淺談“金屬學(xué)及熱處理”課程的教學(xué)改革

劉暉暉

摘 要 在應(yīng)用型本科教學(xué)的環(huán)境下，應(yīng)該重視專業(yè)課程的教學(xué)。本文針對課程本身和教學(xué)對象的特點，就如何提高該課程的教學(xué)效果談一些體會。授課教師在教學(xué)中必須認(rèn)真研究課程內(nèi)容，鉆研教材，同時不斷改進(jìn)教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

關(guān)鍵詞 金屬學(xué)及熱處理 教學(xué) 應(yīng)用型人才

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2016.11.060

文華學(xué)院是培養(yǎng)本科應(yīng)用型人才的民辦高校，“金屬學(xué)及熱處理”是材料成型及控制工程專業(yè)的核心課程，該課程對后續(xù)幾門的核心課程起到理論支撐作用。而該課程理論性強(qiáng)，概念抽象又比較難理解，學(xué)生學(xué)習(xí)該課程時積極性不高。①②因此，在課時少而教學(xué)內(nèi)容多的情況下，提高學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力是一個比較重要的課題。本文根據(jù)本校生源特點及課程性質(zhì)特點，結(jié)合筆者的教學(xué)經(jīng)驗，談一些提高該課程教學(xué)效果的體會。

1 抓好課堂教學(xué)

“金屬學(xué)及熱處理”課程主要以課堂講授為主，因此，抓好課堂教學(xué)質(zhì)量是非常關(guān)鍵的。

筆者認(rèn)為，任何一門課程的第一堂課比較重要。在第一堂課中，必須讓學(xué)生明白該課程的重要性，同時激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。在第一堂課中，筆者往往會事先以生活中的實例讓學(xué)生明白“化學(xué)成分—工藝—組織—性能”這一主線，找出它的內(nèi)在規(guī)律，使學(xué)生后期對金屬材料的學(xué)習(xí)能夠條理化、系統(tǒng)化。各種金屬材料的性能不同，主要是因為它的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)不同。而有的材料雖然化學(xué)成分相同，但由于結(jié)構(gòu)不同性能也不同，比如金剛石和石墨。因此要想改變材料性能，就從化學(xué)成分、工藝和組織三方面出發(fā)，普通的熱處理是通過不改變化學(xué)成分，改變加工工藝來改變組織從而達(dá)到改變性能的目的，也就是“工藝—組織—性能”，可以說這條主線貫穿于整個課程當(dāng)中。而同一種材料經(jīng)過不同的工藝而性能也會不同，例如3個相同45鋼試樣同時加熱到810℃，經(jīng)過相同的保溫時間，然后分別以不同的冷卻方式冷卻隨爐冷卻、空冷、水冷，最后測量硬度，發(fā)現(xiàn)他們的硬度不一樣，并且硬度逐漸增加。因而，在講課過程中不僅要抓住這條主線，而且應(yīng)貫穿于每一章節(jié)、每個工藝這樣條理就比較清楚了。而在講熱處理的概念時，一定要讓學(xué)生了解要選擇好熱處理工藝，一定要先清楚這個零件的作用及它的性能來選擇熱處理工藝，要不然學(xué)生在選擇熱處理工藝時不知從何處下手。

這門課程教學(xué)內(nèi)容比較多，教師應(yīng)該認(rèn)真鉆研教材，提煉出重點、難點。例如，在講述材料的力學(xué)性能時，結(jié)合學(xué)生之前在“材料力學(xué)”中所做拉伸試驗，幫助學(xué)生正確理解屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的概念，充分認(rèn)識“屈強(qiáng)比”在工程實踐中的重要意義。在講述“鐵碳合金相圖”時應(yīng)重點詳解分析鐵碳合金的成份、組織與性能的關(guān)系，這是本課程的重點內(nèi)容，該相圖與本課程其它很多內(nèi)容都有關(guān)聯(lián)。對于重難點內(nèi)容，需要反復(fù)講解，使學(xué)生能夠理解并且掌握這一規(guī)律，能夠舉一反三。

