《金屬固態(tài)相變原理》理論教學(xué)改革初探

◆曲立杰 黃志求 袁世丹 馬春力 王 靜 武淑艷 李星逸

(佳木斯大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院)

一、引言

《金屬固態(tài)相變原理》是針對于金屬材料專業(yè)而開設(shè)的一門必修課。該課程是集熱處理的原理和熱處理工藝方法于一體的理論教學(xué)。課程內(nèi)容枯燥、理論難于理解，這使得學(xué)生學(xué)起來很吃力。為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，本文結(jié)合該課程性質(zhì)地位和特點(diǎn)，我校的《金屬固態(tài)相變原理》課程團(tuán)隊(duì)開展了針對性的改革和探索。提出了嚴(yán)把預(yù)習(xí)關(guān)，研學(xué)于教、倒序法導(dǎo)課、構(gòu)建課程互聯(lián)網(wǎng)并增設(shè)其中考試的理論教學(xué)方法，并以講好前沿1學(xué)時(shí)為導(dǎo)向進(jìn)行了教學(xué)內(nèi)容的改革，取得了初步成效。

二、課程的性質(zhì)及特點(diǎn)

《金屬固態(tài)相變原理》是金屬材料工程專業(yè)學(xué)生的必修課，它是研究各種金屬材料的組織結(jié)構(gòu)的形成規(guī)律，穩(wěn)定性及各種組織性能的一門課程，宏觀上可以從熱力學(xué)與動力學(xué)的角度對其研究內(nèi)容進(jìn)行分類。金屬材料在相變過程中的影響因素諸多。如溫度、壓力、磁場、電場等。因此該過程是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，它融合了金屬材料學(xué)、熱處理工藝、物理化學(xué)、力學(xué)性能及金相分析等多門課程。因此，《金屬固態(tài)相變原理》即是金屬材料工程專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程，又是專業(yè)課程的總領(lǐng)。

三、課程安排

課程組建了《金屬固態(tài)相變原理》課程團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)由李星逸教授作為負(fù)責(zé)人。課程共由三位教師共同完成理論教學(xué)，充分發(fā)揮教師的特長。團(tuán)隊(duì)教師職稱結(jié)構(gòu)合理，由教授、副教授、講師和實(shí)驗(yàn)師組成，即滿足理論教學(xué)需求，又能將實(shí)踐教學(xué)與之很好地相結(jié)合。課程團(tuán)隊(duì)定期開展說課、議課、評課制度，每節(jié)課設(shè)置助教管理教學(xué)制度等一系列教學(xué)舉措，努力提高教學(xué)質(zhì)量。

四、教學(xué)內(nèi)容的改革

《金屬固態(tài)相變原理》課程主要以傳統(tǒng)的理論知識講授為主，分析各種相變的過程及原理，闡述相變過程與材料的組織結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系。但是，課程中并沒有涉及到對材料的組織結(jié)構(gòu)的表征手段和方法等，使學(xué)生切實(shí)感受到了該課程的“看不見，摸不著”的抽象性，產(chǎn)生了懼怕心理。針對這一情況，結(jié)合我校教學(xué)改革的方法，即講好1學(xué)時(shí)前沿，課程內(nèi)容中增設(shè)了相變研究的前沿動態(tài)知識，并且貫穿于整個(gè)授課過程中。應(yīng)用高分辨電鏡、掃描電鏡、X射線、掃描隧道顯微鏡、激光共聚焦顯微鏡等手段研究固態(tài)相變分析方法以及其新發(fā)現(xiàn)等，例如發(fā)現(xiàn)表面浮凸珠光體等。同時(shí)，突破傳統(tǒng)教學(xué)中講解鐵碳合金的相變的單一內(nèi)容，增加對鈦合金等有色金屬材料的相變的了解，以適應(yīng)新材料產(chǎn)業(yè)化的新形勢。

