Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,580

О ПОСТАНОВКЕ И РАЗВИТИИ ПРЕПОДАВАНИЯ КУРСА «МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ» В ТЕХНИЧЕСКОМ ВУЗЕ

Сорокин В.К. 1 Костромин С.В. 1 Беляев Е.С. 1
1 ГОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева»
В статье рассмотрено развитие (создание и преобразование) преподавания дисциплины «Материаловедение» в одном из отечественных технических вузов за 1930–2010 годы. От зарождения и развития металлографии в XIX веке, ее преобразования в курс «Металловедение» и его развития с дальнейшим преобразованием и расширением курса «Металловедение» в курс «Металловедение и термическая обработка металлов», а также создание курса «Материаловедение» с рассмотрением состава, структуры и свойств неметаллических материалов на базе дисциплины «Металловедение и термическая обработка металлов» в Государственном образовательном учреждении высшего образования «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева» на кафедре «Материаловедение, технология материалов и термическая обработки металлов», входящей в состав Института физико-химических технологий и материаловедения.
материаловедение
дисциплина
этапы развития
1. Сидорин И.И. Материаловедение / И.И. Сидорин. – М.: Гостехиздат, 1930. – 126 с.
2. Сорокин В.К. Из истории становления и развития высшего материаловедческого образования в Нижнем Новгороде (НГТУ: 1926–1996) / В.К. Сорокин // Россия и Нижегородский край: актуальные проблемы истории. Материалы чтений памяти Н.М. Добротвора, 24–25 апреля 1997 г. – Нижний Новгород: Нижегородский гуманитарный центр, 1998. – С. 310–312.
3. Сорокин В.К. Из истории кафедры материаловедения / В.К. Сорокин // Материаловедение и высокотемпературные технологии: Межвуз. сб. научных трудов. Вып. 2. НГТУ. – Н. Новгород, 2000. С. 310–312.
4. Сорокин В.К. Становление металлургического образования в НГТУ / В.К. Сорокин // Новые технологии в машиностроении, металлургии, материаловедении и высшем образовании: межвуз. сб. научных трудов. НГТУ. – Н. Новгород, 2001. – С. 15–17.
5. Кащенко Г.А. Практические занятия по металлографии: учебное пособие / Г.А. Кащенко. М. – Л.: ОНТИ, 1935. – 141 с.
6. Штейнберг С.С. Лекции по металловедению / С.С. Штейнберг. – М.: ГНТИ, 1931. – 180 с.
7. Сорокин В.К. О постановке преподавания общеинженерного курса «Материаловедение» для специальностей 0513 и 0523 / В.К. Сорокин // Труды ГПИ им. А.А. Жданова. Методический сборник / Горький, 1971. Т. 27, вып. 12. – С. 52–55.
8. Сорокин В.К. Металловедение и термическая обработка: учебное пособие / В.К. Сорокин. ГПИ. – Горький, 1968. – 167 с.
9. Сорокин В.К. Материаловедение: учебное пособие / В.К. Сорокин. ГПИ. – Горький, 1971. – 94 с.
10. Лабораторные работы № 1–12 по материаловедению / В.К. Сорокин, А.П. Рукавишникова. ГПИ. – Горький, 1972. – 94 с.
11. Учебно-исследовательские работы по материаловедению / В.К. Сорокин. – ГПИ. Горький, 1978–1979. – 84 с.
12. Ицкович, И.А. Программирование для ЭВМ «Наири» / И.А. Ицкович. – М.: Статистика, 1975.
13. Сорокин В.К. Применение ЭВМ в учебном процессе по материаловедению / В.К. Сорокин, А.П. Рукавишникова // Использование вычислительной техники и технических средств в преподавании материаловедения и технологии конструкционных материалов в вузе: сб. научных тр. / Гос. Комитет СССР по проф.-техн. образованию. Свердловский инж.-пед. ин-т. – Свердловск, 1987. – С. 33–35.
14. Сорокин В.К. Опыт применения ЭВМ и математического моделирования в учебном процессе по материаловедению / В.К. Сорокин, Т.М. Колосова // Использование новых информационных технологий в учебном процессе: тез. докл. науч.-практ. семинара / Челябинский гос. техн. ун-т. – Челябинск, 1991. – С. 9–10.
15. Анализ фазовых превращений в двухкомпонентных сплавах: методическая разработка / В.К. Сорокин. ГПИ. – Горький, 1980. – 34 с.
16. Захаров А.М. Диаграммы состояния двойных и тройных систем / А.М. Захаров. – М.: Металлургия, 1964.
17. Еремин, Е.Н. Основы химической термодинамики / Е.Н. Еремин. – М.: Высшая школа, 1974.
18. Методические указания к лабораторным работам по материаловедению. Часть 1 / В.К. Сорокин, А.П. Рукавишникова. ГПИ. – Горький, 1983. – 49 с.
19. Методические указания к лабораторным работам по материаловедению. Часть 2 / В.К. Сорокин, А.П. Рукавишникова. ГПИ. – Горький, 1984. – 39 с.
20. Мальцев И.М. Электрофизические процессы металлургии: учебное пособие / И.М. Мальцев. НГТУ. – Нижний Новгород, 2003. – 57 с.
21. Мальцев И.М. Основы технологии порошковых и композиционных материалов: учебное пособие / И.М. Мальцев. НГТУ. – Нижний Новгород, 2004. – 143 с.
22. Мальцев И.М. Материаловедение. Выбор марки стали машиностроительного изделия с применением базы данных: комплекс учебно-методических материалов / И.М. Мальцев. НГТУ. – Нижний Новгород, 2006. – 62 с.
23. Сорокин В.К. Основы материаловедения и конструкционные материалы: учебное пособие / В.К. Сорокин. НГТУ. – Нижний Новгород, 2006. – 226 с.
24. Готтштайн Г. Физико-химические основы материаловедения / Г. Готтштайн; пер. с англ. К.Н. Зотовой, Д.О. Чаркина; под ред. В.П. Зломанова. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. – 400 с.
25. Теория строения материалов: лабораторный практикум / В.К. Сорокин, Г.Н. Гаврилов, С.Я. Алибеков [и др.]; под ред. В.К. Сорокина. – Йошкар-Ола: ПГТУ, 2014. – 224 с.
26. Хлыбов А.А. Система учебно-методической подготовки по материаловедению в НГТУ им. Р.Е. Алексеева / А.А. Хлыбов, В.К. Сорокин, С.В. Костромин // Труды Всероссийского совещания заведующих кафедрами материаловедения и технологии конструкционных материалов: «Повышение качества обучения студентов по материаловедению и технологии конструкционных материалов»; сборник докладов. НГТУ им. Р.Е. Алексеева. – Н. Новгород, 2014. – С. 184–188.

