《熱處理原理及工藝》課程教學(xué)改革研究

譚元標(biāo)　雷源源　趙飛　萬明攀

摘要：《熱處理原理及工藝》作為材料科學(xué)與工程專業(yè)的一門核心課程，本文主要針對該門課程教學(xué)過程中存在的問題，從優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容、改革教學(xué)模式和教學(xué)方法、采用Thermo-Calc和Deform-3D等軟件教學(xué)工具來提高教學(xué)效率、建立多元化的課程考核方式等方面進(jìn)行探討。其目的是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主觀能動性，提高學(xué)生分析和解決工程問題的能力，以適應(yīng)社會對應(yīng)用型人才的發(fā)展需求。

關(guān)鍵詞：《熱處理原理及工藝》；課程教學(xué)方法；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）34-0142-02

近年來，隨著汽車、工程機(jī)械、航空航天領(lǐng)域的快速發(fā)展，對金屬材料的性能要求越來越高，要求金屬材料在各種高低溫和腐蝕環(huán)境依然保持良好的使用性能。與此同時，這對高校培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)量也提出了更高的要求。高等學(xué)校提高教學(xué)質(zhì)量和本科生的培養(yǎng)質(zhì)量主要通過課程教學(xué)改革來實(shí)現(xiàn)。貴州大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)以“寬專業(yè)、厚基礎(chǔ)、高素質(zhì)、重實(shí)踐、強(qiáng)能力”為原則，深化改革“材料工程應(yīng)用復(fù)合型創(chuàng)新人才”培養(yǎng)方案，通過課程內(nèi)容的整合、專業(yè)核心課程集群的構(gòu)建以及系列專業(yè)選修課，以適應(yīng)學(xué)生個性化發(fā)展。目前，材料科學(xué)與工程專業(yè)按照“通識公共基礎(chǔ)+夯實(shí)大材料學(xué)科基礎(chǔ)+明確專業(yè)專長方向”的方式進(jìn)行本科生人才的培養(yǎng)。

《熱處理原理及工藝》作為材料科學(xué)與工程專業(yè)的一門核心課程，該課程涉及到材料科學(xué)基礎(chǔ)、金屬學(xué)、固態(tài)相變原理、物理化學(xué)等多門相關(guān)課程，具有理論性強(qiáng)、抽象性強(qiáng)、綜合性強(qiáng)和實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)。近年來，貴州大學(xué)在寬專業(yè)、厚基礎(chǔ)、高素質(zhì)、重實(shí)踐、強(qiáng)能力人才培養(yǎng)模式指導(dǎo)下，課程體系幾經(jīng)改革，課程內(nèi)容在相應(yīng)的進(jìn)行調(diào)整，課時也在不斷減少。如仍按原有傳統(tǒng)的課堂講授式教學(xué)模式進(jìn)行授課，會使學(xué)時數(shù)與課程內(nèi)容之間出現(xiàn)矛盾。這也會大大減少課堂中與學(xué)生的互動環(huán)節(jié)，降低學(xué)生主觀能動性的發(fā)揮。因此，改革課程教學(xué)方法，充分發(fā)揮學(xué)生課堂上的主觀能動性，對提高“熱處理原理及工藝”課程整體的教學(xué)質(zhì)量與效果具有重要意義。

一、《熱處理原理及工藝》課程教學(xué)存在的問題

1.教育觀念滯后，教學(xué)模式陳舊。目前，《熱處理原理及工藝》課程教學(xué)采用的教學(xué)模式依然是以老師課堂講授為主。這種模式僅適用于純理論課程的教學(xué)，但對于這種實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課，該教學(xué)模式會使理論與工程實(shí)踐相脫節(jié)。另外，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中只能被動接受，缺乏對學(xué)生創(chuàng)新能力和學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，久而久之會使得學(xué)生失去學(xué)習(xí)的熱情與積極性，進(jìn)而影響教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

2.課程內(nèi)容多而雜。已出版的《熱處理原理及工藝》教材，不同版本的內(nèi)容大體相同，其內(nèi)容都是追求知識的全面性，重點(diǎn)不突出，各章節(jié)之間也缺乏連貫性。隨著材料科學(xué)與工程專業(yè)課程體系的改革，課程的學(xué)時也在不斷縮減，進(jìn)而出現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時數(shù)之間的矛盾。為了完成教學(xué)內(nèi)容，許多教師在授課過程中都是側(cè)重于熱處理原理部分，而對于熱處理工藝部分都是講授比較淺顯，沒有深入講解如何將基本理論應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)過程。

3.理論與實(shí)踐脫節(jié)。該課程具有實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，為了讓學(xué)生更好地掌握本門課程，在學(xué)習(xí)完理論知識后，需要深入企業(yè)一線進(jìn)行實(shí)踐學(xué)習(xí)。目前，由于學(xué)校都在擴(kuò)招本科生，導(dǎo)致本科生人數(shù)過多，另外，企業(yè)對實(shí)習(xí)生的容納能力有限。這使得在實(shí)習(xí)實(shí)踐環(huán)節(jié)，學(xué)生只能走馬觀花地了解企業(yè)的生產(chǎn)過程，自己動手機(jī)會很少，不能將所學(xué)習(xí)理論知識很好地與實(shí)踐相結(jié)合。

