金屬學與熱處理實驗課程慕課教學現狀分析

摘"要：慕課是近年來興起的一種大型網絡教育平臺，該平臺為學生提供各種免費課程，不受時間、地域和受眾的限制。慕課平臺上的優質免費學習資源，為廣大學習者提供了很多便利。《金屬學與熱處理》是金屬材料專業的專業基礎課程，對在金屬材料行業工作的人和金屬材料專業的學生來說，掌握該門課程的各個知識點，并且能夠運用自如，是非常重要的。本文以《金屬學與熱處理》課程的實驗教學為例，根據本校的實驗慕課教學經驗，對目前的該課程的慕課實驗教學大綱進行了設計、教學現狀進行了分析，并對目前教學過程中所存在的問題及解決方法進行了探討。

關鍵詞：金屬學與熱處理；慕課；實驗課；教學現狀

中圖分類號："G4

隨著互聯網技術的飛速發展，"以及教育模式的轉變，近年來興起了與時代發展相呼應的新型教學模式——慕課[1-4]，以滿足學生的多元化學習需求。慕課作為各大高校優質課程網絡資源的承載平臺，架起了各大高校學之間生相互學習、相互交流以及知識共享的橋梁。更是為熱愛學習的社會人士，提供了專業的學習資料，讓他們在離開校園，走上社會之后仍然能夠接受高質量的專業教育。慕課發展的初期，大多數教育資源主要集中在理論教學部分。隨著慕課建設的逐步成熟以及學習者較高的學習需求，慕課資源中逐漸出現了與實踐教學相關的教學資料。由于這些實踐教學資料往往與理論教學相關，因此它們的出現，在很大程度上幫助了學生對部分晦澀難懂的理論知識的理解，起到了理論轉化實踐的作用。

金屬材料在全世界工業發展中占據了重要的角色，尤其是一些優異性能的金屬材料極大地促進了我國航空航天、鐵路運輸及船舶海洋事業的發展[5，6]。金屬材料專業的畢業生不僅要掌握堅實的理論基礎上，還要具備良好的實際操作能力。因此，實驗教學在金屬材料專業教學中占據了重要的地位，好的實驗教學環節不僅可以培養學生的動手能力，還可以培養學生的創新能力、解決問題能力和分析問題能力。在中國慕課平臺上，我們會看到眾多與金屬材料專業相關的高品質教學資料，其中不乏一些優質的實驗教學課程。這些實驗課程的出現，不僅幫助了金屬專業的學生更好的理解理論課程，而且還在幫助他們更直觀的提前了解了實驗課的流程，有助于實驗課的順利開展。本校近幾年同時開設了金屬材料專業部分專業理論課程與實驗課程的慕課教學，根據相關教學經驗及教學成果，本研究以金屬學與熱處理課程為研究對象，對目前所開展的理論課程與實驗課程的慕課教學現狀進行探討，并針對目前所出現問題提出改進措施。本文以《金屬學與熱處理》課程為例，探討其與慕課相結合的教學現狀。

1"課程內容與實驗設置

《金屬學與熱處理》是金屬材料專業的專業基礎課，只有很好的掌握該門課程中的知識，才能很好的學習后續開設專業課程，所以本門課程中所涉及的知識點及相關實驗對于金屬材料專業的學生來說至關重要。該課程開設的主要目的是向學生闡述金屬學與熱處理的基礎知識，通過該課程的學習，學生會掌握金屬材料成分、結構、組織和性能之間的關系及其變化規律，了解各種工程材料常用的熱處理工藝及其特點、性能和應用。由于本課程的理論知識點抽象，金屬材料結構多樣且復雜，多為理敘述教學。在開展該門課程的教學時，僅僅采用敘述性的講述授課，無法使學生掌握該門課程的精髓。因此，為了更好的幫助學生理解課程中的各個知識點，還開設了與課程內容相對應的實驗課程，主要包括：鐵碳合金的平衡組織觀察、碳鋼的熱處理及熱處理后組織觀察、有色金屬熱處理及熱處理后組織觀察等實驗。開設實驗課程[7]的目的是加深學生對理論知識的理解以及培養學生解決金屬材料熱處理時可能遇到的實際工程問題的能力。

2"慕課的特點及其引入的必要性

與傳統的教學模式相比，慕課具有以下幾個優點：（1）不受課堂地域的限制；（2）學習人數不受限制；（3）學習時間寬泛；（4）注冊簡單，課程學習免費；（5）課程學習結束，通過考核，取得相應證件。因此近年來，各大高校都加大了慕課建設，將本校的優質教學資源制作成慕課，上傳至學習平臺，使得平臺上的資源極其豐富。慕課的學習對象不局限于學生，還有上班族及各個興趣愛好者，他們可以利用自己的空閑時間開展學習，實現了真正的無時間限制、無地域限制和無學歷限制等的教學模式，促進了廣大學習人員終身學習的意愿。

