新時(shí)代背景下的金屬材料學(xué)教學(xué)改革探討

萬鵬 李月明 孔鳳玉 李潤霞 陳德良

摘?要：金屬材料學(xué)是金屬材料（工程）專業(yè)的核心基礎(chǔ)課和主干課，該課程具有綜合性、應(yīng)用型和實(shí)踐性的特點(diǎn)。新時(shí)代的特點(diǎn)、國際形勢的變化、中國所處的特殊時(shí)代背景下對金屬材料學(xué)的教學(xué)提出了新的挑戰(zhàn)和要求。通過調(diào)整教學(xué)模式，從單一的線下教學(xué)或線上教學(xué)，逐步改進(jìn)為混合式學(xué)習(xí)模式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性，并針對國情變化和時(shí)代發(fā)展，在教學(xué)中貫穿課程思政的內(nèi)容，提升學(xué)生的愛國和專業(yè)報(bào)國情懷，提高本科教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：新時(shí)代;金屬材料學(xué);教學(xué)模式;混合式學(xué)習(xí)

Research?on?Reform?of?Metallic?Materials?Teaching?in?the?New?Era

Wan?Peng?Li?Yueming?Kong?Fengyu?Li?Runxia?Chen?Deliang

School?of?Materials?Science?and?Engineering，Dongguan?University?of?Technology?GuangdongDongguan?523808

Abstract：Metallic?Materials?Science?is?one?of?the?main?and?core?fundamental?course?of?metallic?materials?major.This?course?has?characteristics?of?comprehensiveness，application?and?practicality.Concerning?the?characteristics?of?the?new?era，the?change?of?international?situation?and?China's?development，new?challenges?and?requirements?are?present?for?metallic?materials?teaching.By?adjusting?of?teaching?mode?from?single?teaching?on?line?or?off?line?to?blended?learning，the?enthusiasm?of?learning?can?be?evoked.Meanwhile?under?new?era?of?socialism?with?Chinese?characteristics，ideological?education?should?be?considered?throughout?the?course，which?will?promote?students?to?professionally?serve?the?country?with?patriotism.It?is?believed?that?this?novel?teaching?method?can?enhance?the?quality?of?undergraduate?education.

Keywords：New?Era;Metallic?Materials;Teaching?mode;Blended?Learning

“金屬材料學(xué)”是金屬材料（工程）專業(yè)重要的核心基礎(chǔ)課，要求學(xué)生掌握金屬材料的基本知識、金屬材料的合金化原理、鋼鐵材料中常用的合金元素及其作用，以及有色金屬的強(qiáng)化原理和工藝等。通過系統(tǒng)學(xué)習(xí)各類金屬材料及其用途、典型牌號金屬材料的熱處理工藝，了解金屬材料的最新研究成果及科研動(dòng)向，豐富和拓寬學(xué)生在金屬材料學(xué)方面的知識，為培養(yǎng)專業(yè)素質(zhì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。課程具有綜合性、應(yīng)用型和實(shí)踐性的特點(diǎn)[1]。

一、新時(shí)代背景下的教學(xué)

伴隨著中華民族從站起來、富起來到強(qiáng)起來，中國面貌發(fā)生前所未有的變化。中國特色社會(huì)主義道路自信、理論自信、制度自信、文化自信不斷增強(qiáng)走向成熟，中國國際影響力、感召力、塑造力不斷提高，日益走近世界舞臺中央，為解決人類問題貢獻(xiàn)中國智慧和中國方案。

在互聯(lián)網(wǎng)日新月異的時(shí)代背景下，學(xué)生獲取資訊、知識的渠道發(fā)生改變，互聯(lián)網(wǎng)的開放性、互動(dòng)性、全球性，改變著教育的概念和教育的生態(tài)環(huán)境，改變著教育形態(tài)、教育方式。

針對新時(shí)代新形勢，如何將我們的道路自信、理論自信、制度自信、文化自信貫穿到學(xué)生的思政教育中去，如何讓學(xué)生在面對產(chǎn)品核心技術(shù)突破的困局中去思考和學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)知識，如何在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代更好地傳播和接受知識，都是新時(shí)代背景下專業(yè)教育需要面對的問題。

二、“金屬材料學(xué)”課程教學(xué)的特點(diǎn)和新的變化

“金屬材料學(xué)”這門課程是原《金屬學(xué)與熱處理》拆分出來的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，尤其是對于金屬材料以及熱處理、焊接、材料加工、材料成型專業(yè)極為重要的核心課程[2]。其先修課程主要為“材料科學(xué)基礎(chǔ)”“金屬學(xué)原理”或“金屬物理學(xué)”等課程，由于相關(guān)課程存在知識內(nèi)容重疊以及不同院校課程設(shè)置不同原因，“金屬材料學(xué)”的授課內(nèi)容也有所差異。“金屬材料學(xué)”對于金屬學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)容（金屬的晶體結(jié)構(gòu)、相圖和結(jié)晶、固態(tài)金屬中的擴(kuò)散和相變的基本理論）掌握的要求很高，在此基礎(chǔ)上才能去更好地理解金屬材料學(xué)的合金化理論。

