面向材料成型及控制工程專業(yè)的“材料熱處理綜合實踐”課程改革探索**
——以蘇州科技大學為例

周碧晉，申 剛，馬振武

（蘇州科技大學機械工程學院，江蘇 蘇州 215009）

“材料熱處理綜合實踐”是在金屬材料生產(chǎn)實踐上發(fā)展起來的一門重要課程，目前在我國高等學校機械類或材料類專業(yè)中廣泛開設(shè)[1]。其主要目的是通過實驗環(huán)節(jié)，幫助學生加深認識熱處理理論，培養(yǎng)批判性思考和創(chuàng)造性工作的能力，建立材料科學的思維。在實踐課中，掌握熱處理基本理論的學生通常依據(jù)技術(shù)要求制定熱處理工藝，實施金屬材料熱處理，制備金相試樣，并表征材料組織和性能[2-3]。然而，該課程傳統(tǒng)的教學組織實施、教學內(nèi)容設(shè)計和考核模式已較難滿足“厚基礎(chǔ)、復合型、應用型、創(chuàng)新型”的培養(yǎng)要求，故有必要對“材料熱處理綜合實踐”課程進行有效的改革創(chuàng)新[4-5]。

1 蘇州科技大學“材料熱處理綜合實踐”課程問題分析

1.1 缺乏理實一體化的教學組織與實施方式

蘇州科技大學材料成型及控制專業(yè)（后簡稱“材控”）的熱處理理論課程（1~14周）和實踐課程（即“材料熱處理綜合實踐”，16周）均開設(shè)在第五學期。其主要目的是使學生在充分學習課程理論知識后進行及時的實操訓練，但這樣的教學組織形式在某種程度上卻未達到理實一體化的教學模式要求，課程銜接并不緊密。學生在學習理論知識時沒有明確的技能操作目標，在進行實踐操作時，又因記憶規(guī)律的局限性遺忘了部分理論知識，導致課程整體學習效果不佳。具體表現(xiàn)為生搬硬套理論知識、不清楚熱處理實驗步驟、實驗過程操作規(guī)范性欠佳。且由于材控專業(yè)的學生在實踐課結(jié)束后將進入期末考試的復習和備考，加之學生對實踐課的重視程度不及考試課，導致了部分學生的實踐報告不能及時完成，不利于學生對熱處理經(jīng)驗與理論的總結(jié)。

1.2 課程教學目標與內(nèi)容設(shè)計的科學性有待增強

明確的教學目標、合理有效的教學設(shè)計是保證教學實施效果的重要前提。在目前的“材料熱處理綜合實踐”課程中主要設(shè)定了機械零件熱處理工藝的合理制定，常用熱處理工藝的正確實施以及建立熱處理工藝、組織與材料性能的關(guān)系三大教學目標，并根據(jù)目標安排課程內(nèi)容為熱處理工藝制定、材料熱處理實施、金相樣品制備、組織觀察與分析、材料力學性能測試五個環(huán)節(jié)。分析發(fā)現(xiàn)，實踐課教學目標過于籠統(tǒng)，且未明確實踐課程有關(guān)技能操作方面的目標。更需要強調(diào)的是，在教學內(nèi)容設(shè)計上各小組間選題的關(guān)聯(lián)性較弱，如表1所示。學生難以通過一個選題，系統(tǒng)地總結(jié)出一般性規(guī)律，未能達到舉一反三、觸類旁通的效果。

表1 “材料熱處理綜合實踐”課程選題

1.3 課程過程性考核維度不全面

相較于理論課程，實踐課程的考核評價應更側(cè)重于過程性考核，這也對課程的考核方式和維度的科學性、細致性與全面性提出了更高要求。目前蘇州科技大學“材料熱處理綜合實踐”課程考核評價主要是由教師負責，評價主體單一，評價內(nèi)容主要包括六個部分，分別為日常考勤及設(shè)備工具維護、熱處理工藝制定、金相樣品制備、微觀組織分析、硬度測試、實踐報告。其中，自主學習能力、創(chuàng)新能力、寫作能力、圖表能力的考核主要是依據(jù)實踐報告。金相樣品磨拋及腐蝕、金相組織觀察、硬度儀的使用等技能主要通過教師觀察學生的實操過程來進行評價，但由于未制訂較全面的技能考核標準，導致學生在實操時不明確技能重點，老師也難以進行科學性的考核，一定程度上未能達到“考是真考，優(yōu)是真優(yōu)”的考核目標，故亟須針對考核目標，形成一套多維度的過程性課程評價體系。

