基于網絡授課平臺的《工程材料及熱處理》課程授課教學實踐

李 敏，婁麗艷，韓敬華

（天津職業技術師范大學 機械工程學院，天津 300222）

1.引言

《工程材料及熱處理》課程主要講授內容包括：金屬學部分（主要包括：晶體學、結晶、固態相變、塑性變形機理等）、熱處理部分及合金鋼、鑄鐵部分，是從事機械類專業學生所必須掌握的一門學科基礎課。課程具有知識點多、概念性強、理論性強及抽象性強等特點，傳統的教學方式主要以課堂講授的形式，學生在學習的過程中對材料內部構造等沒有感官的認識，接受起來覺得枯燥。疫情的出現又打破了傳統教學過程中主要以教師現場講授、學生能夠直觀接收信息的情況。老師們積極響應“停課不停學”的倡議，結合實際情況開展了各種網絡教學工作。針對本課程的特點只依靠單一的網絡平臺授課方式不能滿足課程要求，為了達到較好的教學效果，筆者采用了騰訊會議+雨課堂復合使用的線上教學形式，并在教學過程中時時進行錄課，以滿足學生課后復習的需求，取得了較好的教學成果。

2.基于騰訊會議+雨課堂平臺的教學探索

為保證線上教學的順利進行，需要做到課前充分準備、授課過程中認真講解及充分調動學生學習積極性、課后認真總結。

課前準備：線上教學過程中學生容易分散注意力，產生疲勞，因此對課件的內容提出了更高的要求，需要教師精心設計課堂內容，充分調動學生學習的積極性。《工程材料及熱處理》課程主要包括金屬學、熱處理、合金鋼及鑄鐵三大部分，內容多且抽象，以往面對面授課時學生由于實踐感知較少，教學效果并不十分理想，這對線上教學提出了更大的挑戰。針對以上問題，授課教師以本課程的學科思想即獲得材料的良好使用性能為宗旨，將知識點由宏觀—抽象—應用—宏觀—抽象—應用的過程闡述。將知識點模塊化逐層遞進，即由金屬材料應用的廣泛性引出其具有良好的使用性能，由宏觀的性能深入探索金屬材料的內部構造；掌握了金屬內部構造后帶領同學們分析材料的成型原理及塑性變形機理；工程應用中廣泛使用的金屬材料幾乎都是合金，掌握分析合金的基本工具-相圖后學習實際生產中應用的最廣泛最具代表性的合金—鐵碳合金，如圖1所示，至此完成金屬學部分的學習。在鋼的熱處理原理分析的基礎上學習熱處理四把大火(退火、正火、淬火、回火)及表面熱處理；以學生專業特點進行合金鋼及鑄鐵知識的學習。根據授內容的調整相應地進行授課課件ppt的調整，在開課前授課教師講課件修改完畢，并在每章節前一節課將pdf版本的課件提前發至學生授課微信群，以供學生進行課程預習。同時，上課前將作業題目錄入到雨課堂系統，授課過程中實時進行雨課堂作業的書寫及提交。

圖1 課程體系流程圖

授課過程：以騰訊會議平臺為主，雨課堂為輔進行網絡授課。上課前三個小時老師通過微信群發布騰訊會議鏈接，提醒學生上課，課前十分鐘再次提醒同學們進入上課教室，并同時登錄雨課堂。學校在開學前一周已將全部學生名單導入雨課堂系統，且每位任課教師名下包含本學期所有授課班級。在選擇課程和班級對話框，選擇《工程材料及熱處理》課程及授課班級后開啟授課。同學們進入騰訊會議教室并同時登錄雨課堂，系統自動顯示登陸情況時時進行考勤，并同時開啟騰訊會議屏幕共享以時時播放授課ppt，并開啟聊天室時時進行課上互動。課程每進行一個知識點講解后，進行雨課堂作業測試，雨課堂自帶的習題統計工具能直接統計學生的習題完成情況，包括學生用時、最終的得分、每個題目的正確率等，以便及時了解學生掌握情況。