金屬材料學(xué)的核心內(nèi)容為合金化的原理，合金元素對于相圖、碳化物、加熱、冷卻等熱處理過程及其發(fā)生相變的影響。在此基礎(chǔ)上再去針對不同的工程應(yīng)用去了解和學(xué)習(xí)不同類型鋼種以及有色合金的成分設(shè)計(jì)、強(qiáng)韌化機(jī)理和熱處理工藝選擇等。學(xué)生最大的難點(diǎn)在于如何基于前設(shè)課程（如“材料科學(xué)基礎(chǔ)”）中的FeC相圖和固態(tài)相變原理去進(jìn)一步領(lǐng)會(huì)合金元素加入后的變化。如何能夠很好地銜接，避免出現(xiàn)類似“斷層”的情況，那么在實(shí)際教學(xué)中就要有針對性地根據(jù)這一情況來調(diào)整授課內(nèi)容和所占教授比例，尤其是需要加大第一章金屬合金化原理的篇幅和講課時(shí)間。同時(shí)將原FeC相圖以及固態(tài)相變的內(nèi)容再引領(lǐng)同學(xué)們做個(gè)回顧，這樣可以有效地解決學(xué)生不知所以然的學(xué)習(xí)情況發(fā)生，加深對金屬合金化的理解。利用網(wǎng)絡(luò)平臺可以建立在線課程，提供學(xué)生相關(guān)知識內(nèi)容的文檔，讓學(xué)生提前預(yù)習(xí)，做到溫故而知新。

云課堂視頻教學(xué)的形式在一定程度上可以彌補(bǔ)線下教學(xué)的缺失，但是不可否認(rèn)的是相對于課堂師生的面對面交流和對于專業(yè)知識中重點(diǎn)難點(diǎn)的溝通，還是存在一定的問。如何將兩者結(jié)合起來避免教與學(xué)的實(shí)際效果打折扣，是需要不斷摸索改進(jìn)的。

在我們的教學(xué)過程中，首先要善于利用豐富的網(wǎng)絡(luò)資源，例如慕課，優(yōu)學(xué)院等平臺，采用教師自己錄制教學(xué)視頻或者其他優(yōu)秀的教學(xué)資源，進(jìn)行課堂教學(xué)。平臺上具有針對性的板塊設(shè)置，例如云簽到、在線討論、資源共享等，可以起到檢測、督促以及師生互動(dòng)的作用。尤其是在線討論，根據(jù)話題設(shè)定，來探討學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的難點(diǎn)，之后教師可以進(jìn)行針對性的再講解。另外優(yōu)學(xué)院的視頻錄播形式還可以結(jié)合實(shí)時(shí)在線直播手段，來加強(qiáng)與學(xué)生的溝通，隨時(shí)在課堂上發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。

三、課程內(nèi)容優(yōu)化

本課程核心是金屬材料的合金化原理，在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)闡述不同種類鋼以及有色金屬材料，對其成分、組織、性能和加工工藝之間的關(guān)系進(jìn)行介紹，教學(xué)內(nèi)容多，因此如何優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容是提高教和學(xué)效率的關(guān)鍵。如前所述，加強(qiáng)金屬材料基本原理的講解，特別是鋼的合金化原理，是學(xué)習(xí)金屬合金的基礎(chǔ)，是對金屬材料組織性能進(jìn)行分析的基礎(chǔ)原理。根據(jù)作者的經(jīng)驗(yàn)，對于本科生而言，基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)固然重要，但是如何使其養(yǎng)成自學(xué)以及總結(jié)的習(xí)慣更為重要。對于本課程，貫穿的主線為金屬的合金化原理，通過合金元素的作用來理解各種鋼的性能和成分設(shè)計(jì)要求，讓學(xué)生進(jìn)行有條理的學(xué)習(xí)，例如合金化的原理學(xué)習(xí)架構(gòu)如圖1所示。給學(xué)生講授的過程，要讓學(xué)生建立起清晰的邏輯順序、知識架構(gòu)體系，這樣才能在繁多的內(nèi)容中去抓住主線，更加容易地去理解和記憶，從而達(dá)到很好的教學(xué)效果。

