熱處理工藝與設備課程教學改革探討

夏鵬成等

【摘 要】本文結合《熱處理工藝與設備》課程的特點，對該課程的教學內容和教學方法進行改革，使其更適應現代化教學。依靠多媒體教學已經達不到預期的教學效果，實踐證明，把多媒體教學、傳統教學、啟發討論式教學等多種教學方式相結合，才能夠激發學生學習的興趣，調動他們學習的主動性和積極性。學生在學習該課程時有更深刻的印象和認識，加深對課程的的理解。對于提高教學質量，強化學生分析問題和解決問題的能力及今后對相關課程的學習都具有較大促進作用。

【關鍵詞】熱處理工藝與設備；教學改革；探討

【Abstract】Instructional contents and methods are reformed according to the characters of Technology and Equipment of Heat Treatment， which is adaptive to modern teaching. The teaching effect is poor only by media instruction. The alliances of media teaching， discussing teaching and heuristic teaching make the students interest of study and move them initiative. It makes students deeply understand and impress. It is helpful to improve teaching quality and enhance the ability of analyzing and solving questions. It is stimulative for the later teaching.

【Key words】Technology and equipment of heat treatment； Instructional reform； Discussion

《熱處理工藝與設備》是山東科技大學材料科學與工程學院對金屬材料工程專業的學生開設的一門專業主干課程，涉及許多相關知識，在前期《材料科學基礎》、《固態相變原理》、《材料力學性能》等基礎課與后續專業課《金屬材料學》、《零件失效分析》等課程之間起到承上啟下的作用，也是一門應用性很強的專業課。該課程是全面提高工程技術人員工作素質和創新能力的重要保證，是針對現代工程技術人員進行素質教育的必備環節和重要組成部分。開設這門課的主要目的就是使學生對熱處理工藝基礎知識以及設備有一個較全面的了解，掌握材料的熱處理工藝制定及熱處理設備的選擇。培養學生分析和解決金屬材料相變過程中的各種不同組織之間的辯證關系。通過工藝的靈活運用和優選，使深奧的金屬學理論在實踐中融會貫通，為后續課程和畢業設計等打好正確地選擇材料合理地進行熱處理的基礎。但在近幾年的教學過程中發現了許多問題，針對這些問題我們相關教學老師積極采取一些措施，對教學方法和內容進行適當改革，并取得一定效果。下面就該課程在教學中存在問題及采取措施做一簡要介紹。

1 教學過程中存在問題

《熱處理工藝與設備》主要采用多媒體授課。教師利用多媒體，使一些抽象的概念和知識點對學生來說更容易理解，對一些相對簡單，理解比較困難的內容和知識也比較容易理解和記憶[1]。通過對近3屆學生的教學及考核，發現在教學過程中存在很多問題，其教學效果和考試成績不是太理想，學生考試成績與預期相差較大。通過與其他幾位授課老師和學習該課程學生交流，發現該課程教學過程中有以下幾方面問題。

1.1 教材內容知識點多，學時較少

《熱處理工藝與設備》是由山東科技大學材料科學與工程學院前期開設《金屬固態相變》課程分離而來的?！督饘俟虘B相變》包含固態相變原理及熱處理工藝兩個模塊。然而隨著社會對熱處理工藝要求越來越高，熱處理新工藝不斷出現。要想實現新型熱處理工藝，需要先進的熱處理設備最為保障。因此熱處理設備在課程中的地位越來越重要。本學院根據實際教學需要及學生學習的時間安排，將《金屬固態相變》課程一分為二：《金屬固態相變原理》、《熱處理工藝與設備》?！稛崽幚砉に嚺c設備》課程選用哈爾濱工業大學夏立芳主編的《金屬熱處理工藝學》及機械工業出版社徐斌主編的《熱處理設備》作為主要參考教材。學時沒有增加，但是增加了熱處理設備的有關知識。由于兩本教材知識點較多，但授課學時少。教師在講課的時候，很多知識點講的不十分詳細，特別是對重點和難點講解，不透徹。對學生對課程知識點的理解帶來較大的困難，降低了學生學習的積極性和主動性。學生學習起來越來越困難，這嚴重影響學生對該課程以后篇章的學習產，并因此形成惡性循環。對此現象，教師在隨后教學中逐漸重視起來，對一些難點內容詳細講解，學生學習積極性和考試成績都有一定程度提高，但效果還是不理想。

1.2 教學與實驗連接性較差

針對本課程的學習，開設了較多熱處理實驗，如常規熱處理（退火、正火、淬火和回火）、末端淬火法、滲碳等。但由于實驗課屬于單獨設課，因此教學內容和實驗內容缺少連接性。有時候相關實驗課程講授完了，由于實驗室課程安排不合理，需要等到很長時間才能做實驗，這樣學生理論知識掌握了，但是經過一段時間后，又變的模糊起來，在做實驗，效果也不是太好。如果在學生學完該課程相關內容后，接著做實驗，可以理論聯系實際，加深學生印象。

1.3 理論和實踐缺少結合

由于熱處理新工藝、新技術、新的熱處理設備不斷出現和發展，使現在教材顯得比較滯后。該課程偏重于實踐，因此單靠教師在課堂上講解，很多時候顯得枯燥無味，學生印象也不深刻，學時也難于參與到教學中來，理論和實踐難以結合，學生分析問題和解決問題的能力較差，學生學習機進行和能動性差。由于學時少，很多學生在課堂上學到難點或重點沒有聽明白，有時有許多新的觀點或想法，由于缺乏教師和學生的交流平臺，來不及和教師交流，嚴重影響學生學習的積極性。這些都嚴重影響了學生對該課程的學習。