五、教學(xué)方法的改革

1.研學(xué)于教

固態(tài)相變是一個(gè)抽象過程，對其不能進(jìn)行直觀感受，在課程教學(xué)中根據(jù)教師特長進(jìn)行教學(xué)任務(wù)的分配，使每位教師能將自己的研究方法及成果與相應(yīng)課程結(jié)合，做到有的放矢，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。例如課程相關(guān)內(nèi)容中貝氏體轉(zhuǎn)變的內(nèi)容由研究貝氏體的黃志求教授講授，這樣教師可結(jié)合自己的研究成果深入講解，課堂內(nèi)容豐富而不枯燥。

2.構(gòu)建課程互聯(lián)網(wǎng)

通過構(gòu)建課程互聯(lián)網(wǎng)，有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的深度和廣度的達(dá)成度，授課中將《金屬材料學(xué)》《金相分析》《力學(xué)性能》《熱處理工藝》以及《熱處理設(shè)備》等課程插入到該課程的教學(xué)中，如以某一典型材料W18Cr4V為例，從材料中的各種元素的作用出發(fā)，合金元素對固態(tài)相變的影響，可從合金元素對相變點(diǎn)影響來說明該鋼的熱處理工藝和特點(diǎn)，即高溫淬火及多次高溫回火，同時(shí)各種合金元素在鋼的回火轉(zhuǎn)變時(shí)對于提高材料的硬度和耐磨性的作用原理，另外可以從高速鋼的鑄態(tài)組織特點(diǎn)及其對后續(xù)熱處理的影響分析，將金相分析課程知識加以運(yùn)用，這樣通過一個(gè)典型的零件，從選材、制定工藝、性能檢測的過程分析，將固態(tài)相變過程加以滲透，又對其它課程有了更深的認(rèn)識。

3.嚴(yán)把預(yù)習(xí)關(guān)

由于《固態(tài)相變原理》即抽象又難于理解，如果單單靠教師課堂的90分鐘的講授顯然是不足的，這就要求學(xué)生必須做好課前的預(yù)習(xí)，才能緊跟老師的思路。因此，該課程團(tuán)隊(duì)對學(xué)生的課前預(yù)習(xí)進(jìn)行了跟蹤考察，發(fā)現(xiàn)凡進(jìn)行了系統(tǒng)課前預(yù)習(xí)的學(xué)生，聽課狀態(tài)好，緊跟老師的思路，并且積極回應(yīng)老師的教學(xué)內(nèi)容。我們以班級為大組，下設(shè)若干個(gè)小組，并設(shè)有組長，由組長組織預(yù)習(xí)并檢查預(yù)習(xí)內(nèi)容及效果并上報(bào)給任課教師，預(yù)習(xí)效果的好壞在平時(shí)考核成績上給予區(qū)分，這樣充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，有助于提高學(xué)習(xí)成績。

4.增設(shè)期中考試

大學(xué)課程總體特點(diǎn)是經(jīng)過一定學(xué)時(shí)的學(xué)習(xí)后進(jìn)行考核，盡管其考核方式較多，但是總體效果并非理想，主要原因是部分學(xué)生為應(yīng)付考試，考試前進(jìn)行“突擊”式復(fù)習(xí)，這樣不利于學(xué)生知識的掌握。針對這種情況，我們增設(shè)了期中考試，在課程進(jìn)行一半時(shí)進(jìn)行一次綜合測試，測試成績占期末總成績的25%，這樣能有效地督促學(xué)生時(shí)時(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)，將所學(xué)知識掌握于心，從而更有效地應(yīng)對期末考試。

六、小結(jié)與展望

經(jīng)過兩輪的改革實(shí)踐，我?！豆虘B(tài)相變原理》課程教學(xué)效果很好，學(xué)生的不及格率明顯降低，由最高的30%降低到5%，學(xué)生的綜合成績得到了提高。同時(shí)，學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)由被動變?yōu)橹鲃樱瑢I(yè)的認(rèn)識有了更深的理解，并有助于學(xué)生的就業(yè)，學(xué)生會信心十足地走向工作崗位。