此外，對于本門課程，理論和實(shí)踐要緊密聯(lián)系起來，通過學(xué)習(xí)理論去指導(dǎo)實(shí)際材料設(shè)計(jì)，結(jié)合工程應(yīng)用的要求結(jié)合合金化原理去設(shè)計(jì)合金成分，并采用合適的熱處理工藝等。圖2中以第七章超高強(qiáng)度鋼的講述為例，由鋼的強(qiáng)度塑性要求，引入組織的設(shè)計(jì)，由淺入深、由簡入繁，讓學(xué)生一步一步去思考如何進(jìn)行合金成分設(shè)計(jì)。對于章節(jié)內(nèi)容講述可以劃分為具體實(shí)例，如低合金超高強(qiáng)度鋼，根據(jù)具體應(yīng)用環(huán)境和零件需求，確定碳含量以及合金含量。引導(dǎo)學(xué)生去應(yīng)用第一章的合金化理論應(yīng)用于具體實(shí)踐，而不是照本宣科式的灌輸式講授，避免死記硬背的情況。

此外課程內(nèi)容要注意新穎性和與時(shí)俱進(jìn)性，結(jié)合新時(shí)代的科技和新材料的發(fā)展應(yīng)用介紹國內(nèi)外的新發(fā)展，同時(shí)根據(jù)年輕博士教師的實(shí)際科研經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合課程內(nèi)容來講解，更能夠提高學(xué)生的興趣，增進(jìn)科研導(dǎo)向。

四、新的教學(xué)模式探討

在教學(xué)模式、教學(xué)方式方面，新時(shí)代背景下互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，機(jī)遇和挑戰(zhàn)是并存的，教學(xué)方法和手段需要更新。在線的教學(xué)模式，建設(shè)多媒體教學(xué)課件，利用優(yōu)學(xué)院（見圖3）和慕課等平臺建立本課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，將相關(guān)的教學(xué)大綱、教案、習(xí)題、綜合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書及參考文獻(xiàn)等全部傳到資料庫，既可以開展線上教學(xué)，也可以混合教學(xué)使學(xué)生在課下能夠充分利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)前預(yù)習(xí)，以提高教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。在優(yōu)學(xué)院平臺上，可以設(shè)置多樣、豐富的話題包括思考題來進(jìn)行互動(dòng)，同時(shí)將這些活動(dòng)增加到最終的成績評價(jià)中，提升參與感和積極性。課上教學(xué)既要繼承傳統(tǒng)的板書與講授相結(jié)合的方法，也要多采用多媒體課件，將動(dòng)畫、視頻集于一體，提高傳授知識的信息量，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，同時(shí)也要適時(shí)將教改、學(xué)科發(fā)展成果加入教學(xué)內(nèi)容中。教學(xué)可采用翻轉(zhuǎn)課堂的形式，除了重點(diǎn)內(nèi)容需要老師詳細(xì)講授，有些內(nèi)容可以發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，開展課堂討論交流，讓學(xué)生成為教學(xué)主體，發(fā)揮學(xué)生的能動(dòng)作用。

此外很多國內(nèi)的實(shí)驗(yàn)虛擬模擬平臺（如潤尼爾等）也推出了在線實(shí)驗(yàn)?zāi)M課程，可以通過模擬操作來進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的進(jìn)行，在學(xué)習(xí)理論的基礎(chǔ)上學(xué)以致用，理解不同合金成分鋼的熱處理工藝及組織性能變化，建立起對應(yīng)關(guān)系[3]。

結(jié)語

在新的時(shí)代背景下，作為金屬材料專業(yè)的最為重要的基礎(chǔ)課程，通過對新的教學(xué)、實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑ň€上、線下、混合式）的摸索，在機(jī)遇和挑戰(zhàn)中進(jìn)行教學(xué)改革，充分引導(dǎo)和調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，最終為學(xué)生奠定扎實(shí)的金屬材料理論基礎(chǔ)知識，激發(fā)學(xué)生的專業(yè)自信，提高本科教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]戴起勛.金屬材料學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.

[2]尹文紅，郭娜娜，方曉英.金屬材料學(xué)教學(xué)及實(shí)驗(yàn)改革創(chuàng)新[J].教育現(xiàn)代化，2019，6（83）：123124.

[3]楊文朋，崔紅保，王海燕，等.《金屬材料學(xué)》教改和實(shí)踐思考（二）—理論結(jié)合實(shí)踐，做好輔助教學(xué)[J].教育教學(xué)論壇，2017（48）：104105.

基金項(xiàng)目：本研究受廣東省高等教育教學(xué)改革（綜合類）項(xiàng)目（面向東莞地區(qū)材料創(chuàng)新高地需求的地方高校新工科材料類專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的改革研究與實(shí)踐）和東莞理工學(xué)院博士科研啟動(dòng)專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)（GC300501082）資助

作者簡介：萬鵬（1981—?），男，漢族，山東人，博士，副研究員，金屬材料系系主任，研究方向：醫(yī)用可降解金屬及器件研發(fā)。