網絡授課以多媒體教學形式，多媒體教學能夠將抽象的概念和理論知識，以圖片或者視頻的形式較為形象地演示出來。由于授課班級年級較低，專業知識掌握較少，而金屬學部分的知識不但概念多且抽象，學生普遍反應這部分內容吸收與掌握較為困難，線上教學對此又提出了更大的挑戰。本課程中金屬內部原子排列情況、固溶體及化合物的聯系與區別、金屬的凝固原理及二元合金相圖等，僅依靠網絡另一端教師的講解，學生理解更為困難。

受疫情的影響，學生無法進入實驗室進行實驗，對于力學性能測試部分，將鋼的拉伸試驗以多媒體形式呈現，并將拉伸結果以圖片形式呈現，如圖2所示。通過視頻的觀看及實驗結果的展示。

圖2 45鋼不同熱處理狀態下拉伸曲線

在教學中以“案例”形式引入課堂，這樣不但可以避免學生因概念不清晰而產生疲勞，又可以提高學生的學習效率。以第六章節熱處理工藝中鋼的表面熱處理為例。

案例：某減速器齒輪，如圖3所示。材料選擇45鋼，性能要求：齒面耐磨；心部要求良好的綜合力學性能。

熱處理工藝：毛坯件—鍛造—預備熱處理—粗加工—最終熱處理—精加工。

案例分析：減速器中齒輪為傳動裝置。工作過程中齒面嚙合要求硬度高且耐磨，而心部與軸連接要求具有良好的綜合力學性能。因此在選材上一般選用常用的性價比較高的優質碳素結構鋼，如45鋼。根據齒輪的作用及其對性能特點的要求，在預備熱處理工序中選用完全退火處理以保證較高的強度及良好的切削加工性能，最終熱處理選擇軸類常用的熱處理工藝調質（淬火+高溫回火）處理，以保證其具有優良的綜合力學性能，最后對齒輪的表面進行表面淬火+低溫回火以使材料具有表硬心韌的性能特征。

圖3 減速器齒輪工作過程

通過此案例的學習，學生能夠直觀地觀察齒輪的工作過程，在充分掌握齒輪工作原理的基礎上，全面掌握對于齒輪性能的要求，進而掌握材料的熱處理原理及工藝。這就要求教師在上課前做好充分的授課準備，盡量激起同學們學習的積極性及參與性。

課后總結：每節課程結束后，教師收集雨課堂作業進行批改，教師根據雨課堂作業情況，結合學生上課參與的積極性及回答問題的準確度，對教學及學生情況進行總結和反饋。一方面能夠較為準確地了解學生通過課上學習對知識點的掌握情況，以便下次課時督促學生；另一方面也能夠通過課后總結進行教學反思與改革。

成績考核：線上教學對于期末學生成績的考核提出了較大的挑戰。由于學生較多且授課過程中不能做到面對面時時掌握學生課堂學習情況，授課教師僅通過出勤率來計算學生的平時成績難以達到考核效果。這就要求教師在每節課授課過程中在雨課堂系統中設置限時回答問題或隨堂測試環節，及騰訊會議聊天室中的課堂互動，一方面提高了學生學習的積極性，另一方面作為平時成績考核的評價標準。利用雨課堂期末考試系統，提前錄入期末考試題目并試題并根據學校設置的期末考試時間設置試題公布時間及截止時間，以便在規定的考試時間內進行期末考試，將平時成績與期末考試成績匯總成總成績。

3.結語

《工程材料及熱處理》課程作為近機類專業的技術基礎課，本身具有抽象性強、概念性強的特點，通過騰訊會議+雨課堂形式進行網絡授課的教學探索和實踐，有效地彌補了空間的限制。通過調整授課內容及授課方式，在授課過程中將抽象的理論以案例形式形象地呈現在多媒體上，激發了學生的學習興趣，促進了參與的積極性，取得了較好的學習效果。