Зарождение и развитие металлографии (XIX век)

Расширение машиностроительного производства, широкое строительство железных дорог и паровых судов, особенно со второй половины XIX века, потребовали увеличения выплавки стали и улучшения ее качества. Возникла необходимость в получении достоверных научных сведений о строении и свойствах технических материалов.

До конца XIX века в различных странах были выполнены исследования по изучению микроструктуры стали и чугуна (Сорби, Мартенс, Ржешотарский и др.). Создан термоэлектрический пирометр для измерения высоких температур (1886 г.), определены температуры критических точек стали (Ф. Осмонд, 1886–87 гг.). В 1897 г. Ле-Шателье изобрел металлографический микроскоп для исследования микроструктуры металлов.

Новая наука об изучении микроструктуры металлов и исследовании температур фазовых превращений термическим методом получила название «Металлография» в 1892 г. по предложению Ф. Осмонда. В связи с расширением исследований строения различных металлов и сплавов, применением методов рентгеноструктурного анализа (Лауэ, 1912 г.), разработкой физико-химического анализа (Н.С. Курнаков) и другой тематики новая наука о строении и свойствах металлов стала с 1920-х годов называться «Металловедение».

Развитие преподавания курса «Металловедение» в технических вузах

В России вузовскую металлографическую лабораторию впервые организовал в Московском высшем техническом училище в 1905 году А.М. Бочвар. Преподавание металловедения в вузах развивалось по двум направлениям:

1. Подготовка и выпуск инженеров-металлургов по специальности «Металловедение и термическая обработка металлов». В нашей стране впервые организована Н.А. Минкевичем в 1921 году в Московской горной академии. В горном институте г. Петрограда кафедра «Металлография и термическая обработка» учреждена в 1919 году.

