信息化條件下“金屬材料及熱處理”一流課程建設的探索與實踐＊

陳孝文，張德芬，王書亮，謝芋江，黃本生

（西南石油大學新能源與材料學院，四川成都 610500）

2019 年10 月，教育部頒布了《關于一流本科課程建設的實施意見》（以下簡稱《意見》），據(jù)此，一流課程的建設就成為了當今高校的重要任務，課程是人才培養(yǎng)的中心，是知識傳播的載體，淘汰水課，建設高質(zhì)量的一流課程，已是當今中國高校改革和培養(yǎng)人才的焦點問題，課程建設受到前所未有的重視[1]。

《意見》中要求“強化現(xiàn)代信息技術與教育教學深度融合，解決好教與學模式創(chuàng)新的問題，杜絕信息技術應用的簡單化、形式化[2]。”一流本科課程建設，本質(zhì)上就是要重新樹立課程建設新理念，大力推薦課程建設改革創(chuàng)新，充分利用信息化條件下各種網(wǎng)絡資源，隨著科技進步及時更新教學內(nèi)容，完善考核評價，提高教師執(zhí)教能力，完善以質(zhì)量和產(chǎn)出為導向的課程建設激勵機制，形成多類型、多樣化的教學內(nèi)容與課程體系。當前，很多傳統(tǒng)的教學方法和課程體系不能很好地滿足現(xiàn)在學生的多樣化學習需求，必須對課程建設進行改革和完善，高校教師對一流課程的建設進行了大量的研究[3-5]。

《意見》還指出，“應確立以學生為中心、以產(chǎn)出為導向、并進行持續(xù)改進的理念，提升課程的高階性，突出課程的創(chuàng)新性，增加課程的挑戰(zhàn)度。”其中重點是要提升課程的高階性，即在培養(yǎng)目標和培養(yǎng)內(nèi)容上，應將知識、能力、素質(zhì)有機融合，避免單一地傳授知識，以目標為導向進行課程建設。應當增加學生學習知識的難度，這些知識應具有一定創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度，從而培養(yǎng)學生的能力和素質(zhì)，進一步提升學生解決復雜工程問題的能力，如深度分析、對比分析以及勇于創(chuàng)新的能力等，這些知識和能力的獲得主要通過教學形式和教學內(nèi)容的創(chuàng)新來實現(xiàn)。

教學方法是非常重要的一環(huán)，要結合多媒體等現(xiàn)代化設施，體現(xiàn)出先進性和互動性，讓學生積極參與到學習中來，成為學習的主體，積極引導學生進行探究式和個性化學習；課程設計應以工程案例為基礎，增加探究性和綜合性內(nèi)容；教學內(nèi)容創(chuàng)新要緊跟當下科技發(fā)展步伐，體現(xiàn)出知識的前沿性，將科學研究的最新成果及時融入教學內(nèi)容中。在一流本科課程的建設中，教學模式的創(chuàng)新也非常重要。教師可以利用信息技術的特點，探索開展以學生為中心的探究式教學和翻轉(zhuǎn)課堂式教學方法，融入案例教學，讓課堂成為以學生為中心的課堂，從而提升學生的學習興趣和效率，進一步培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維，為學生今后繼續(xù)深造打下堅實的基礎。

當今時代已是信息化時代，學生通過手機和電腦等可以實時接觸到很多網(wǎng)上資源，翻轉(zhuǎn)課堂、慕課、SPOC、微課等已經(jīng)成為時下人們普遍采用的學習方式，可以結合學生喜歡玩手機的特點，教學過程中充分將手機與現(xiàn)代化的學習方法結合起來，以學生為中心，將信息元素融入翻轉(zhuǎn)課堂、慕課、SPOC、微課等新型教學方法的現(xiàn)代教學方式，進一步拓展學習空間，創(chuàng)新教學手段，提升教學效果。

