金屬學與熱處理課程的智慧課堂建設

摘? 要：根據當前社會發展對金屬學與熱處理課程教學要求的提高，順應智慧校園的建設，對金屬學與熱處理課程教學內容做適當的調整，采用問題啟發層次式和實踐教學，并將借助“互聯網+”的平臺，將專業理論知識和生產實踐有機結合起來，培養學生綜合性、創新性的解決分析生產實例的能力，增強我院學生立足社會的信心。課程的考核可以采用閉卷考試和平時考查的雙重考查方式。希望借助智慧課堂的建設達到良好的教學效果。

關鍵詞：教學改革;問題啟發層次式;實踐教學;互聯網+;智慧課堂

中圖分類號：G642? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2022）10-0102-04

Abstract： According to the improvement of the teaching requirements of the current social development for the course of Metal Science and Heat Treatment and the construction of smart campus， the teaching content of the course of Metal Science and Heat Treatment is adjusted appropriately. It adopts problem-inspired hierarchical and practical teaching， and organically combines professional theoretical knowledge with production practice with the help of the "Internet +" platform， cultivates students' comprehensive and innovative ability to solve and analyze production cases， and strengthens students' confidence in the society. The course assessment can adopt the double examination method of closed book examination and regular examination， hoping to achieve good teaching effect by the construction of wisdom class.

Keywords： teaching reform; problem-inspired hierarchical teaching; practical teaching; Internet +; wisdom classroom

隨著社會的不斷進步，信息的不斷更新，大學生對知識的獲取方式已經不單是單純的教師課堂講授。智慧校園已經在全國各大高校紛紛實現，而智慧課堂的建設也在各高校中紛紛研究。當代高校教學改革的一個主要熱點就是智慧課堂，它是互聯網技術與教學深度融合的產物。當今知識的傳遞是大數據實踐思維，智慧課堂的出現也帶動了傳統教師單一課堂講授的模式變更，在今后，智慧課堂的普及對于教育，特別是當代大學生的教育是非常有意義的[1-4]。如今，大學校園里無線網絡覆蓋率高，智能手機、IPAD等移動智能端也已深深步入大學生生活中。借助某一專業教師端APP、學生端APP、后臺管理實現智慧課堂的建設，是完全有基礎和條件的。智慧課堂必當首先源于智慧教育。在當代大學教育中，智慧教育主要包括了兩層含義：首先，從教育目標來看，是把發展大學生智慧作為培養目標的教育，以培養大學生終身學習能力為最終目的。也就是說，教書育人，不只是培育大學生成為一個有知識和修養的人，還應該努力培養大學生成為一個有智慧有學習能力的人。第二，從教育教學的過程與方法來講，智慧課堂是指有智慧的教育，有思想、有文化、有靈性的，充滿思維活力的教育，就是要以智慧的教育促進學生智慧的發展。這兩者的有機結合才既能夠提高教育教學質量和效率，為大學生的教育提供保障，又是培養當代大學生學習能力、提高大學生思維水平的重要途徑。俗語稱：“智慧的核心是智力，而智力的核心是思維能力”，所以，開展智慧課堂、發展智慧課堂的目的是培養思維品質與思維能力。下面就針對我校馬鞍山學院金屬材料類專業的金屬學與熱處理課程談談智慧課堂的建設。

金屬材料類專業培養具備金屬材料科學與工程等方面的知識，能在冶金、材料結構分析與研究，金屬材料及復合材料制備，金屬材料成型等領域從事科學研究、技術開發、工藝和設備設計、生產及經營管理等方面工作的高級工程技術人才。因此金屬學與熱處理是金屬材料工程專業和材料成型及控制工程專業的專業基礎必修課程，更是主干核心課程之一。該課程具備涉及基礎原理知識面廣，運用手段更新快，教學實踐密切聯系的特點，使其在教學過程中，任課教師應當采用工程實踐教學體系以及培養學生分析、解決工程問題的能力的教學方案，注重學生的能力和素質培養，也使學生在獲得知識和技能的同時也學會學習和解決實際問題的過程[5-8]。在以往傳統的教學觀中，認為學習即是積累知識和信息、獲得或吸取知識材料的過程，往往將教學等同于講述，將教育看做是積累知識的過程，不利于工科學生創新能力和發展能力的培養。通過金屬學與熱處理課程的智慧課堂建設，爭取達到通過課程的授課，讓學生感到學有所用，能為國家培養出“厚基礎，寬口徑”的實用型人才。以下就本人幾年來對金屬學與熱處理課程的教學過程談幾點體會。

