新時代背景下的金屬材料學教學改革探討

萬鵬 李月明 孔鳳玉 李潤霞 陳德良

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

關鍵詞：新時代;金屬材料學;教學模式;混合式學習

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”是金屬材料（工程）專業(yè)重要的核心基礎課，要求學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，以及有色金屬的強化原理和工藝等。通過系統(tǒng)學習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向，豐富和拓寬學生在金屬材料學方面的知識，為培養(yǎng)專業(yè)素質(zhì)打下堅實的基礎。課程具有綜合性、應用型和實踐性的特點[1]。

一、新時代背景下的教學

伴隨著中華民族從站起來、富起來到強起來，中國面貌發(fā)生前所未有的變化。中國特色社會主義道路自信、理論自信、制度自信、文化自信不斷增強走向成熟，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中國智慧和中國方案。

在互聯(lián)網(wǎng)日新月異的時代背景下，學生獲取資訊、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、文化自信貫穿到學生的思政教育中去，如何讓學生在面對產(chǎn)品核心技術突破的困局中去思考和學習專業(yè)基礎知識，如何在互聯(lián)網(wǎng)時代更好地傳播和接受知識，都是新時代背景下專業(yè)教育需要面對的問題。

二、“金屬材料學”課程教學的特點和新的變化

“金屬材料學”這門課程是原《金屬學與熱處理》拆分出來的一門專業(yè)基礎課，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“材料科學基礎”“金屬學原理”或“金屬物理學”等課程，由于相關課程存在知識內(nèi)容重疊以及不同院校課程設置不同原因，“金屬材料學”的授課內(nèi)容也有所差異?！敖饘俨牧蠈W”對于金屬學的基礎內(nèi)容（金屬的晶體結(jié)構(gòu)、相圖和結(jié)晶、固態(tài)金屬中的擴散和相變的基本理論）掌握的要求很高，在此基礎上才能去更好地理解金屬材料學的合金化理論。

金屬材料學的核心內(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。在此基礎上再去針對不同的工程應用去了解和學習不同類型鋼種以及有色合金的成分設計、強韌化機理和熱處理工藝選擇等。學生最大的難點在于如何基于前設課程（如“材料科學基礎”）中的FeC相圖和固態(tài)相變原理去進一步領會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，那么在實際教學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間。同時將原FeC相圖以及固態(tài)相變的內(nèi)容再引領同學們做個回顧，這樣可以有效地解決學生不知所以然的學習情況發(fā)生，加深對金屬合金化的理解。利用網(wǎng)絡平臺可以建立在線課程，提供學生相關知識內(nèi)容的文檔，讓學生提前預習，做到溫故而知新。

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

在我們的教學過程中，首先要善于利用豐富的網(wǎng)絡資源，例如慕課，優(yōu)學院等平臺，采用教師自己錄制教學視頻或者其他優(yōu)秀的教學資源，進行課堂教學。平臺上具有針對性的板塊設置，例如云簽到、在線討論、資源共享等，可以起到檢測、督促以及師生互動的作用。尤其是在線討論，根據(jù)話題設定，來探討學生在學習過程中遇到的難點，之后教師可以進行針對性的再講解。另外優(yōu)學院的視頻錄播形式還可以結(jié)合實時在線直播手段，來加強與學生的溝通，隨時在課堂上發(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系進行介紹，教學內(nèi)容多，因此如何優(yōu)化教學內(nèi)容是提高教和學效率的關鍵。如前所述，加強金屬材料基本原理的講解，特別是鋼的合金化原理，是學習金屬合金的基礎，是對金屬材料組織性能進行分析的基礎原理。根據(jù)作者的經(jīng)驗，對于本科生而言，基礎知識的學習固然重要，但是如何使其養(yǎng)成自學以及總結(jié)的習慣更為重要。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計要求，讓學生進行有條理的學習，例如合金化的原理學習架構(gòu)如圖1所示。給學生講授的過程，要讓學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，從而達到很好的教學效果。

此外，對于本門課程，理論和實踐要緊密聯(lián)系起來，通過學習理論去指導實際材料設計，結(jié)合工程應用的要求結(jié)合合金化原理去設計合金成分，并采用合適的熱處理工藝等。圖2中以第七章超高強度鋼的講述為例，由鋼的強度塑性要求，引入組織的設計，由淺入深、由簡入繁，讓學生一步一步去思考如何進行合金成分設計。對于章節(jié)內(nèi)容講述可以劃分為具體實例，如低合金超高強度鋼，根據(jù)具體應用環(huán)境和零件需求，確定碳含量以及合金含量。引導學生去應用第一章的合金化理論應用于具體實踐，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俱進性，結(jié)合新時代的科技和新材料的發(fā)展應用介紹國內(nèi)外的新發(fā)展，同時根據(jù)年輕博士教師的實際科研經(jīng)驗，結(jié)合課程內(nèi)容來講解，更能夠提高學生的興趣，增進科研導向。

四、新的教學模式探討

在教學模式、教學方式方面，新時代背景下互聯(lián)網(wǎng)時代，機遇和挑戰(zhàn)是并存的，教學方法和手段需要更新。在線的教學模式，建設多媒體教學課件，利用優(yōu)學院（見圖3）和慕課等平臺建立本課程的網(wǎng)絡教學平臺，將相關的教學大綱、教案、習題、綜合實驗指導書及參考文獻等全部傳到資料庫，既可以開展線上教學，也可以混合教學使學生在課下能夠充分利用網(wǎng)絡進行學前預習，以提高教學效果和教學質(zhì)量。在優(yōu)學院平臺上，可以設置多樣、豐富的話題包括思考題來進行互動，同時將這些活動增加到最終的成績評價中，提升參與感和積極性。課上教學既要繼承傳統(tǒng)的板書與講授相結(jié)合的方法，也要多采用多媒體課件，將動畫、視頻集于一體，提高傳授知識的信息量，調(diào)動學生的積極性，同時也要適時將教改、學科發(fā)展成果加入教學內(nèi)容中。教學可采用翻轉(zhuǎn)課堂的形式，除了重點內(nèi)容需要老師詳細講授，有些內(nèi)容可以發(fā)揮學生的主動性，開展課堂討論交流，讓學生成為教學主體，發(fā)揮學生的能動作用。

此外很多國內(nèi)的實驗虛擬模擬平臺（如潤尼爾等）也推出了在線實驗模擬課程，可以通過模擬操作來進行相關實驗項目的進行，在學習理論的基礎上學以致用，理解不同合金成分鋼的熱處理工藝及組織性能變化，建立起對應關系[3]。

結(jié)語

在新的時代背景下，作為金屬材料專業(yè)的最為重要的基礎課程，通過對新的教學、實驗模式（線上、線下、混合式）的摸索，在機遇和挑戰(zhàn)中進行教學改革，充分引導和調(diào)動學生自主學習的積極性，最終為學生奠定扎實的金屬材料理論基礎知識，激發(fā)學生的專業(yè)自信，提高本科教學質(zhì)量。

參考文獻：

[1]戴起勛.金屬材料學[M].北京：化學工業(yè)出版社，2012.

[2]尹文紅，郭娜娜，方曉英.金屬材料學教學及實驗改革創(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》教改和實踐思考（二）—理論結(jié)合實踐，做好輔助教學[J].教育教學論壇，2017（48）：104105.

基金項目：本研究受廣東省高等教育教學改革（綜合類）項目（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踐）和東莞理工學院博士科研啟動專項經(jīng)費（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)。