机械工程材料
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面向安全工程专业本科生的机械工程材料课程教

安全工程专业属于涉及面极广的综合交叉专业,注重培养能够从事安全技术及工程、安全科学与研究、安全监察与管理、安全设计与生产、工作场所危险有害因素识别与检测等方面工作的复合型高级工程技术人才[1]。随着国家、企业和个人对安全工作的日益重视以及全国300人以上高危企业的日益增多,安全工程专业人才的需求市场巨大,即使近年来毕业生数量已大幅度增加,也仍处于供不应求的状况。

开办安全工程专业的高校类型很多,但主要为理工类院校,而且各个院校的安全工程专业都有其自身的特色,例如:中国矿业大学安全工程专业在煤矿安全领域拥有多个国家级重点实验室;中国科技大学安全工程专业在火灾科学和城市公共安全研究领域居于国际先进水平;河南理工大学安全工程专业在瓦斯地质与瓦斯突出防治、通风理论与技术等领域有着鲜明的优势;中南大学安全工程专业主要聚焦于安全工程方面的设计、研究、检测、评价、监察与管理等方面;西安科技大学安全工程专业形成了煤火科学与防控、矿山设备安全与救援、智慧消防等特色鲜明的研究方向。

作为河南省一级重点学科和高等学校特色专业建设点,郑州大学安全工程专业面向机械、材料、土木、交通等工程领域,培养具有扎实的力学基础理论、安全科学与工程基础知识、工程结构与设备方面的专业技术知识的创新型工程技术人才,在提高工程结构和设备及其零部件的寿命等方面具有明显的优势和特色[2]。郑州大学安全工程专业已与宇通集团有限公司、卫华集团有限公司、中信重工机械股份有限公司、中国建筑第七工程局有限公司等河南省知名制造建筑企业联合共建了多个稳定的教学实习基地,致力于服务本省的优势产业 并与之相辅相成、共同发展。

机械设备在采矿业、制造业、建筑业、航空航天以及人们日常生活中应用非常普遍,是人类探索和利用大自然并使之更好地为人类服务的重要工具[3,4]。然而人类的血肉之躯在冰冷的钢铁之体面前却是非常的脆弱,一个小小的机械事故常会造成巨大的经济损失和难以挽回的人员伤亡。许多高校的尤其是以设备安全为特色的安全工程专业,都开设有机械类基础课程,如:机械设计基础、机械安全工程、机械工程材料和设备结构安全分析等,而这些课程的教学内容应针对安全工程专业的培养目标和专业特色进行适当的调整[5,6]。下面就以机械工程材料课程为例,探讨其面向安全工程专业的教学内容和方式。

一 机械工程材料课程介绍

(一)机械工程材料

材料的发展水平和利用程度已成为人类文明进步的标志,人类社会依据制造生产工具的材料可划分旧石器时代、新石器时代、青铜器时代、铁器时代、钢铁时代和新材料时代。

机械工程材料是用于制造各类机械零件、构件的材料和在机械制造过程中所应用的工艺材料,相关研究跨越机械和材料两个学科:一方面从机械工业的需求出发,推动材料科学技术的发展;另一方面借助材料科学的新进展,推动机械工程技术的革新。

(二)课程内容及特点

机械工程材料课程主要讲授零(构)件和器件在不同服役条件下的失效方式及其对性能的要求,以及机械 设计者和制造者必须具备的材料基础知识和基本理论;介绍各类工程材料的成分、组织结构与冷、热加工(或合成)工艺、性能特点和应用范围,并以实例说明如何根据零(构)件或器件的不同服役条件和性能要求进行合理选材。

该课程在讲授方面概念多且较为抽象,前后内容逻辑联系少,没有数学公式推导;在考试方面记忆点多,文字作答多,数学计算少;在实验方面由于金相实验对实验设备要求高,热处理实验对实验场合和操作要求特殊,因而不便让学生动手操作。以上特点使本科生在学习机械工程材料课程时容易感到枯燥而不够重视,尤其是非机械类的学生会对这门课程的学习目的感到迷茫,从而丧失兴趣和主动性。

(三)学习本课程的必要性

对于毕业后直接就业的安全工程专业本科生而言,他们的就业领域大都为建筑和制造行业,而碳钢、铸铁、合金钢、铝合金等材料在这些行业中使用普遍。从事这类行业的本科生若要评判建筑结构和设备是否用材合理和安全,就要熟悉这门课程。机械工程材料是联系其它理论知识与工程实际的必不可少的桥梁,该课程的内容是工程人员经过大量实验总结而成的,具有很强的实践指导意义,在安全评估和提出改进设计时可作为工具书进行参考。