2. Преподавание общепрофессиональной дисциплины «Металловедение и термическая обработка металлов». Впервые включено в 1925 году в программу обучения инженеров-механиков И.И. Сидориным в Московском высшем техническом училище. В 1929 году он основал в этом вузе кафедру «Материаловедение», подготовил и опубликовал первый отечественныйучебник по материаловедению для машиностроительных вузов [1].

В 1930-е годы кафедры металлографии (металловедения) организуются и в других механико-машиностроительных втузах СССР.

Постановка курса «Металловедение и термическая обработка металлов» в индустриальном-политехническом институте г. Нижнего Новгорода

Преподавание металловедения на механико-технологическом факультете Нижегородского университета начал инженер Сормовского завода К.И. Гостев в 1926 году. Этот факультет послужил базой для открытия в 1930 году Нижегородского механико-машиностроительного института. В нем впервые в городе была создана металлографическая лаборатория (1930 г., заведующая Е.В. Ильина). Образование в 1934 году Индустриального института положило начало и созданию кафедры металловедения с обширной учебной лабораторией. Заведующим кафедрой был избран Б.Е. Воловик, работавший ранее на Уралмашзаводе (г. Свердловск). Он получил ученое звание профессора [2–4].

Кафедра вела подготовку студентов механических специальностей по курсу «Металловедение». По данным 1938 г. занятия проводились в 5 семестре и состояли из 68 ч лекций и 34 ч лабораторного практикума. Постановка преподавания велась по методикам Ленинградской и Уральской научно-методических школ металловедения [5, 6]. Основу лабораторных работ составляли построение диаграммы состояния свинец–сурьма термическим методом, приготовление и травление микрошлифов, рассмотрение коллекций микроструктур сталей, чугунов, сплавов меди и др.

В годы Великой Отечественной войны 1941–1945 гг. заведующим кафедрой работал эвакуированный из Ленинграда профессор Г.А. Кащенко. Учебный процесс был поставлен по методикам Ленинградского политехнического института.

Кафедру с 1 сентября 1947 г. возглавил Г.И. Аксенов, специалист по рентгенографии и металлофизике с большим опытом работы в исследовательских организациях ряда городов, в том числе ЦНИИЧЕРМЕТ (Москва). По его инициативе в 1949 г. открыта новая специальность по подготовке инженеров-металлургов «Металловедение и термическая обработка», а с 1 сентября 1950 г. приказом Министерства высшего образования СССР № 1440 от 31.08.50 г. организован металлургический факультет в политехническом институте г. Нижнего Новгорода [4]. Проблема обеспечения профилирующей кафедры кадрами преподавателей решалась подготовкой кандидатов наук через очную аспирантуру. Всего было принято шесть аспирантов, в том числе три участника войны. Подготовкой студентов групп ТОМ руководил А.М. Юферов, работавший после войны на заводах Урала начальником термического цеха и главным металлургом. В лабораторных практикумах значительно увеличилось число работ по термической обработке.

Г.И. Аксенов основал новые лаборатории по рентгенографии и порошковой металлургии, впервые в СССР организовал исследования по формованию металлических порошков в пористые листы на прокатном стане. Он с 01.09.57 г. перешел на работу в Куйбышевский авиационный институт.

В 1949–1968 гг. сотрудники кафедры осуществляли общепрофессиональную подготовку по курсу «Металловедение» для всех специальностей механического профиля, а также выпуск инженеров-металлургов по металловедению и термической обработке. В связи с большим объемом учебной работы подготовка инженеров-металлургов групп ТОМ была с 01.09.68 г. передана новой кафедре «Термическая и пластическая обработка металлов».

Развитие преподавания материаловедения в политехническом институте – техническом университете г. Нижнего Новгорода

С 1966/67 учебного года в планы подготовки инженеров-механиков Министерство высшего и среднего специального образования РСФСР ввело новый расширенный общепрофессиональный курс «Материаловедение». В рабочую программу курса было включено изложение металлических, полимерных, неорганических, композиционных материалов. Вопросы постановки преподавания курса в политехническом институте рассмотрены в методической статье [7]. Содержание курса опубликовано в комплексе из трех учебно-методических пособий по состоянию на 1968–1972 гг. [8–10].

