《熱處理原理及工藝》課程教學改革研究

譚元標　雷源源　趙飛　萬明攀

摘要：《熱處理原理及工藝》作為材料科學與工程專業的一門核心課程，本文主要針對該門課程教學過程中存在的問題，從優化課程教學內容、改革教學模式和教學方法、采用Thermo-Calc和Deform-3D等軟件教學工具來提高教學效率、建立多元化的課程考核方式等方面進行探討。其目的是激發學生學習的積極性和主觀能動性，提高學生分析和解決工程問題的能力，以適應社會對應用型人才的發展需求。

關鍵詞：《熱處理原理及工藝》；課程教學方法；教學改革

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

近年來，隨著汽車、工程機械、航空航天領域的快速發展，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境依然保持良好的使用性能。與此同時，這對高校培養學生的質量也提出了更高的要求。高等學校提高教學質量和本科生的培養質量主要通過課程教學改革來實現。貴州大學材料科學與工程專業以“寬專業、厚基礎、高素質、重實踐、強能力”為原則，深化改革“材料工程應用復合型創新人才”培養方案，通過課程內容的整合、專業核心課程集群的構建以及系列專業選修課，以適應學生個性化發展。目前，材料科學與工程專業按照“通識公共基礎+夯實大材料學科基礎+明確專業專長方向”的方式進行本科生人才的培養。

《熱處理原理及工藝》作為材料科學與工程專業的一門核心課程，該課程涉及到材料科學基礎、金屬學、固態相變原理、物理化學等多門相關課程，具有理論性強、抽象性強、綜合性強和實踐性強的特點。近年來，貴州大學在寬專業、厚基礎、高素質、重實踐、強能力人才培養模式指導下，課程體系幾經改革，課程內容在相應的進行調整，課時也在不斷減少。如仍按原有傳統的課堂講授式教學模式進行授課，會使學時數與課程內容之間出現矛盾。這也會大大減少課堂中與學生的互動環節，降低學生主觀能動性的發揮。因此，改革課程教學方法，充分發揮學生課堂上的主觀能動性，對提高“熱處理原理及工藝”課程整體的教學質量與效果具有重要意義。

一、《熱處理原理及工藝》課程教學存在的問題

1.教育觀念滯后，教學模式陳舊。目前，《熱處理原理及工藝》課程教學采用的教學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，但對于這種實踐性很強的專業課，該教學模式會使理論與工程實踐相脫節。另外，學生在學習過程中只能被動接受，缺乏對學生創新能力和學習能力的培養，久而久之會使得學生失去學習的熱情與積極性，進而影響教學質量和教學效果。

2.課程內容多而雜。已出版的《熱處理原理及工藝》教材，不同版本的內容大體相同，其內容都是追求知識的全面性，重點不突出，各章節之間也缺乏連貫性。隨著材料科學與工程專業課程體系的改革，課程的學時也在不斷縮減，進而出現教學內容與學時數之間的矛盾。為了完成教學內容，許多教師在授課過程中都是側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用于實際生產過程。

3.理論與實踐脫節。該課程具有實踐性強的特點，為了讓學生更好地掌握本門課程，在學習完理論知識后，需要深入企業一線進行實踐學習。目前，由于學校都在擴招本科生，導致本科生人數過多，另外，企業對實習生的容納能力有限。這使得在實習實踐環節，學生只能走馬觀花地了解企業的生產過程，自己動手機會很少，不能將所學習理論知識很好地與實踐相結合。

二、《熱處理原理及工藝》課程教學改革措施

1.優化課程教學內容，改變課堂教學模式。隨著課程體系的改革，課程學時數在不斷減少。《熱處理原理及工藝》教材內容又過于繁雜，因此需要根據金屬材料工程專業應用型人才培養目標對教學內容進行精選。對于熱處理原理部分依然作為教學內容的重點，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，其他熱處理新工藝方法則根據企業和社會對人才的需求以及各種熱處理方法的最新發展動態來選擇教學內容。這樣可避免課程內容繁雜，課程內容講授不深入的缺點。傳統教學模式減少了學生的課堂參與度，學生容易分散聽課注意力。我認為應該采取講授式、啟發式和討論式并重的教學模式，課堂上多增加與學生的互動環節，多以啟發式教學模式引導學生去思考某個知識點及其在實際工程問題中的應用。對于學生難以理解的一些問題，可采用大家共同討論的方式解決。為了加強學生對基礎知識的掌握，適當布置一些課后作業。但課后作業必須及時批改，并根據學生課后作業的完成情況來檢驗學生對所學知識的掌握程度，對于學生掌握不好的知識點需要及時講解。另外，平時要多與學生溝通，根據學生反饋的意見及時調整教學方法。

2.采用Thermo-Calc和Deform-3D等軟件教學工具。《熱處理原理及工藝》課程內容比較繁雜，在有限學時數情況下很難講授更多的課程內容。隨著計算機科學技術的高速發展，各種軟件被廣泛應用于材料科學領域，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、珠光體轉變、貝氏體轉變以及馬氏體轉變過程中的原子擴散過程。這樣可以讓學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制，并且可以極大地提高教學效率。另外，在授課過程中教師多引入企業的工程實例進行講解，如齒輪、軸承以及緊固件的熱處理過程等。然后教授學生使用軟件對工程構件在不同工況下的熱處理工藝進行模擬。課后并針對性地布置一些作業，這樣既能充分發揮學生的主觀能動性，又能讓學生將所學基本理論應用于實際生產，提高學生獨立解決工程實際問題的能力。

3.改革課程考核方式。為了綜合評價學生對基本知識的掌握程度及其應用能力，應擯棄傳統的以期末閉卷考試成績為主的考核方式，建立多元化測評的方式。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%。平時成績應包含平時出勤、課堂提問及討論、課后作業等多個方面，比例分別為10%、10%和30%。課后作業以工程構件的熱處理工藝優化為主，讓學生熟練使用模擬軟件對工程構件的熱處理工藝進行優化設計。期末閉卷考試主要考查學生對基本知識的掌握程度，平時成績主要對學生學習態度以及基本知識應用能力的評價。

三、結束語

《熱處理原理及工藝》作為金屬材料科學與工程專業的一門核心課程，為了提高學生對該門課程的綜合學習能力，需要對該門課程教學進行改革，以適應社會發展的需求。針對該課程在教學過程存在的問題，本文提出一些改進措施。其目的是提高學生的綜合素質，使學生更好地掌握企業實際生產過程中熱處理方面的理論知識，畢業后能夠很快適應企業相關工作崗位的要求。

參考文獻：

[1]馬春陽，丁俊杰，邢子健，姜曉霞.“熱處理原理及工藝”課程教學改革與實踐[J].教育學報，2011，（33）：202-203.

[2]徐曉華，羅文軍.工程材料與熱處理課程改革探索[J].桂林航天工業高等專科學校學報，2009，（3）：376-378.

[3]吳海江，王小明，鄒利華，等.“熱處理原理及工藝”課程教學改革研究[J].時代農機，2019，43（09）：125-126.

[4]倪俊杰，王文宏，賈正鋒，等.“金屬熱處理原理與工藝”課程建設及教學改革實踐[J].中國科教創新導刊，2013，（32）：38-39.