2 教學改革方法

由于在教學過程中存在以上各種原因，使教學效果和學生成績與預期有一定差距。依據存在的問題，授課教師協商后，采取一下措施來提高教學效果和質量。

2.1 重新整合教材，精簡教學內容，突出重點，強調難點

如前所述，《熱處理工藝與設備》課程教材采用的是由哈爾濱工業大學出版社夏立芳主編的《熱處理工藝學》（修訂版）和機械工業出版社徐斌主編的《熱處理設備》。該課程只有32學時，因此，參考教材內容章節多，知識面比較廣，加之課程教學學時比較緊張，教師在講解一些重點特別是難點時，不是十分詳細及透徹，這就給學生的理解帶來困難，降低他們學習的積極性。這嚴重影響學生對以后章節的學習。因此，需要對教材的內容進行精簡，重新整合。突出重點、難點。隨著科學技術的發展，新的熱處理工藝、技術不斷出現，在今后講解時，適當穿插一些新的熱處理工藝和技術，豐富授課內容，拓寬學術視野。

2.2 教學和實驗相結合，加深學生認識和知識掌握

本課程是一門以理論為基礎應用性課程，主要通過學生在學習完金屬固態相變原理后根據合金在熱處理過程中在組織變化來制定熱處理工藝，通過熱處理工藝來檢驗所制定熱處理工藝的正確性。針對該課程的學習，設定了幾個實驗，如常規熱處理（正火、退火、淬火和回火）、末端淬火法、滲碳等。由于實驗課程與本課程雖然在同一個學期開設，但兩者結合性較差。教師在講解完相應熱處理工藝后，及時和實驗室工作人員溝通，及時開展相關工藝的實驗，如在講解完末端淬火發后，及時進行末端淬火發的實驗，這樣能夠加深學生的印象及學習興趣，對知識點的掌握比較好。

2.3 采用啟發式和討論式教學方法相結合，加強學生對實際問題的分析和解決能力

通過教學發現，采用啟發式教學和討論式教學，通過和學生互動，使學生參與到教學中來，才能更好的發揮學生的主動性，激發他們學習的興趣[2]。如在講解淬火應力時，熱應力和組織應力的產生過程是一個教學難點，但兩者變化過程正好相反。教師在詳細講解完熱應力產生過程后，采用啟發式教學，應到學生分析組織應力產生過程，這樣既能引導學生參與到教學中來，又能激發學生對該課程的學習興趣和主動性，起到較好的教學效果。由于該課程屬于熱處理工藝制定和設備設計的課程，因此討論式教學，通過討論，提出問題、分析問題和解決問題，提高學生利用學到的理論知識分析問題和解決問題的能力，更能起到事半功倍的效果。該課程的許多內容適合討論式教學，如在講解完金屬材料熱處理工藝時，可以給學生一個零件圖，比如變速箱齒輪，并給出其用途及工藝、性能要求，讓學生結合所學的知識，設計齒輪的制備及熱處理工藝。可以把學生分成幾個小組，先給他們一些時間討論對該齒輪選用怎樣的制備工藝及熱處理工藝，選擇依據是什么？不同的研究小組，會有不同的制備和熱處理工藝。每個小組選派一名代表發言。老師和其他同學根據學生選用的工藝，可以進行補充，也可以提出問題。通過老師和學生最后的的討論，最終確定齒輪較佳的制備和熱處理工藝。學生在討論式教學中能夠主動參與到教學中，發揮學生學習的主動性性和想象力，學生能夠主動提出一些問題并開拓他們視野，有利于實際問題的解決，這對于今后的工作或深造具有重要現實意義。

2.4 聘請專家講解實際產品案例，在條件成熟時，可以讓學生到相關企業短期實習，使理論和實踐相結合

該課程與實踐操作結合密切，也是與學生今后工作最為緊密的課程之一。為了提高學生學習的積極性、能動性，激發學習興趣，加深學生印象及為今后工作打下較好的基礎，可以聘請與與學院具有較好關系的企業的專家到學院，通過企業對一些零件的實際熱處理制定、實施過程，詳細講解，使學生了解自己書本上學到的知識和實際生產有那些差別，同時也能調動他們學習的主動性和興趣。在條件和時機成熟時，組織學生到企業進行短時的實習，參觀企業實際熱處理設備及熱處理工藝，加深學生對課程的影響。

2.5 利用網絡優勢，創建老師和學生交流平臺，教師可以和學生在網上交流，學生有問題或者新的想法可以和老師溝通

由于學時有限，單純利用課堂時間和學生交流，是得不到良好的教學效果。可以充分利用學生課后業余時間，通過網絡和學生進行交流及答疑，回答學生在學習者遇到的問題，學生可以指出老師上課時存在問題，有利于老師在今后上課過程中及時改正和調整，提高教學效果。同時學生有一些新想法可以和老師交流溝通，讓教師及時了解學生對課程的掌握程度。

3 結論

通過對該課程教學內容及教學方法的改革，取得較好的效果。學生學習的興趣大大增加，在課堂上能夠踴躍發言，表現出較高的積極性和能動性。學生的學習成績都有一定提高。學生對實際問題的分析能力得到加強，對某些問題能夠提出幾種解決方案。可見，對于該課程的教學，僅采用多媒體教學，已不能滿足現代化教學要求，只有采用多種教學方法和手段相結合，激發學習興趣，調動學生學習的積極性，加深學生對該課程的認識和理解，提高教學質量，對今后相關課程的學習具有較大的促進作用。

【參考文獻】

[1]張有錄，劉洪艷.多媒體教學設計理論[M].甘肅民族出版社，2003.

[2]曹梅青，崔洪芝，孫宏飛，宋強.金屬固態相變原理教學改革初探[J]. 科技視界，2012（28）.

[責任編輯：侯天宇]