“金屬學與熱處理”金課建設(shè)的探討與實踐

王勝民 李向明 鄭必舉

[摘 要] 課程是高等教育人才培養(yǎng)的核心要素，是解決“以學生發(fā)展為中心”教育理念的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，更是落實立德樹人根本任務(wù)的具體化。在我國高等教育金課打造之際，基于“金屬學與熱處理”的課程特征，從高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度三個方面分析“金屬學與熱處理”課程的金課特征體現(xiàn)，從課程內(nèi)容、授課方式、考核方式等方面針對性地提出了“金屬學與熱處理”金課建設(shè)的具體措施，并總結(jié)了金課實施兩屆的成效、經(jīng)驗和心得。旨在促進“金屬學與熱處理”課程的高質(zhì)量建設(shè)，對提升我國本科教育水平和促進立德育人起到積極的作用。

[關(guān)鍵詞] 金屬學與熱處理;金課;課程建設(shè)

[基金項目] 2020年度昆明理工大學一流本科課程建設(shè)項目“金屬學與熱處理”;2021年度昆明理工大學課程思政內(nèi)涵式建設(shè)項目“專業(yè)基礎(chǔ)課課程思政的多維度建設(shè)研究”（2021KS066）

[作者簡介] 王勝民（1977—），男，河北衡水人，博士，昆明理工大學材料科學與工程學院教授，主要從事材料加工工程領(lǐng)域的教學和科研研究。

[中圖分類號] TG1 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）20-0165-04 [收稿日期] 2021-12-29

自2018年8月教育部面向各高校提出淘汰水課、打造金課以來[1]，高校教育研究者及教務(wù)管理部門針對什么是金課、金課應(yīng)該具備什么特征、金課如何建等進行了大量研究，對金課建設(shè)思路有了較多的認識[2-4]，尤其是對金課的“兩性一度”（高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度）進行了深入分析，如侯長林從教育性、實用性、豐富性、前沿性、思辨性、研究性、藝術(shù)性分析了金課的七性特征[5]，李芒從教學的難度、深度、廣度、高度、強度、精度和溫度分析了金課的七度特征并提出了課程建設(shè)措施[6]。但金課不是一個宏觀的概念，而是有血有肉的一門門具體的課程，僅靠教育研究者或管理者的宏觀研究是難以打造出金課的。課程建設(shè)及授課的主體是任課教師，只有主體接受了金課的教育理念，從課程源頭上實施改革和創(chuàng)新，才能真正促進金課的建設(shè)。所以，教師才是金課的真正建設(shè)者和第一責任人。

一、“金屬學與熱處理”課程概況

本課程是工科院校材料成型及控制工程專業(yè)的必修核心專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門可以引領(lǐng)學生把宏觀世界中可見的各種工程用金屬材料與微觀世界的組織結(jié)構(gòu)密切聯(lián)系起來的專業(yè)基礎(chǔ)科學。也是工科院校鑄造、焊接、壓力加工、金屬熱處理等細分專業(yè)或?qū)I(yè)方向的專業(yè)基礎(chǔ)課程。課程的目的是使學生獲得金屬學及熱處理基礎(chǔ)及工程常用金屬材料的基礎(chǔ)理論知識，并使其初步具有根據(jù)零件工作條件和失效方式合理選擇與使用材料、正確制定零件加工工藝路線的能力。

課程主要內(nèi)容包括金屬學基礎(chǔ)、熱處理原理和基礎(chǔ)工藝，以及碳鋼等工程常用金屬材料三大知識板塊;其中前兩板塊內(nèi)容具有理論抽象、專業(yè)術(shù)語多的特點，第三板塊具有內(nèi)容繁雜且內(nèi)容中出現(xiàn)的工藝或概念又與前兩板塊緊密關(guān)聯(lián)的特點。金課建設(shè)之前多屆的教學表明，學生反映課程內(nèi)容枯燥無味、內(nèi)容離散、多理論缺實踐;教師反映，課程難教，學生學習帶有突擊性、缺乏學習積極性、學習過程缺少思維。

二、“金屬學與熱處理”課程的金課特征分析

（一）課程的高階性分析

高階性是金課的第一基本特征，它要求課程是知識、能力、素質(zhì)有機融合，培養(yǎng)學生解決復雜問題的綜合能力和高級思維。知識為課程內(nèi)容所涵蓋也是課程的主要組成部分，《金屬學與熱處理》三大板塊內(nèi)容的基本概念、原理及規(guī)律都是金屬材料加工領(lǐng)域的共性知識積淀，多年來幾乎沒有大的技術(shù)突破，但這是課程的主要內(nèi)容，是課程必須講授和學習的內(nèi)容。