二、《熱處理原理及工藝》課程教學(xué)改革措施

1.優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容，改變課堂教學(xué)模式。隨著課程體系的改革，課程學(xué)時數(shù)在不斷減少?！稛崽幚碓砑肮に嚒方滩膬?nèi)容又過于繁雜，因此需要根據(jù)金屬材料工程專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行精選。對于熱處理原理部分依然作為教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)，而對于熱處理工藝部分，以普通熱處理的退火、正火、淬火及回火為基礎(chǔ)，其他熱處理新工藝方法則根據(jù)企業(yè)和社會對人才的需求以及各種熱處理方法的最新發(fā)展動態(tài)來選擇教學(xué)內(nèi)容。這樣可避免課程內(nèi)容繁雜，課程內(nèi)容講授不深入的缺點(diǎn)。傳統(tǒng)教學(xué)模式減少了學(xué)生的課堂參與度，學(xué)生容易分散聽課注意力。我認(rèn)為應(yīng)該采取講授式、啟發(fā)式和討論式并重的教學(xué)模式，課堂上多增加與學(xué)生的互動環(huán)節(jié)，多以啟發(fā)式教學(xué)模式引導(dǎo)學(xué)生去思考某個知識點(diǎn)及其在實(shí)際工程問題中的應(yīng)用。對于學(xué)生難以理解的一些問題，可采用大家共同討論的方式解決。為了加強(qiáng)學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握，適當(dāng)布置一些課后作業(yè)。但課后作業(yè)必須及時批改，并根據(jù)學(xué)生課后作業(yè)的完成情況來檢驗(yàn)學(xué)生對所學(xué)知識的掌握程度，對于學(xué)生掌握不好的知識點(diǎn)需要及時講解。另外，平時要多與學(xué)生溝通，根據(jù)學(xué)生反饋的意見及時調(diào)整教學(xué)方法。

2.采用Thermo-Calc和Deform-3D等軟件教學(xué)工具?！稛崽幚碓砑肮に嚒氛n程內(nèi)容比較繁雜，在有限學(xué)時數(shù)情況下很難講授更多的課程內(nèi)容。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，各種軟件被廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)領(lǐng)域，如Thermo-Calc和Deform-3D等軟件可以模擬鋼的滲碳、滲氮、奧氏體/鐵素體相變、馬氏體相變以及珠光體相變等過程。教師可以教會學(xué)生操作這些軟件，通過Thermo-Calc和Deform-3D等軟件來模擬鋼的奧氏體化、珠光體轉(zhuǎn)變、貝氏體轉(zhuǎn)變以及馬氏體轉(zhuǎn)變過程中的原子擴(kuò)散過程。這樣可以讓學(xué)生更好地理解金屬材料熱處理過程中各類相變過程及其相變機(jī)制，并且可以極大地提高教學(xué)效率。另外，在授課過程中教師多引入企業(yè)的工程實(shí)例進(jìn)行講解，如齒輪、軸承以及緊固件的熱處理過程等。然后教授學(xué)生使用軟件對工程構(gòu)件在不同工況下的熱處理工藝進(jìn)行模擬。課后并針對性地布置一些作業(yè)，這樣既能充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，又能讓學(xué)生將所學(xué)基本理論應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，提高學(xué)生獨(dú)立解決工程實(shí)際問題的能力。

3.改革課程考核方式。為了綜合評價學(xué)生對基本知識的掌握程度及其應(yīng)用能力，應(yīng)擯棄傳統(tǒng)的以期末閉卷考試成績?yōu)橹鞯目己朔绞剑⒍嘣瘻y評的方式。可以將課程的考核方式分為期末閉卷考試成績和平時成績，比例分別為50%。平時成績應(yīng)包含平時出勤、課堂提問及討論、課后作業(yè)等多個方面，比例分別為10%、10%和30%。課后作業(yè)以工程構(gòu)件的熱處理工藝優(yōu)化為主，讓學(xué)生熟練使用模擬軟件對工程構(gòu)件的熱處理工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。期末閉卷考試主要考查學(xué)生對基本知識的掌握程度，平時成績主要對學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度以及基本知識應(yīng)用能力的評價。

三、結(jié)束語

《熱處理原理及工藝》作為金屬材料科學(xué)與工程專業(yè)的一門核心課程，為了提高學(xué)生對該門課程的綜合學(xué)習(xí)能力，需要對該門課程教學(xué)進(jìn)行改革，以適應(yīng)社會發(fā)展的需求。針對該課程在教學(xué)過程存在的問題，本文提出一些改進(jìn)措施。其目的是提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，使學(xué)生更好地掌握企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)過程中熱處理方面的理論知識，畢業(yè)后能夠很快適應(yīng)企業(yè)相關(guān)工作崗位的要求。

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