《金屬固態(tài)相變原理》理論教學改革初探

曲立杰 黃志求 袁世丹 馬春力 王靜 武淑艷 李星逸

【摘要】針對《金屬固態(tài)相變原理》課程提出了嚴把預習關、研學于教、構建課程互聯(lián)網(wǎng)并增設期中考試的教學方法，并以講好前沿1學時為導向進行了教學內容的改革。具有學校特色的理論教學改革的實施效果明顯，該方法行之有效，大大地提高了學生的成績并使不及格率降低到5%以下。該課題的研究為最終培養(yǎng)具有扎實的理論基礎的材料類大學生，打下了良好的基礎。

【關鍵詞】金屬材料 固態(tài)相變原理 理論教學改革

一、引言

《金屬固態(tài)相變原理》是針對于金屬材料專業(yè)而開設的一門必修課。該課程是集熱處理的原理和熱處理工藝方法于一體的理論教學。課程內容枯燥、理論難于理解，這使得學生學起來很吃力。為了提高學生學習的主動性和積極性，本文結合該課程性質地位和特點，我校的《金屬固態(tài)相變原理》課程團隊開展了針對性的改革和探索。提出了嚴把預習關，研學于教、倒序法導課、構建課程互聯(lián)網(wǎng)并增設其中考試的理論教學方法，并以講好前沿1學時為導向進行了教學內容的改革，取得了初步成效。

二、課程的性質及特點

《金屬固態(tài)相變原理》是金屬材料工程專業(yè)學生的必修課，它是研究各種金屬材料的組織結構的形成規(guī)律，穩(wěn)定性及各種組織性能的一門課程，宏觀上可以從熱力學與動力學的角度對其研究內容進行分類。金屬材料在相變過程中的影響因素諸多。如溫度、壓力、磁場、電場等。因此該過程是一個復雜系統(tǒng)，它融合了金屬材料學、熱處理工藝、物理化學、力學性能及金相分析等多門課程。因此，《金屬固態(tài)相變原理》即是金屬材料工程專業(yè)的一門基礎課程，又是專業(yè)課程的總領。

三、課程安排

課程組建了《金屬固態(tài)相變原理》課程團隊，團隊由李星逸教授作為負責人。課程共由三位教師共同完成理論教學，充分發(fā)揮教師的特長。團隊教師職稱結構合理，由教授、副教授、講師和實驗師組成，即滿足理論教學需求，又能將實踐教學與之很好地相結合。課程團隊定期開展說課、議課、評課制度，每節(jié)課設置助教管理教學制度等一系列教學舉措，努力提高教學質量。

四、教學內容的改革

《金屬固態(tài)相變原理》課程主要以傳統(tǒng)的理論知識講授為主，分析各種相變的過程及原理，闡述相變過程與材料的組織結構和性能的關系。但是，課程中并沒有涉及到對材料的組織結構的表征手段和方法等，使學生切實感受到了該課程的“看不見，摸不著”的抽象性，產生了懼怕心理。針對這一情況，結合我校教學改革的方法，即講好1學時前沿，課程內容中增設了相變研究的前沿動態(tài)知識，并且貫穿于整個授課過程中。應用高分辨電鏡、掃描電鏡、X射線、掃描隧道顯微鏡、激光共聚焦顯微鏡等手段研究固態(tài)相變分析方法以及其新發(fā)現(xiàn)等，例如發(fā)現(xiàn)表面浮凸珠光體等。同時，突破傳統(tǒng)教學中講解鐵碳合金的相變的單一內容，增加對鈦合金等有色金屬材料的相變的了解，以適應新材料產業(yè)化的新形勢。

五、教學方法的改革

1.研學于教

固態(tài)相變是一個抽象過程，對其不能進行直觀感受，在課程教學中根據(jù)教師特長進行教學任務的分配，使每位教師能將自己的研究方法及成果與相應課程結合，做到有的放矢，提高學生的學習積極性。例如課程相關內容中貝氏體轉變的內容由研究貝氏體的黃志求教授講授，這樣教師可結合自己的研究成果深入講解，課堂內容豐富而不枯燥。

2.構建課程互聯(lián)網(wǎng)

通過構建課程互聯(lián)網(wǎng)，有助于提高學生學習的深度和廣度的達成度，授課中將《金屬材料學》《金相分析》《力學性能》《熱處理工藝》以及《熱處理設備》等課程插入到該課程的教學中，如以某一典型材料W18Cr4V為例，從材料中的各種元素的作用出發(fā)，合金元素對固態(tài)相變的影響，可從合金元素對相變點影響來說明該鋼的熱處理工藝和特點，即高溫淬火及多次高溫回火，同時各種合金元素在鋼的回火轉變時對于提高材料的硬度和耐磨性的作用原理，另外可以從高速鋼的鑄態(tài)組織特點及其對后續(xù)熱處理的影響分析，將金相分析課程知識加以運用，這樣通過一個典型的零件，從選材、制定工藝、性能檢測的過程分析，將固態(tài)相變過程加以滲透，又對其它課程有了更深的認識。

3.嚴把預習關

由于《固態(tài)相變原理》即抽象又難于理解，如果單單靠教師課堂的90分鐘的講授顯然是不足的，這就要求學生必須做好課前的預習，才能緊跟老師的思路。因此，該課程團隊對學生的課前預習進行了跟蹤考察，發(fā)現(xiàn)凡進行了系統(tǒng)課前預習的學生，聽課狀態(tài)好，緊跟老師的思路，并且積極回應老師的教學內容。我們以班級為大組，下設若干個小組，并設有組長，由組長組織預習并檢查預習內容及效果并上報給任課教師，預習效果的好壞在平時考核成績上給予區(qū)分，這樣充分調動了學生的學習積極性，有助于提高學習成績。

4.增設期中考試

大學課程總體特點是經(jīng)過一定學時的學習后進行考核，盡管其考核方式較多，但是總體效果并非理想，主要原因是部分學生為應付考試，考試前進行“突擊”式復習，這樣不利于學生知識的掌握。針對這種情況，我們增設了期中考試，在課程進行一半時進行一次綜合測試，測試成績占期末總成績的25%，這樣能有效地督促學生時時進行學習，將所學知識掌握于心，從而更有效地應對期末考試。

六、小結與展望

經(jīng)過兩輪的改革實踐，我校《固態(tài)相變原理》課程教學效果很好，學生的不及格率明顯降低，由最高的30%降低到5%，學生的綜合成績得到了提高。同時，學生對該課程的學習由被動變?yōu)橹鲃?，對專業(yè)的認識有了更深的理解，并有助于學生的就業(yè)，學生會信心十足地走向工作崗位。

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項目資助：佳木斯大學教學研究項目（JYLY2014-01），佳木斯大學教育科研項目（JKA2013-001），黑龍江省學位與研究生教育教學改革研究項目（JGXM-HLJ-2014136）。