一、選用教材和課程教學要求

教材是文化知識的載體，因此在選用教材時要堅持教學內容和學科發展相適應，充分發揮我院大學生的智力優勢，同時便于教師課堂教學和學生課后自學的特點和原則。我院采用機械工業出版社出版，崔忠圻主編的《金屬學與熱處理》教材，推薦參考書籍選用胡賡祥主編的《材料科學基礎》和胡光立主編的《鋼的熱處理》。崔忠圻主編的《金屬學與熱處理》高等院校本科類教學相關專業學生教材，同時也可為從事材料科學專業的工程技術人員作參考。該書主要介紹了金屬學理論、鋼的熱處理、金屬材料以及鐵碳合金等基本原理，而這些理論的理解都相對較深奧復雜，是金屬材料工程專業的專業基礎課，因此將該課程放在本科四年制教育的第5學期。主要參考書籍的選擇是能夠最大程度地幫助感興趣和有意向考研的學生了解專業、學校以及未來地發展方向。這些知識點在參考書籍里都會有提及，可以為備考復試的學生省去一部分查閱調研的時間。

學完本課程，學生應該達到以下要求：（1）掌握金屬學的基本理論，即弄清金屬及合金的成分-結構-組織-性能之間的關系;（2）掌握金屬及合金的塑變理論、熱處理理論與工藝及其用途，即弄清金屬及合金的成分-處理工藝-組織-性能-用途之間的關系;（3）掌握金屬材料的牌號、用途及其熱處理方法;（4）具有金相分析的基本能力。

二、教學內容調整

（一）教學內容調整

在課程教學前，應了解學生的起點能力，制定好教學目標。控制軋制與控制冷卻課程內容更新較快，教材內容會存在一些滯后性，教師應在授課之前做好充分調研準備工作，增強教學內容的整體性和關鍵性，刪除重復或過時的內容，并通過實驗室和校外生產實習基地增加實例分析，將創新創業意識也傳遞給學生，激發學生學習興趣、提高學生分析能力，使學生更輕松地掌握課程內容。例：（1）以添加Nb或者Ni某一種或兩種元素作用探討金屬元素結晶的熱力學條件以及晶粒長大的機制。（2）以典型的金屬合金元素C，分析相結構。（3）增加熱處理實驗，讓學生借助不同試驗工藝得到不同試驗數據，獲得不同熱處理方式對材料組織性能的影響。（4）增加汽車薄板的成型性工藝分析。這些增加的教學內容不僅順應了時代的發展，材料大數據的更新，也提高了學生課后調研的能力。教師可以搜集這些資料，將資料上傳至學習軟件。

這就要求任課教師在教學過程建設中，除了介紹原理知識以外，應及時補充可以體現相關生產領域的新成果和新發展，使該課程成為理論基礎與實踐應用密切結合的橋梁之一。

（二）教學改革思路和教學方案

1. 教學改革思路

教學質量的提高與教學改革是高校一切工作的核心與重心。我校在材料類專業學生人數達到一定規模的情況下，應該把教學改革放在首位。而智慧課堂的引入即是一個很好的教學改革契機。專業在以堅持學科建設的基本原則下，努力實現師資與學科的最佳配置，以更好的適應專業和學校的發展。當前我校培養人才的模式是注重特色，注重應用。因此，從社會需求和我校實際情況出發，商討新的教學改革，定制新的教學計劃與課程的教學大綱。金屬學與熱處理作為材料類專業的學科基礎課，首當注重教學改革，進行教學改革并突出教學內容的實用性和針對性。金屬學與熱處理課程的智慧課堂建設是以促進信息技術與教育教學融合、提高學與教的效果為目的，并同時以物聯網、云計算及大數據分析等新技術為核心技術，為學生提供一種環境全面感知、智慧型、數據化、網絡化、協作型一體化的教學和服務，并能反復對教學內容進行學習，有效打通課堂內外的有效銜接，強化知識的記憶與掌握。

2. 問題啟發層次式教學

學生是教學學習的主體，教師要注重學生的平時表現，授課時不再以教師純講述為主，要求學生參與到課堂教學中，以問題啟發式進行方法教學，通過提問題的方式引起學生的學習興趣和期待解決問題的積極性來調動學生的學習狀態。一直以來，學生學習專業課新知識的效率不是很高，往往是因為學生處于被接收的學習狀態。教師可以通過新的工程實例或者研究熱點來講解復雜的原理，使課堂教學不再局限于課本。如講到第二章結晶內容的時候，可以提出問題：晶粒長大的熱力學影響條件是不是就是熱脹冷縮的問題，增加適當的試驗動態視頻，讓學生即使在課堂也能直觀感受到變化和不同。針對培養我院大學生發散思維的思考能力，同一條件下教師可以從不同角度創造性的提出問題，使其充分發揮學生的智力因素。這就要求任課教師要了解本專業學生的學習能力，提前做好充分的教案準備。