2 改進(jìn)教學(xué)方法

教學(xué)方法是教學(xué)改革的關(guān)鍵，因此應(yīng)靈活采用多種教學(xué)方法，比如啟發(fā)式、討論式教學(xué)法，來調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。金屬學(xué)及熱處理課程涉及的知識點多而分散、基本術(shù)語、概念多且抽象，圖片多，工藝方法也多。③若僅用課件來簡單講授，學(xué)生很難理解，并且感到枯燥無味，所以可以在課堂教學(xué)過程中采取以下措施：

（1）可以采用現(xiàn)代教育技術(shù)，在教學(xué)過程中加入動畫效果，有助于學(xué)生更好地理解知識，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而提高教學(xué)效果。例如在講解“金屬的晶體結(jié)構(gòu)”時，涉及晶體空間結(jié)構(gòu)，由于學(xué)生對晶體的抽象的空間結(jié)構(gòu)感到無從想象，難以理解，教師就可以將比較難講清楚的教學(xué)內(nèi)容，通過多媒體形象生動立體地表現(xiàn)出來，可以增強(qiáng)教學(xué)過程的趣味性，從而提高教學(xué)效果。

（2）組織課堂討論，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。為了不使學(xué)生過分依賴教師講解，可以開展課堂討論，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，使學(xué)生成為教學(xué)活動中的主體。通過在課堂內(nèi)開展教學(xué)討論，先要讓學(xué)生學(xué)會獨立思考，然后教師再對學(xué)生討論過程中的問題進(jìn)行講解并加以總結(jié)。這樣一來，可使整個課堂討論教學(xué)氣氛活躍。比如講到熱處理部分，就可以讓學(xué)生討論他們金工實習(xí)所用的最熟悉的鋸條，應(yīng)該用什么材料以及用什么熱處理方法，最后教師再進(jìn)行總結(jié)。每個學(xué)生都能參與其中并積極思考，改善了教學(xué)氛圍，提高了教學(xué)效果。

本課程為很多高校材料考研復(fù)試專業(yè)課，因此可以將歷年各校考研試題搜集匯總，形成考研習(xí)題庫，供考研學(xué)生復(fù)習(xí)。同時建立本課程的教學(xué)網(wǎng)站，實現(xiàn)課件、考研習(xí)題庫資源共享，方便學(xué)生隨時自學(xué)本課程內(nèi)容，并有利于兄弟院校交流互動。

3 加強(qiáng)實踐教學(xué)和改革實踐教學(xué)內(nèi)容

此前，我院材料專業(yè)“金屬學(xué)及熱處理”課程并沒有開設(shè)實驗課，而“金屬學(xué)及熱處理”課程理論多，且實踐性較強(qiáng)。在教學(xué)過程中適機(jī)安排實驗，通過實驗過程中學(xué)生自己動手操作、觀察、分析，有助于學(xué)生掌握金屬材料的本質(zhì)及規(guī)律，使學(xué)生能夠更好地理解基本概念和基本原理。因此，教學(xué)過程中應(yīng)該加強(qiáng)兩個實驗項目：講授“鐵碳合金相圖和碳鋼”后及時安排一次金相制作及碳鋼平衡組織觀察實驗，讓學(xué)生掌握金相試樣制備和顯微鏡操作技能，充分認(rèn)識鐵碳合金的平衡組織特征；講授“鋼的熱處理”后安排一次鋼的熱處理及硬度測量實驗，這樣學(xué)生可以通過熟悉熱處理工藝的操作過程和硬度計測量方法，充分認(rèn)識化學(xué)成分、工藝對組織對性能的影響。為了達(dá)到實驗教學(xué)目的，學(xué)生應(yīng)該根據(jù)實驗大綱及實驗指導(dǎo)書和教材中的有關(guān)章節(jié)進(jìn)行實驗前的預(yù)習(xí)。而且學(xué)生在實驗過程中，要認(rèn)真做好數(shù)據(jù)記錄，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，分析實驗結(jié)果，認(rèn)真撰寫實驗報告。

上述實驗都屬于基礎(chǔ)型驗證性實驗，雖然對學(xué)生的理論教學(xué)有很好的輔助性作用，但往往不利于充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，因此在此基礎(chǔ)上又增加了兩個實驗：