2 蘇州科技大學“材料熱處理綜合實踐”課程改革舉措

2.1 保證課程銜接性，一體化設(shè)計理論與實踐課程

針對理論和實踐課程銜接性的問題，需要對“材料熱處理綜合實踐”課程教學組織與實施進行調(diào)整，具體的“材料熱處理綜合實踐”課程時間調(diào)整如表2所示。在調(diào)研后發(fā)現(xiàn)在鋼的熱處理理論（第3~6周）之后穿插進行熱處理實踐是可行的，課程的銜接性很大程度上得到了改善，減小了記憶規(guī)律的局限性帶來的影響。并且，在第3周時公布實踐課任務書，讓學生預先了解課題，使學生帶著明確的知識目標和技能目標學習理論知識，增加學生課堂學習效果的同時可提升知識與實踐技能運用的正確性。這樣的課程設(shè)計也能避免原先撰寫實踐報告與期末復習沖突問題，學生將有更多的時間與精力完成“材料熱處理綜合實踐”課程任務，幫助鞏固和吸收知識點。

表2 蘇州科技大學“材料熱處理綜合實踐”課程計劃表

2.2 優(yōu)化課程教學內(nèi)容，提升學生實操技能與科研素養(yǎng)

針對課程選題關(guān)聯(lián)性較差問題，需豐富和優(yōu)化教學內(nèi)容。不同于表1中所列帶有明確技術(shù)要求的選題，可設(shè)置一些開放性高的課題來加強實踐課的系統(tǒng)性，并促進學生發(fā)揮主觀能動性，如探究一系列溫度、保溫時間，或是成形參數(shù)對某一材料熱處理組織與性能的影響以突出實踐課的探索性而非結(jié)果性[6-7]。同時，熱處理對象也不應局限于鋼，有色金屬（鋁、鈦、鎂、銅及其合金）也可以是熱處理實踐的對象[8-9]。舉例來說，熱處理選題可設(shè)為某鋁合金低、中、高溫時效規(guī)律探究，熱軋參數(shù)對某鋁合金組織演變的研究，某變形鋁合金退火工藝研究等帶有一定研究性的綜合課題。這些課題可調(diào)整實驗參數(shù)來使材料組織和性能產(chǎn)生明顯差異，金相組織易于觀察，熱處理效果將立竿見影，這有利于提高學生對熱處理課程興趣與成就感，并最終達到搭建系統(tǒng)性熱處理知識框架的目的。

2.3 明確課程要點，形成科學全面的課程考核體系

考慮到目前課程考核不完善，首先需要明確馬弗爐使用、金相樣品制備步驟、顯微鏡的操作步驟、硬度儀的使用步驟，提煉出核心技能點，如表3所示。列出核心技能點不僅可對學生的水平進行量化考核，而且學生也會注意到每項技能的核心要點并重視。其次，讓學生參與實踐結(jié)果的評價，比如樣品的磨拋、腐蝕效果、金相照片等，學生可自由提出意見和建議，老師進行補充評價。這個過程體現(xiàn)了師生評價主體地位，并且通過對同學進行評價也讓學生自己對實踐結(jié)果有更清晰的認識，有助于學生提高自己的技能和鞏固知識點[10]。最后，在提交實踐報告之外，通過實踐課程匯報的形式來豐富考核形式，達到培養(yǎng)學生學術(shù)交流能力的目的。結(jié)合已有的課程考核方式，所形成的課程考核體系如表4所示。

表3 蘇州科技大學“材料熱處理綜合實踐”核心技能點

表4 蘇州科技大學“材料熱處理綜合實踐”考核體系

3 結(jié)語

在新工科大背景下，我國高校應思考與分析實踐教學現(xiàn)狀與問題，以滿足更高的人才培養(yǎng)要求。因此，本研究重點剖析了蘇州科技大學材料成型及控制工程專業(yè)熱處理實踐課程中所存在的問題，并提出了有關(guān)課程教學內(nèi)容、方式和考核的改革措施，以切實改進熱處理實踐教學質(zhì)量并提升人才創(chuàng)新能力。相關(guān)經(jīng)驗可為國內(nèi)高校熱處理實踐課程的制定與改革提供借鑒和參考。