В 1970-е годы по постановлению Министерства преподаватели по материаловедению обучались в течение одного семестра на факультете повышения квалификации в Московском институте стали и сплавов. Это позволило применить опыт данного вуза в учебной работе. В частности, были использованы методики математического планирования экспериментов при постановке учебно-исследовательских работ. Изданы методические указания по семи работам [11]. Для проведения вычислений некоторые преподаватели обучались на курсах в политехническом институте работе на ЭВМ «Наири» [12, 13]. Вычисления студентов проводились в лаборатории ЭВМ кафедры «Прикладная математика». Позже была применена компьютерная техника [14].

Полностью переработан в эти годы раздел лекционного курса по анализу фазовых превращений в двухкомпонентных сплавах. Для записи фазовых переходов применена принятая в Московском институте стали и сплавов форма с указанием изменения концентрации фаз и температур. Составлены домашние задания [15–17].

В 1983–1984 гг. изданы переработанные методические указания к лабораторным работам по материаловедению [18, 19]. Рассмотрено выполнение шести типовых работ, введена практическая работа по анализу фазовых превращений в железоуглеродистых сплавах. Приведены типовые вопросы для машинного программированного контроля.

С 1990 г. кафедра начала новый этап своего развития в связи с организацией подготовки инженеров-механиков по специальности «Материаловедение в машиностроении». Руководство этой работой в стране осуществлял научно-методический совет на базе Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Регулярно проводились совещания по вопросам преподавания новой специальности. МГТУ предоставлял свои программы по дисциплинам и другие разработки. Кафедра получила возможность ознакомиться с постановкой учебного процесса по указанной специальности в МГТУ.

В 1990-е годы под руководством заведующего кафедрой профессора В.Г. Петрикова разработаны рабочие программы и освоены учебные занятия более чем по 30 дисциплинам. Организованы новые лабораторные практикумы, в том числе лазерная лаборатория, курсовое проектирование, производственные практики. Начата подготовка бакалавров, в 1999 г. выпущены первые магистры. Одновременно преподавался общепрофессиональный курс «Материаловедение» для бакалавров разных направлений.

В 2001–2016 гг. уделялось большое внимание обобщению многолетнего опыта учебной и научной работы и изданию пособий. Так, И.М. Мальцев опубликовал три книги [20–22]. В пособии [22] подробно рассмотрено применение программного комплекса «СТАЛЬ» для выбора марки машиностроительной стали по ряду заданных свойств.

Особенностью учебного пособия [23] является введение впервые раздела по физико-химическим основам материалов. Изложены основные понятия об электронном строении атомов в соответствии с квантовой механикой. Приведены данные о геометрической форме и гибридизации орбиталей в полимерных материалах, неорганических стеклах и других материалах. Дано представление о зонной теории кристаллов.

Такое построение учебного пособия не противоречит монографии Г. Готтштайна [24], представителя Геттингенской школы физического металловедения (Германия). В этой книге имеется раздел по вопросам теории электронного строения атомов.

Многолетний опыт постановки лабораторных работ по материаловедению в Нижегородском государственном техническом университете им. Р.Е. Алексеева и Поволжском государственном технологическом университете (г. Йошкар-Ола) рассмотрен в учебном пособии [25]. Данная книга содержит и описания домашних практических работ по анализу фазовых превращений в двухкомпонентных сплавах и железоуглеродистых сплавах, проектированию композиционных материалов с короткими волокнами, выбору сталей и термической обработке деталей машин.

Приведены примеры выполнения работ, справочные материалы, маршрутные технологические карты на операции термической обработки в соответствии с требованиями Единой системы технологической документации (ЕСТД).


Библиографическая ссылка

Сорокин В.К., Костромин С.В., Беляев Е.С. О ПОСТАНОВКЕ И РАЗВИТИИ ПРЕПОДАВАНИЯ КУРСА «МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ» В ТЕХНИЧЕСКОМ ВУЗЕ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2017. – № 10-1. – С. 139-142;
URL: https://www.applied-research.ru/ru/article/view?id=11878 (дата обращения: 27.01.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074