傳統(tǒng)灌輸式教學證明，教師大都從自身的主觀愿望出發(fā)，把學生看成是受教育的對象，把教學當成是單向的培養(yǎng)活動，希望學生能夠熟練掌握課程內(nèi)容，即能背、能寫、會做題、能通過考試;而本課程基本概念多、理論多、內(nèi)容離散且抽象，灌輸式教與學的結(jié)果是學生缺乏學習的主動性和自覺性，學習過程是機械式的，沒有產(chǎn)生學生個體的獨立知識思維。課程主要內(nèi)容雖有著歷史的沉淀，但并不是死板教條的，它們其中的諸多知識點與金屬材料加工領(lǐng)域的冷熱加工工藝密切相關(guān)，生產(chǎn)過程產(chǎn)生的技術(shù)問題或產(chǎn)品出現(xiàn)的質(zhì)量缺陷追根溯源都需要基于這些經(jīng)典的概念和基本原理進行分析、歸納和獲得解決方法。

（二）課程的創(chuàng)新性分析

金課的創(chuàng)新性一般體現(xiàn)在三個方面，一是課程內(nèi)容有前沿性和時代性;二是教學形式體現(xiàn)先進性和互動性;三是學習結(jié)果具有探究性和個性化。隨著科技的發(fā)展，新材料和先進制造技術(shù)不斷涌現(xiàn)，但金屬學與熱處理的經(jīng)典理論并沒有大的突破，這也說明“金屬學與熱處理”課程不可一味地追求“新”;然而知識國際化是當下的發(fā)展趨勢，部分章節(jié)內(nèi)容的雙語教學、國外教材及習題的部分引入也是課程建設(shè)的時代性要求。

隨著多媒體信息技術(shù)的發(fā)展，多模式的課堂教學形式是必然選擇，課堂教學雖是課程的主要組成部分，但必須打破傳統(tǒng)的封閉課堂，不能再束縛于“固定的地方、固定的時間內(nèi)完成固定的教學內(nèi)容”，必須做到課堂開放，實現(xiàn)時間、空間和內(nèi)容上的開放;這離不開互聯(lián)網(wǎng)、微信、QQ及各類線上教學軟件的介入，這些媒介技術(shù)的介入不僅可以豐富課程內(nèi)容，還能夠?qū)崿F(xiàn)課時內(nèi)外師生之間、同學之間的互動、交流，從而把課堂延伸到規(guī)定的課時之外，讓課程參與者隨時隨地進行信息交流和問題思考，將課程學習從時間和空間上延伸到教室和課堂之外。

大學學習是大學生活的主要存在方式，是尋找意義、建構(gòu)意義、發(fā)現(xiàn)意義的過程，從根本上講，課程教學的終極價值就是引導學生理解知識、理解他人、理解自我，從而不斷充盈自己的內(nèi)心世界，提升自己的生命意義[7]。所以，課程的學習結(jié)果不僅僅是完成并通過考試的低層次目標，也不僅是熟背金屬學、熱處理等那些基本定義、原理，而是通過課程的學習應(yīng)該能夠啟發(fā)并產(chǎn)生課程知識與相關(guān)實踐及社會的關(guān)聯(lián)思考、激發(fā)個人的獨立思維及是非判斷，為后續(xù)學習或工作中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題打下初步綜合工程素質(zhì)。

（三）課程的挑戰(zhàn)度分析

挑戰(zhàn)度要求課程要有一定難度，需要學生和老師一起，跳一跳才能夠得著?；谇笆龅母唠A性和創(chuàng)新性分析，在抓準前面兩性（高階性和創(chuàng)新性）基本特征基礎(chǔ)上，若從課程內(nèi)容、授課方式、考核方式三方面真正做到了課程的全面改革，那么自然而然就產(chǎn)出了課程的挑戰(zhàn)度。挑戰(zhàn)度不是課程內(nèi)容越難、越深就越好，關(guān)鍵是把握一個“度”，這個“度”是走在發(fā)展的前面并引導發(fā)展的教學[8]，為達到這個度，首先是任課教師要轉(zhuǎn)變觀念，不為目前高校重研輕教的績效考核規(guī)則所束縛，從事業(yè)心和良心上注入精力、投入遠超課時的課程設(shè)計及準備工作。在更新課程內(nèi)容方面，尤其要從廣度和深度上補充延伸到課堂外的教學內(nèi)容，這些內(nèi)容可能是討論性質(zhì)的某些主題，或者是學生必須通過手冊、文獻檢索、討論交流才能解決的技術(shù)難題等;除此之外，任課教師還要進一步優(yōu)化課堂教學各環(huán)節(jié)的時間分配，做到線上線下、課堂內(nèi)外的多模式融合，這對于現(xiàn)行高?？冃Э己梭w制下的任課教師而言無疑就是較大的挑戰(zhàn)度。求知是人的本性[9]，當課程內(nèi)容達到一定的挑戰(zhàn)度，對學生而言，在學習過程能夠體驗到精神突圍或思維突破的快感，能夠激發(fā)自己在金屬學與熱處理領(lǐng)域求知的渴望，這有利于苦心志、激其行、進而增益其所不能，做到課堂內(nèi)外都忙起來。