3. 多媒體與板書相結合教學

在多媒體和板書的教學過程中并非是二選一，該課程設計到的金屬材料基礎課程內容較多，比如Fe-C合金相圖，不同控軋控冷工藝后得到的組織形貌，產品生產視頻等都將以計算機等多媒體展示為主，從而大大節約了以往教學中板書的時間，提高了課程教學效率。而學生上課時往往也需要一定時間的思考與接受知識的時間，此時板書會使學生注意力更加集中，學生也會隨著老師的板書記錄進行思考，也為課后復習提供了重難點，據往屆學生反映愿意接受多媒體與板書相結合的教學方式，既有了PPT的充實生動的展示，又有了重難點的把握方向。

4. 學生走向講臺

課堂教學不是簡單的知識學習的過程，它是師生共同成長的生命歷程。課堂教學中可以不僅僅采取授課教師單獨授課的方式，適當選擇部分內容，讓學生走上講臺擔當“小講師”的角色，要求學生自己根據課程內容完成PPT制作，改被動接受為主動學習，讓學生與教師面對面，鍛煉了學生的表達與分析能力，也拉近學生和老師之間的距離。靈活的教學方式，更能適應新一代大學生對知識的需求和接受。聽完學生的講解之后，老師應當及時給予補充與肯定，增加臺上學生的信心與臺下學生的理解。

5. 實踐教學

金屬學與熱處理是一門學科基礎課程，應適當增加實踐課時，認真開好并落實金相實驗室和熱處理實驗室課程，設置多層次的實驗課程體系，重點解決了學生僅課堂理論教學的不足，提高了學生動手分析問題的能力和對本課程和專業的認識，同時也給學生一個實實在在的工程背景[9]。可以組成課后學習興趣小組，讓學生參與到教師的科研項目中，幫助學生深入理解控制軋制與控制冷卻的原理，培養學生的調研與實踐的實戰能力，也是為應用型的高級人才奠定了基礎。獨立學院的學生大都認為自己比其他高校學生能力差，有自卑的心理。這種開放性的學習方式也使學生被動學習變為主動汲取，同時也大大增強了我院學生立足于社會的自信心。

此外，我們專業還可利用認識實習和參觀實習的機會深入周邊鋼廠企業生產車間，通過產品的跟蹤使學生能直觀地看到該課程的知識應用，工程師的現場講解也加深了學生對該課程的認識。同時讓學生根據自己在實習中看到的實際生產提出問題，根據不同的問題成立研討小組，找到擬解決方法。

6. “互聯網+”智能教學

學生在有限的課時內難以消化課堂教學中的一些理論，而“互聯網+”的智能化思維就可以很好地融入到課堂的教學與課后的實踐環節。如任課教師可借助國家級、省級和校級等精品課程資源共享條件和網絡平臺APP的使用等除了加強課堂教學的建設與優化，更加注重第二課堂，即學生線下學習、知識的消化鞏固、課外閱讀的情況等。使得課堂教學不再是簡單的知識學習的過程，“互聯網+”的智能教學模式不僅提升了課堂教學的氛圍和教師自身的感染力，是師生共同成長的經歷，同時也讓學生在課堂教學中更能感受過程，習得規律，發展智慧。例如我院教師引入北京超星爾雅教育科技有限公司的超星學習通軟件APP完成在線點名、課程任務的安排、教學視頻及圖片的傳遞、習題布置、留言簿等功能，有效打通課內課外，完成知識內化順應，重點難點提高，任課教師可以根據學生的反饋信息對其進行針對性指導。

自2019年疫情爆發，線上教學也為“停課不停學”做了堅實的保障。網上授課更有利于整合優秀網絡資源，提高內容質量。金屬學與熱處理是一門材料類學科專業基礎課，也是很多高校的考研專業課課程。智慧課堂的建設可以利用好網絡上的各類優質教育資源，經過篩選后擇優推薦，引導學生進行學習，有利于提高學習內容的質量。

7. 智慧課堂的教學過程

教師打開手機學習通APP，采用投屏的方式投射到教室多媒體屏幕上，這樣，教師可以手持手機自由的在學生間講授課程內容，一方面可以拉近與學生的距離，增加親近感;另一方面也能看到學生使用手機端的情況，究竟是在認真聽課，還是利用手機在做其他和學習不相干的事情。教師點擊“我的課程”，選擇相應的課程和班級進入，可以先利用“簽到”這一功能進行課堂簽到，比如手勢、GPRS定位以及二維碼等方式簽到了解學生出勤率，而不是傳統的教師用花名冊點名，節約了時間。教師可以進行一體化的課程教學設計，統籌考慮課前、中、后，線上與線下教學，并可實時查看學生線上線下學習數據，針對性地調整下節課的教學內容和方法。并根據教學進度隨時在手機上開展隨堂測試、隨機選人、課堂討論和布置作業等內容，通過信息化的工具控制課堂教學的每一步。