1 “金屬材料及熱處理”課程教學現(xiàn)狀

1.1 課程內(nèi)容與要求

“金屬材料及熱處理”課程是西南石油大學材料成型及控制工程、材料科學與工程、焊接技術與工程以及機械制造等相關專業(yè)的專業(yè)基礎課。該門課程主要是根據(jù)金屬熱處理原理和工藝，系統(tǒng)地討論各種常見金屬及合金中的化學成分、組織結構、熱處理方法、環(huán)境對金屬材料性能的影響的基本規(guī)律。其主要任務是研究金屬固態(tài)相變過程的基本原理、熱力學條件、動力學條件及相變特點、熱處理工藝設計等。本課程的內(nèi)容主要包括固態(tài)相變的基本理論、奧氏體的形成、珠光體的轉(zhuǎn)變、馬氏體的轉(zhuǎn)變、貝氏體的轉(zhuǎn)變、鋼的等溫轉(zhuǎn)變曲線和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線、回火轉(zhuǎn)變、鋼的常規(guī)熱處理工藝、化學熱處理及表面處理工藝、鋼的合金化原理、工程結構鋼、機器零件用鋼、工具鋼、不銹鋼和耐熱鋼、鑄鐵和有色金屬及新材料等。通過該門課程的學習，要求學生會應用金屬熱處理相關的理論知識，掌握各種常見金屬材料的特點并能正確設計出滿足性能要求的熱處理工藝，能夠面對復雜工程問題能提出提高產(chǎn)品質(zhì)量的方法，利用各種常規(guī)的熱處理手段開展實驗研究，培養(yǎng)學生具有一定的解決工程實際問題的能力。

1.2 課程意義及課程目標

“金屬材料及熱處理”課程是一門非常重要的課程，先修課程主要是“材料物理化學”和“材料科學基礎”等課程，后續(xù)課程主要有“材料成型原理”“焊接冶金與工藝”“液態(tài)成型原理與工藝”“塑性加工原理與工藝”等課程，在專業(yè)課程中起著承上啟下的作用。該門課還具有理論與實踐緊密結合的特點，在學完理論知識的基礎上，完成熱處理相關實驗，提高學生的實際動手能力。通過該課程的學習，不僅使學生掌握固態(tài)相變和金屬材料的理論知識，還要能夠根據(jù)工件性能要求進行選材，并對選出的材料進行合理的熱處理，使性能滿足要求，為今后走上工作崗位奠定堅實的理論基礎。

根據(jù)專業(yè)認證的要求，結合本課程的特點，確定本課程的主要目標有以下4 個：①應用金屬材料及熱處理相關專業(yè)知識，要求學生能針對實際生產(chǎn)過程中各種常用金屬材料及其熱處理方法進行合理的分析和選用，并對各種金屬材料的選用及熱處理進行比較與綜合分析。②能夠?qū)嶋H生產(chǎn)過程中的各種金屬材料的選用及熱處理方法等復雜工程問題進行表達與評估；能夠?qū)碗s工程問題有清晰的理解，初步具備解決復雜工程問題的能力，與工程實際緊密結合起來。③能夠根據(jù)金屬材料使用性能的要求，完成金屬材料熱處理工藝方案的設計與優(yōu)化，并在工藝的設計與優(yōu)化過程中體現(xiàn)創(chuàng)新意識。這主要通過實驗、作業(yè)或考試等方式來體現(xiàn)。④能夠基于金屬材料熱處理原理和工藝的理論知識，對金屬材料熱處理的實驗過程、實驗結果進行分析與解釋，獲得有效研究結果。實驗技能也是本門課程要培養(yǎng)的一項重要技能，要求學生在實驗結束后能對實驗結果進行正確的分析。

2 “金屬材料及熱處理”課程建設過程中存在的主要問題

“金屬材料及熱處理”是金屬材料和機械類相關專業(yè)的一門主要課程，應用較廣。該課程具有知識點多、抽象難懂、與實際應用結合較為緊密等特點，學生反映學習起來有一定困難。在教學過程中，該課程主要存在以下問題。