從《金屬學與熱處理》的課程設置和教學目的來說，引入慕課教學是非常必要的。根據以往開設的理論課程慕課教學經驗來說，理論知識相關的慕課教學對學生的學習幫助很大，相較于傳統主要有以下幾點：（1）慕課視頻可以無限回看，對于不懂的地方，學生可以反復觀看。（2）慕課平臺資源豐富，不同學校的教學資源側重點不同，學生可根據自身需求選擇多門課程同時學習，查缺補漏，促進自身全面學習。（3）由于慕課學習時間的自由性，使得學生能在較短的時間內學習完課程設置中的重點問題，所以教師可以利用教學計劃中剩余的教學學時開展課堂討論以及綜合練習等環節，進一步加深學生對重點內容的掌握度。傳統的實驗課教學時，課程的前半部分會先對實驗原理和操作注意事項進行講解，其次再開展實驗。將實驗課程制作為慕課教學資源之后，學生可利于空閑時間，在線下實驗開展之前自主學習實驗原理及操作注意規程，這就大大減少了線下實驗課程教學過程中的理論講解時間，使得學生有更多的實踐操作環節，能夠更好的提高他們的動手能力。尤其是一些綜合實驗，對學生的實驗設計能力和綜合應用能力要求較高，這就可以利于慕課，設置模擬實驗，讓學生在課前進行模擬實驗，對實驗過程、參數設置及注意事項提前進行練習。線下實驗開展時，會有更多時間來進行實際操作，鍛煉其實際動手能力和問題解決能力。綜上所述，將慕課引入實驗課程教學非常有必要。

3"基于慕課的實驗教學設計

從現有的慕課教學資源我們發現，"《金屬學與熱處理》課程的慕課資源以理論教學為主，理論課程的慕課資源中包含了各個單元的重難點，并且在課后配置了相應的單元練習、單元測試及期末考核環節。從整個理論課程的設置來看，學生通過理論部分的慕課資源學習就可以對本門課程的重難點掌握較好了。但是從該門課程的教學大綱來看，該課程還設置了鐵碳合金的平衡組織觀察、碳鋼的熱處理及熱處理后組織觀察、有色金屬熱處理及熱處理后組織觀察等實驗。設置以上課程實驗的目的是希望通過實驗課的學習，使學生掌握各種工程材料經過熱處理后的組織特點及其熱處理工藝流程，希望學生能夠理解如何通過熱處理工藝改變金屬材料的組織，進而改變材料的性能，已滿足不同場合的使用需求。而在慕課平臺上，并未針對本門課程開展完全對應的實驗教學。學生要想通過慕課來學習與課程對應的實驗科目，必須從其他相近課程開設的實驗課程中尋找與所學內容相關的實驗課資源。為了更好地理解本門課程，必須開設與課程相關實驗課。下面以《金屬學與熱處理》課程中的部分實驗為案例，對慕課中的實驗教學進行設計。

3.1"鐵碳合金的平衡組織觀察

鐵碳平衡組織觀察實驗開展的目的是使學生掌握典型成分鐵碳合金在平衡組織下的顯微形態，進而可以根據所學知識分析不同成分鐵碳合金的化學成分與其組織和性能之間的關系。該實驗是金屬專業學生必須要掌握的基礎實驗，非常重要。開展此實驗，需要學生提前掌握金相顯微鏡的使用方法、金相試樣的制備方法以及鐵碳合金中幾種常見相比如鐵素體、滲碳體、珠光體和萊氏體的組織特征結構。因此，在開展該實驗的慕課教學設計時必須要開展以下幾個實驗環節：（1）鐵碳平衡相圖及各種析出相特征的介紹；（2）金相試樣的制備方法介紹；（3）金相顯微鏡的結構及使用方法介紹；（4）不同成分鐵碳平衡相圖圖片特征介紹。（5）實驗注意事項，以及常見問題處理方法介紹。（6）設置綜合思考題環節，提高學生的分析問題能力。

3.2"碳鋼的熱處理及熱處理后組織觀察

碳鋼的熱處理及熱處理后組織觀察實驗開展的目的是要求學生掌握碳鋼熱處理工藝操作、掌握硬度計的使用以及通過不同熱處理操作觀察熱處理后試樣的組織及性能變化，并分析其形成原因。該實驗具有很強的綜合能力，要求學生要很好的掌握碳鋼熱處理相關的理論知識以及不同試樣硬度計的選取原則。開展此實驗要求學生掌握熱處理爐的操作過程、熱處理工藝的分類及其選用原則、常見碳鋼經過不同熱處理后其組織變化規律和相應的硬度測試方法。因此，在準備該實驗的慕課教學設計時必須開展以下幾個實驗環節：（1）常見熱處理爐的分類、使用范圍及操作注意事項介紹；（2）常見熱處理工藝，如“四把火”介紹；（3）典型鐵碳合金經過“四把火”熱處理后組織及性能變化分析；（4）常見硬度計的種類及使用范圍介紹；（5）設置綜合思考題環節，提高學生的分析問題能力。