智慧課堂的表征是愉悅。首先表現在教學和生活環境的寬松，大學生的教育不是單純對知識的記憶，大學生需要有自己的思想靈魂。以課程鐵碳合金為例，讓學生不僅能理解鋼鐵中為什么要有碳，而且還是必不可少的，能否發散思維，理解碳含量對平衡組織和性能的影響，再引入到輕合金中去。課堂中學生“敞開心靈，激蕩智慧，暢所欲言，智情交融”成為常態，讓大學生能不斷獲得成功感悟和體驗，對未來知識和信息的獲取充滿積極的預期和渴望。

三、課程的考核機制

課程考核的內容及組織管理與質量監控以及學生的考風考紀情況都是學生學習以及本科教學工作水平評估的重要內容。我院自2008年以來該課程一直采用任課教師命題的方法對學生進行閉卷考試的考核方式。我認為可以采用閉卷考試（50%）和平時考查（50%）的雙重考查方式，讓學生不再考前沖刺，提高平時表現的分值比重，更加激發學生對該課程的學習興趣和學習潛能，包括：課堂表現，實驗過程動手和結果分析能力，參加課題討論情況以及課后學習情況等。考試過程中學生沒有過多對閉卷考試的心理壓力，注重題型的多樣性。試卷的命題要嚴格執行課程教學大綱的基本要求，緊緊圍繞應用型人才培養的目標。開卷的答案并不拘泥于一種，主要考查學生分析和解決問題的能力[5]。學生可以積極的思考，也從側面反映出學生課堂與課后學習知識的本領和能力。

四、教學效果

智慧課堂建設的最終目的還是以學習為中心，創造性的使用教材和其他課程資源，而不被唯一的課本所拘束。我校追求的智慧課堂以完善學生的人格成長，促進學生的智慧發展，提高學生的綜合素質為目標的理想課堂。按照現代課程理念，智慧課堂要求在課堂教學中要注重讓學生“感受過程，習得規律，發展智慧”。

本人和所在教研室自2013年就對該課程的教學進行質量改革，從這幾年的積極探索和實際教學經驗來看，形成了緊扣教學大綱，以學生為主體，教師為主導的多種教學資源和教學模式的授課模式。教學整體效果較好，尤其是“互聯網+”的智能教學模式引入，課堂氣氛活躍，授課切入點新穎，結合多種教學手段，滿足不同程度學生對課程知識的吸收和掌握。實踐學時的增加讓學生從感性認識升華至理性認知，知識的獲取不僅僅拘泥于課本的理論教學，對將來進入企業以及進一步的深造都奠定了一定的基礎。開卷考試+平時考查的雙重考查方式，知識點涵蓋面廣，也使得學生更加注重知識的累積，提高能力和素質的協調發展。在授課教師的引領下，學生的思維得到了擴展，師生交流頻繁，真正達到了該課程的教學目的。

五、結束語

（1）金屬學與熱處理課程的教學研究既保持了理論學習的系統性，使學生獲得牢固的理論基礎知識，又可以將教學內容延伸至實驗數據和生產實踐，體現了教學為生產服務的思想，改善了學生強理論弱實踐的不足，是一種有益的教學方式。

（2）問題啟發層次式教學和實踐教學有利于培養學生運用多種專業課程的理論知識，多角度思考問題，“互聯網+”智能教學充分調動學生課堂和課后的學習氣氛，注重學生獨立思考的能力，以及采用開卷考查和平時成績的雙重考核方式，這些都有利于培養我院學生的綜合實踐能力同時也為學生走向工作崗位或更高層次的教育奠定了能力基礎。

（3）以促進信息技術與教育教學融合、提高學與教的效果為目的，對金屬學與熱處理課程開展智慧課堂建設，以物聯網、云計算、大數據分析等新技術為核心，給學生提供一種環境全面感知、智慧型、數據化、網絡化、協作型一體化的教學和服務，并能反復對教學內容進行學習，強化知識的記憶與掌握。

（4）金屬學與熱處理課程是金屬材料工程、材料成型及控制工程專業以及相關材料類專業的一門重要核心專業課程，在今后的專業教學中不斷摸索和實踐總結來完善教學方式，使之更加適應社會發展對我校材料類專業人才的需要。

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基金項目：2018年度安徽省智慧課堂建設“金屬學與熱處理”（2018zhkt154）

作者簡介：柳美玲（1983-），女，漢族，安徽銅陵人，碩士，副教授，研究方向為民辦高校實用型工科專業教學方法與模式。