2.1 教學內(nèi)容老化，教材建設不足

“金屬材料及熱處理”教材種類多，基本原理和理論知識相對固定，教師講課也主要以傳統(tǒng)的熱處理原理和工藝作為重點，新材料新工藝涉及較少，但新材料的發(fā)展速度較快，熱處理的新工藝新設備也不斷翻新，教材的更新速度永遠趕不上新材料的發(fā)展速度，因此存在教材內(nèi)容陳舊、教學內(nèi)容老化的問題。

2.2 教學方法較為單一，課堂活躍度不高

部分教師教學方法單一，仍然采用教師課堂講解為主的灌輸式和填鴨式教學，學生在學習過程中缺乏主動性，只能被動學習。由于該門課程知識點多且抽象，學生學習起來有一定難度，學習的興趣度降低，導致課堂活躍度不高，最終使得教學效果大打折扣。

2.3 考核方式不完善

目前的考核方式以期末筆試為主，導致學生考前突擊，死記硬背，沒有理解，沒有消化，考完后沒多久也就忘得差不多了。考核方式是指揮棒，科學合理的考核方式應該是多種考核方式結合，全面評價教學效果和學生學習效果，這樣可以有效調(diào)動學生的學習積極性，提升學習效果。

2.4 信息化教學程度不高

部分教師仍然采用課堂教學這種單一形式，當今社會是信息化時代，信息技術和各種工具撲面而來，學生接受新事物比較快，接觸手機和網(wǎng)絡資源時間多，教師在教學過程中應順勢而為，緊跟時代步伐，充分利用信息技術來提升學習成效，有效彌補傳統(tǒng)教育手段的弊端和不足。

2.5 課程思政融入不夠

課程思政是最近幾年才興起的，是將思想政治教育與專業(yè)課程緊密結合，部分教師還固守以前的教學形式，課程思政講得很少甚至不講，這樣是不符合一流課程建設要求的。新時代條件下培養(yǎng)的大學生是又紅又專的社會主義接班人，必須在專業(yè)課程教學過程中融入思政內(nèi)容，培養(yǎng)思想政治素質(zhì)過硬、能為祖國作貢獻的高級別人才。

3 “金屬材料及熱處理”一流課程建設的探索與實踐

“金屬材料及熱處理”一流課程建設任務繁重，從教學內(nèi)容到教學方法，從信息化技術的應用到考核方式的完善，從單一的知識傳授到綜合能力的培養(yǎng)，都需要進行大量的探索和實踐。西南石油大學在“金屬材料及熱處理”一流課程建設中主要在以下幾個方面做了一些工作。

優(yōu)化教學內(nèi)容，將科研成果引入課堂。教學內(nèi)容是教學的基礎，教學內(nèi)容必須與時俱進，緊跟科技發(fā)展的最新動態(tài)，適時講授新材料及熱處理技術的前沿知識，培養(yǎng)學生熱愛科學研究的熱情。為此，會結合筆者們科研成果，同時利用網(wǎng)絡資源，將新材料及熱處理新技術融入教學內(nèi)容，學生非常感興趣。筆者們還編寫了《金屬材料及熱處理》教材，融入了具有石油天然氣特色的油氣田材料，為今后學生在石油天然氣行業(yè)工作打下基礎。

提升教師執(zhí)教能力，豐富課堂教學方法。目前高校教師科研壓力大，對本科教學能力有所忽視。西南石油大學主要通過校外培訓、課程小組討論學習等方式不斷提升教師尤其是年輕教師的執(zhí)教水平，讓教師們在課堂教學中投入更多的時間和精力。教學方法由過去的以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W生為中心，教師由過去的講授為主變成現(xiàn)在的引導為主，重在培養(yǎng)學生的學習方法和能力。采用討論式和翻轉(zhuǎn)課堂等方法，活躍課堂氣氛，提升學生學習興趣。為了進一步調(diào)動學生學習積極性，把學生分成幾個小組，每個小組分配一個與新材料及熱處理相關的任務，讓學生查閱資料、小組討論、制作PPT 和上臺分享，實現(xiàn)角色轉(zhuǎn)換，學習效果更好。