3.3有色金屬熱處理及熱處理后組織觀察

有色金屬熱處理及熱處理后組織觀察實驗開展的目的是通過觀察幾種常用有色金屬的顯微組織，了解合金材料的成分、組織與性能的特點及關系，并能運用所學知識對實際工程應用中的有色金屬開展合適的熱處理工作。由于該實驗是在將前兩個實驗的基礎上開展的，所以開展此實驗只需要學生掌握相應有色金屬的熱處理工藝特征、結構組織變化特征及硬度測試方法即可。因此，在準備該實驗的慕課教學設計時必須開展以下幾個實驗環節：（1）常用典型有色金屬及其熱處理工藝介紹；（2）常用典型有色金屬熱處理后組織變化規律介紹；（3）典型有色金屬常規熱處理后硬度值及其變化規律；（4）設置綜合思考環節，提高學生的分析問題能力。

以上三個實驗的慕課教學設計僅僅是網絡視頻教學資源，也僅能讓學生從理論的角度加深對實驗課程理解。必須在慕課實驗課程結束之后開展相應的線下實踐環節。正是由于與實驗相關的理論部分已經在慕課上開展過學習，所以大大節約了線下實驗課程的理論講解環節，無形中延長了學生的動手操作時長。在開展線下實驗時，需要讓學生根據慕課所學知識，獨立制定不同材料的實驗步驟，這不僅可以提高學生的實驗參與度并使得每個學生都有充足的時間來鍛煉自己的實驗操作能力，還可以提高學生們的問題分析能力和創新能力。

4"慕課在《金屬材料與熱處理》教學中的存在的問題及解決辦法

目前《金屬材料與熱處理》課程的實驗慕課資源并沒有很好的整合，需要從其余課程相關慕課實驗中學習，其完整性較差。但是從目前的實驗慕課教學經驗及結果綜合來看，開展慕課實驗教學仍然存在以下問題：（1）班級整體的學習進度難以保證。由于慕課學習時間的自由性，導致各個學生的學習進度出現差異。自覺性較高的同學能夠按時并且高質量的完成老師布置的學習任務，而主動性較差的學生，往往拖拖拉拉，無法按時完成學習任務。（2）整體學習質量難以保證。由于慕課學習時無人監督，自律性較差的同學比較容易開小差，或者在觀看慕課時還同時做別的事情，這就導致一部分學生雖然按時完成學習任務，但是其學習效果卻不盡人意，學習質量較差。（3）難以及時解決學習過程中遇到的問題。慕課屬于視頻學習資源，都是教師提前做好教學設計，并將其制作成視頻，以供學生學習的。如果學生在學習過程中，對于某個知識點難以理解或者仍然有疑問，其無法及時與講課老師進行溝通，尤其是外校開通的課程，這就有可能會影響學生對后續知識的理解。

針對班級整體的學習進度難以保證的問題，建議教師在布置慕課學習任務時，不要一次性讓學生學習完本課程設置的所有內容，而是在對幾個相關性較大的知識點學習完成后，及時組織學生進行線下課題討論。針對整體學習質量難以保證的問題，建議教師在線下開展課堂討論環節之前，讓部分學生對重點內容進行復述，并對學生進行簡單的課堂測驗，來檢驗其自學效果，這樣會在一定程度上促進學生的學習積極性。針對難以及時解決學習過程中遇到的問題，建議教師及時在慕課平臺后臺系統關注學生的學習進度，根據學生的整體學習進度，可在班級學習群中收集學生在學習中遇到的問題，并且及時進行回復，以保證其能掌握每個知識點，為更好的學習下一個知識點做好準備。"最后，仍然需要在慕課實驗課學習結束之后，開展相應的線下實驗環節，進一步提高學生的實際操作能力和實驗創新能力。

結語

雖然現在慕課平臺的發展已經越趨成熟，平臺上的教學資源越加豐富，教學資源越加優質，其在高校教學改革中占比也逐年增高，但是其仍然不能替代各高校傳統的線下教學方式。為了更好的提高教學質量，高校教師們必須不斷探索慕課和傳統線下教學的平衡點，充分發揮兩者的優勢，最大程度的激發學生的學習興趣，提高學生的學習質量，使學生能夠在走上工作崗位之前充分的用知識武裝自己，進而為社會的而發展貢獻自己的力量。

參考文獻：

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[6]呂哲，nbsp;周艷文."工程素養視角下金屬材料教學改革研究[J]."2020.

[7]彭成紅，"朱小科，"傅偉文."持續改進金屬材料實驗教學質量的實踐[J]."實驗室研究與探索，"2019，"38（1）：5.

基金項目：江蘇高校哲學社會科學研究項目“金屬材料線下實驗與慕課相結合的教學模式研究”"（"2021SJA2401）

作者簡介：黃婷（1987—"""""），女，漢族，陜西眉縣人，博士，實驗師，從事金屬材料制備與性能研究；

蔣玉波（1990—"""""），男，漢族，江蘇鎮江人，碩士，實驗師，從事材料力學性能檢測研究；李澄（1986—"""""），男，漢族，江蘇鎮江人，碩士，實驗師，從事材料力學性能檢測研究；陸正萍（1990—""""""""""），女，漢族，江蘇南京人，碩士，講師，從事金屬材料制備與性能研究。