（1）鋼的熱處理的設(shè)計性實驗。先讓學(xué)生自主選擇一簡單產(chǎn)品為實驗對象，確定實驗?zāi)康模殚喯嚓P(guān)資料后，確定預(yù)先熱處理及最終熱處理工藝，觀察熱處理前后的組織和檢驗其性能，并讓學(xué)生對實驗結(jié)果進(jìn)行分析和討論。

（2）金相看圖實驗。該實驗由實驗指導(dǎo)教師按照大綱要求，先準(zhǔn)備好各種碳鋼經(jīng)不同熱處理后的金相試樣及各種鑄鐵的金相試樣，并且做好金相圖譜。讓學(xué)生通過觀察分析和對比，來識別出材料及熱處理方法。

由于新的實驗教學(xué)模式建立在以學(xué)生為本的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮了其主觀能動性，極大地調(diào)動了他們的學(xué)習(xí)興趣和積極性，形成良好的實驗教學(xué)氛圍。

4 改革考核方式

課程考核也是課程教學(xué)的重要部分，旨在督促學(xué)生能夠系統(tǒng)地復(fù)習(xí)和鞏固所學(xué)知識，以檢查學(xué)生對基本知識、基本技能的掌握程度與運用能力。以往該課程的考核重點是基本知識的理解和掌握，考核內(nèi)容、形式單一，主要采用閉卷考試（占70%）+平時成績（占30%）的考核方式。

在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)這樣的問題，有的學(xué)生平常不認(rèn)真學(xué)習(xí)，到考試前突擊復(fù)習(xí)，最后也能通過考試。為了避免這種臨時抱佛腳的復(fù)習(xí)方法，我們在考核方式上也做了必要的改革，考核成績主要采用閉卷考試（占70%）+平時成績（占20%）+實驗（占10%）的考核方式。閉卷考試主要是考查學(xué)生對基本知識的掌握情況，試卷內(nèi)容充分體現(xiàn)大綱的基本要求。平時成績包括課后作業(yè)、課堂回答問題以及課堂測驗，課后作業(yè)中有時會布置一些需要積極思考和討論的開放型題目，讓學(xué)生通過查閱各種文獻(xiàn)資料，再到課堂上自由發(fā)言，提高學(xué)生對知識的綜合應(yīng)用能力。高等院校工科學(xué)生理應(yīng)具有較強(qiáng)的實踐能力，通過實驗可以培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力，同時又能加深對所學(xué)知識的理解程度。為了真實反映學(xué)生的能力和素質(zhì)、科學(xué)地評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，新的考核方法中增加了考核內(nèi)容，每個實驗都要根據(jù)實驗紀(jì)律、實驗操作規(guī)范和實驗報告等三部分進(jìn)行評分，從而實現(xiàn)對實驗過程和實驗結(jié)果的綜合考評。

通過推行考試方法改革，增強(qiáng)了學(xué)生平時學(xué)習(xí)的主動性，提高了學(xué)生分析問題和解決問題的能力。同時通過教師教學(xué)方法的改革，提高了教師的教學(xué)能力。

5 小結(jié)

民辦獨立高校的培養(yǎng)目標(biāo)是打造優(yōu)秀的本科應(yīng)用型人才，課程教學(xué)具有相應(yīng)的特點。因此，若要較好地完成金屬學(xué)及熱處理課程教學(xué)，教師不僅要搞好課堂教學(xué)，更要注重理論和實踐緊密聯(lián)系，始終堅持以學(xué)生為本，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高課程教學(xué)效果，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)具有扎實的理論基礎(chǔ)和較強(qiáng)的實踐能力、創(chuàng)新能力的應(yīng)用型技術(shù)人才。

注釋

① 崔忠圻.金屬學(xué)與熱處理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

② 仵海東，曹鵬軍，劉筱威.金屬學(xué)及熱處理課程建設(shè)與改革探索[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報：社會科學(xué)版，2009（12）：205-206.

③ 黃之德.金屬學(xué)及熱處理課程教學(xué)實踐與探索[J].中國職業(yè)技術(shù)教育，2003（7）：38-39.