完善考核方式，提升教學效果。考核方式是指揮棒，科學合理的考核方式能有效調(diào)節(jié)學生的學習方式，從而提升學習效果。以前的期末卷面考試，學生習慣于搞突擊，記得快忘得也快，不利于知識的學習，更不利于能力的培養(yǎng)。一流課程建設過程中，筆者們加大了過程考核的比例，降低了期末閉卷考試的比例。過程考核包括作業(yè)、專題分享、課后學習通測試、小組討論、小論文等，這樣就把學生期末集中復習的行為前移到平時不同階段，通過不同形式的學習并給以適當?shù)姆謹?shù)激發(fā)學生學習的積極性，有效避免了死記硬背、考前突擊等不良學習習慣，學習效果明顯提升。

充分利用信息化手段，激發(fā)學生學習熱情。筆者們在教學過程中，主要依托西南石油大學網(wǎng)絡教學平臺、超星學習通以及學校圖書館等多種網(wǎng)上資源，建成了以教學平臺和圖書館網(wǎng)上資源為主，微信、QQ 群，學習通，釘釘課堂等共同構成的學生線上學習的立體化空間，如圖1 所示。學生不僅可以在課堂上進行學習，還可以利用課后的零碎時間進行學習，實現(xiàn)移動學習。信息化時代必須充分利用信息技術，順應時代發(fā)展潮流，緊跟學生心理特點，改變傳統(tǒng)的學習方式，提升學習效果。

圖1 線上學習立體化空間圖

適時嵌入課程思政，實現(xiàn)全面育人。在國家一流課程建設背景下，創(chuàng)新性人才培養(yǎng)對課程教學改革提出了新的要求，需在融合思想政治教育的基礎上，建設適應新時代要求的一流本科課程。專業(yè)課程的開展有效結合思想政治教育，幫助大學生形成正確的世界觀、人生觀和價值觀，一方面能夠增強學生的專業(yè)認同感，另一方面則能夠培養(yǎng)學生的“工匠精神”和民族自豪感。在專業(yè)課程教學過程中，講述具有代表性人物的事跡，增強學生的緊迫感和使命感，培養(yǎng)學生的愛國主義情懷，立志為建設中國特色社會主義的偉大事業(yè)奮斗終身，為新時代中國特色社會主義的發(fā)展添磚加瓦，為早日實現(xiàn)中華民族的偉大復興作出自己的貢獻。培養(yǎng)學生運用科學的思維方法探索材料科學的真理，仔細觀察、大膽思考，推動科學不斷向前發(fā)展，在教學過程中不斷培養(yǎng)學生創(chuàng)造性思維模式和批判性思維能力，形成正確的科學觀。在課程思政逐步推進的過程中，讓學生在輕松的氛圍中受教育、長知識、懂奉獻，實現(xiàn)認知、行為、情感合一的教學效果。

4 結束語

“金屬材料及熱處理”是金屬材料類及機械類相關專業(yè)的重要課程，一流課程的建設內(nèi)涵廣泛，需要從教材建設、授課內(nèi)容、教學模式、考核方式、信息化手段的結合及課程思政的滲入等多方面進行建設和完善，不同學校不同專業(yè)課程教學內(nèi)容的重點還不完全一樣。因此，每個學校應根據(jù)自身的實際情況，讓金屬材料及熱處理課程的內(nèi)容與學生深度融合，采用科學的教學手段和模式，不斷提升教學效果，提高學生的培養(yǎng)質(zhì)量。根據(jù)畢業(yè)學生和企業(yè)的反饋意見，對“金屬材料及熱處理”一流課程的建設進行持續(xù)改進，不斷提升一流課程建設質(zhì)量。