三、“金屬學與熱處理”金課的建設(shè)措施及實踐

（一）課程內(nèi)容及授課方式的改革

1.課程內(nèi)容的改革。保留課程基本概念、原理等基礎(chǔ)知識，分析課程各章節(jié)的主要內(nèi)容、重點內(nèi)容和難點，梳理并細化各知識點。課程內(nèi)容有選擇地引入國外經(jīng)典教材章節(jié)及習題，部分內(nèi)容采用雙語教學，并在期末試題中設(shè)置全英文試題的體現(xiàn)，培養(yǎng)學生專業(yè)課學習的時代化和國際化意識。

針對關(guān)鍵知識點，緊密結(jié)合制造技術(shù)、工藝、設(shè)備、產(chǎn)品制作流程或產(chǎn)品缺陷及新產(chǎn)品的開發(fā)，制訂基礎(chǔ)原理、工藝流程與實踐現(xiàn)象或問題的一對一關(guān)聯(lián)，將其付諸每章教學的主要知識點，實現(xiàn)基礎(chǔ)知識和工程實踐關(guān)聯(lián)的有機融合。工程實踐的關(guān)聯(lián)主題來源于生產(chǎn)實踐或任課教師的科研活動，需任課教師凝練積累并題目化;如，“純金屬的結(jié)晶”章節(jié)設(shè)置“炸藥猛度試驗用鉛柱的晶粒粗化（金屬軟化）”工程問題解決大作業(yè)，“二元合金相結(jié)構(gòu)與結(jié)晶”章節(jié)設(shè)置“熱浸鍍錫鍋內(nèi)沉沒輥選材紫銅的合理性及分析”工程問題解決大作業(yè)，“金屬及合金的回復與再結(jié)晶”章節(jié)設(shè)置“大塑性變形—晶粒納米化—脆化—退火軟化—晶粒長大的矛盾辨析”課堂大討論，等等。

2.課程授課方式的改革。以課堂教學為主，課后線上為輔，增加問題討論每周一次（課下完成），充分利用互聯(lián)網(wǎng)和手機微信，實現(xiàn)課堂、互聯(lián)網(wǎng)+手機、課后圖書館、實驗室的多方位融合教學模式。在內(nèi)容合適深度和廣度的前提下，將課程教學由課堂時間內(nèi)的集中學習發(fā)展至課外學生個體或分組的多時間段、不固定地點的（如網(wǎng)絡(luò)、圖書館、學生之間自發(fā)的小范圍討論交流小組）多維度學習。部分改革措施列舉如下：（1）基礎(chǔ)理論采用講授+工程案例剖析;（2）基礎(chǔ)工藝采用講授+案例分析+討論;（3）基礎(chǔ)理論、工藝的實踐應(yīng)用采用案例分析+典型視頻+技術(shù)難題及解決+課下大作業(yè)+分組討論;（4）授課媒介采?。憾嗝襟w+板書+手機（微信群、QQ群）+課下（圖書館）相結(jié)合的方式。

（二）課程考核方式的改革

以過程評價和目標評價為主線，以課程教與學過程學生的自主性、積極性和理論—實踐能力的結(jié)合度效果為教學評價總目標。采用期末考試+過程評價相結(jié)合的方式實施課程考核。這種考核方式包括了終結(jié)性評價和過程性評價的全面性，且過程評價及平時討論、微信群的交流又體現(xiàn)了對學生情感、價值觀、態(tài)度甚至個性化的評價，從而實現(xiàn)對學生的多元化評價。

成績設(shè)置為百分制，滿分100分，其中，期末考試占60%（60分），過程評價占40%（40分）。過程評價包括工程問題解決大作業(yè)評價（20分），課后章節(jié)作業(yè)評價（5分），工程案例討論評價（5分），實驗報告評價（10分），考勤計入扣分項。編制了課程目標考核方式及成績比例表、課后章節(jié)作業(yè)成績評價標準、實踐問題解決大作業(yè)成績評價標準、實驗報告成績評價標準、期末考試成績評價標準、工程案例討論成績評價標準。

