中的實(shí)踐環(huán)節(jié)，它包括課程實(shí)驗(yàn)和上船見習(xí)兩大環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新思維的能力;重視專業(yè)課程之間的滲透，強(qiáng)化環(huán)境保護(hù)和節(jié)約資源的意識，培養(yǎng)綜合型、高素質(zhì)的工程應(yīng)用型人才。

5.培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用工程師的語言，樹立工程意識、責(zé)任意識和安全意識。高等院校向來是工程師的搖籃，如何讓這些未來的工程師們熟練地應(yīng)用自己的語言是我們教學(xué)過程中所面臨的又一重大任務(wù)，畢竟它體現(xiàn)了一個(gè)工程技術(shù)人員的專業(yè)素養(yǎng)。而所謂工程師的語言實(shí)質(zhì)上是專業(yè)術(shù)語在生產(chǎn)實(shí)踐中的實(shí)際應(yīng)用。專業(yè)術(shù)語是專業(yè)知識的核心，只有掌握和積累足夠多的專業(yè)知識，才能熟練應(yīng)用專業(yè)術(shù)語。因而在教學(xué)過程中，教師應(yīng)通過言傳身教、潛移默化地去影響學(xué)生，提高他們使用專業(yè)術(shù)語的頻率，養(yǎng)成一種規(guī)范表達(dá)的習(xí)慣。

現(xiàn)代化的工程活動是一個(gè)融科學(xué)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、人文、社會等因素于一體的綜合性立體工程。這就要求我們未來的工程師們具備綜合的素質(zhì)，除了專業(yè)知識，它必須具備工程意識、責(zé)任意識和安全意識。通過工程上的正義感、責(zé)任心和敬業(yè)精神來真正實(shí)現(xiàn)科學(xué)和技術(shù)價(jià)值的職業(yè)道德意識。這也是我們素質(zhì)教育的根本，作為工程技術(shù)人員，在考慮材料適用性的同時(shí)，必須兼顧經(jīng)濟(jì)效益和社會問題，社會問題包括:能源消耗問題、資源利用問題、環(huán)境保護(hù)問題等等，它關(guān)系到人類自身和子孫后代的生存問題，這是每個(gè)工程技術(shù)人員所必須具備的責(zé)任感和使命感。此外，要著重培養(yǎng)學(xué)生的安全意識，安全是企業(yè)的生命線，這絕不是一句空話。比如發(fā)生在2006年7月21日一起因材料原因造成的重大安全事故，當(dāng)天上午8時(shí)許，西北鐵合金公司第四冶煉廠發(fā)生的一起鐵水包墜落事故，造成11人燒傷，其中7人傷勢嚴(yán)重。事故原因是由于鐵水包內(nèi)的耐火磚滲漏導(dǎo)致鐵水包外壁的鐵環(huán)被熔化而脫落。事故的悲慘性常常是觸目驚心的!也是在這一刻，他們才能意識到:一個(gè)工程技術(shù)人員所必須承擔(dān)的責(zé)任。因而在教學(xué)過程中我們一定要強(qiáng)化學(xué)生們的使命感和責(zé)任感，培養(yǎng)他們“認(rèn)認(rèn)真真”做事的基本態(tài)度和“實(shí)實(shí)在在”解決問題的能力。

三 結(jié)束語

總之，隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化，科學(xué)技術(shù)綜合化的發(fā)展，需要我們培養(yǎng)出一批批具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才;同時(shí)也對我們教師提出了更高的要求，教師本身必須具備豐富的工程實(shí)踐的知識和能力，必須具備開拓進(jìn)取的意識，才能做到寓素質(zhì)教育于課程教學(xué)之中。

［1］徐軼群，陳清林，呂江波等，船舶工程材料［M］.大連:大連海事大學(xué)出版社，2010.

［2］王章忠，《工程材料》課程教學(xué)改革初探 ［J］.南京工程學(xué)院學(xué)報(bào):社會科學(xué)版，2001，1(1):48－50.

［3］艾云龍，華小珍，《金屬材料及熱處理》課程教學(xué)改革初探 ［J］.南昌航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào):2002，4(4):141－143.

［4］張麗，《工程材料與材料成形工藝》課程疑難點(diǎn)的舉例教學(xué) ［J］.裝備制造技術(shù):2008(10):143－144.

［5］羅蓉，《工程材料》教學(xué)中培養(yǎng)專業(yè)術(shù)語運(yùn)用能力的必要性［J］.廣西輕工業(yè)教育研究:2009(8):149－150.

［6］滿一新，輪機(jī)工程材料［M］.大連:大連海事大學(xué)出版社，1995.

［7］戴為志，簡析國家體育場 (鳥巢)鋼結(jié)構(gòu)安裝工程質(zhì)量管理及焊接技術(shù) ［J］.焊接，2008(7):2－6.

Thinking about Teaching on the Course of Marine Engineering Materials

LIN Lan-fang，XU Yi-qun
(College of Marine Engineering，Jimei University，Xiamen 361000，China)

In the teaching process of Marine Engineering Materials，the author list the examples seen and heard in daily life，making students truly experience that materials exist everywhere，emphasizing the importance and universality of materials.The paper analyzed the typical cases，closely related to the interest of students，broadening their visions.The paper used forms to summarize，relating the examples in real life，in order to make students impress in mind.Meanwhile，it focused on integrating theory with practice，stressing the application of knowledge.Our purpose is to train students to apply the language of engineers，build up the engineering consciousness and the awareness of responsibility and safety;to help them become high-quality application-oriented talents with innovation and practical ability.

Marine Engineering Materials;application of knowledge;engineering consciousness;application-oriented talents

G 642.421

A

1671－6493(2012)01－0118－04

2010－03－20

林蘭芳 (1964—)，女，福建莆田人，集美大學(xué)輪機(jī)工程學(xué)院副教授，主要研究方向?yàn)榻饘俨牧媳砻婀こ獭?/p>

(責(zé)任編輯:孫永泰)