課程的考核方式打破了傳統(tǒng)期末考試+考勤的固定模式，大比例引入了工程問題解決的這一過程評價，并設(shè)置了20%的占比，工程問題解決作業(yè)緊扣主要章節(jié)的關(guān)鍵知識點，是理論聯(lián)系實際的強力紐帶，布置大作業(yè)次數(shù)不少于7次，其相關(guān)內(nèi)容在期末考試試題中設(shè)置不低于5%的占比。

建立了過程考核及反饋機制，過程考核及監(jiān)控環(huán)節(jié)設(shè)置有工程問題解決大作業(yè)、期中測驗、案例討論、微信群交流、問卷調(diào)查等，及時發(fā)現(xiàn)教學過程及學生學習難度、進度、態(tài)度等存在的問題，并及時反饋至教學活動過程。

（三）課程金課的實踐及總結(jié)

本課程金課建設(shè)以來經(jīng)材料成型及控制工程專業(yè)兩屆學生的教學實踐表明，課程教學使得學生在知識、能力、素質(zhì)上全面提升，較好地完成了育人目標，課程建設(shè)及實施效果的金課特征顯著，主要總結(jié)如下：（1）教師投入的工作量顯著增加，學生學習的時間明顯延長，學生課堂外投入的時間明顯超過了課堂內(nèi)學時;據(jù)統(tǒng)計教師投入課程的時間為7～8倍總學時，學生用于課后自主學習的時間為5～6倍總學時;學生課前、課后都投入了時間用于課程的學習。（2）初步激發(fā)了學生將知識與實踐相關(guān)聯(lián)的探討和思考意識，并從大作業(yè)和討論評價中表現(xiàn)出一定的獨立思維的自信心。（3）觸發(fā)了學生發(fā)散思維在專業(yè)領(lǐng)域的奔放，敢于并勇于開展創(chuàng)新的討論和建議。（4）激發(fā)了學生學習專業(yè)知識的源動力，初步形成了學生帶著問題查閱手冊、跑圖書館、討論交流的學習風氣。（5）習慣了專業(yè)課部分章節(jié)內(nèi)容的雙語教學，并樂于接受全英文題目的挑戰(zhàn)，培養(yǎng)了時代化和國際化的學習意識。（6）課程的產(chǎn)出效果支撐了OBE（Outcome-Based Education）結(jié)果導向的評估，完全達成了專業(yè)認證所要求的學習目標。最近一屆學生的課程學習考核結(jié)果均超過了課程五個教學目標預期設(shè)置達成度值0.7。

結(jié)語

課程建設(shè)非一朝一夕之事，金課建設(shè)非三年兩年之功，打造真正的金課，首要的是需要任課教師轉(zhuǎn)變觀念，憑事業(yè)心和良心創(chuàng)新課程內(nèi)容、改革教學模式、做到知行合一，讓學生內(nèi)心體會到學習過程的認知欲望。本文的觀點、措施及建議是本人在執(zhí)教“金屬學與熱處理”過程課程建設(shè)與教的體會和總結(jié)，僅供同行參考，并希望同行們提出寶貴的意見和建議。希望本文的內(nèi)容及觀點對提升我國金屬學與熱處理工程領(lǐng)域?qū)I(yè)人才培養(yǎng)起到積極的作用。

參考文獻

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Research and Practice of “Golden Course” Construction of Metallography & Heat Treatment Course WANG Sheng-min， LI Xiang-ming， ZHENG Bi-ju

（Faculty of Material Science and Engineering， Kunming University of Science and Technology， Kunming， Yunnan 650093， China）

Abstract： Course is the core element of talent training in higher education， and the key point to implementing the educational concept of “student-centered development”， and the specifications of the moral education fundamental task. On the occasion of golden courses building in China’s higher education， the golden course characteristics of Metallography & Heat Treatment， including higher order， innovation and challenge， are analyzed based on the course characteristics. Some specific measures are presented for building golden courses from the aspects of course content， teaching methods， assessment methods， etc. The results and experience of the implementation of two sessions are summarized. It is hoped that the viewpoints， measures and suggestions of this paper can promote the high-quality construction of Metallography & Heat Treatment， and at the same time， it is also hoped to play a positive role in improving the quality of moral education in the field of metalworking and heat treatment in China.

Key words： Metallography & Heat Treatment; golden course; course construction