热处理工艺与设备课程教学改革探讨

夏鹏成等

【摘 要】本文结合《热处理工艺与设备》课程的特点，对该课程的教学内容和教学方法进行改革，使其更适应现代化教学。依靠多媒体教学已经达不到预期的教学效果，实践证明，把多媒体教学、传统教学、启发讨论式教学等多种教学方式相结合，才能够激发学生学习的兴趣，调动他们学习的主动性和积极性。学生在学习该课程时有更深刻的印象和认识，加深对课程的的理解。对于提高教学质量，强化学生分析问题和解决问题的能力及今后对相关课程的学习都具有较大促进作用。

【关键词】热处理工艺与设备；教学改革；探讨

【Abstract】Instructional contents and methods are reformed according to the characters of Technology and Equipment of Heat Treatment， which is adaptive to modern teaching. The teaching effect is poor only by media instruction. The alliances of media teaching， discussing teaching and heuristic teaching make the students interest of study and move them initiative. It makes students deeply understand and impress. It is helpful to improve teaching quality and enhance the ability of analyzing and solving questions. It is stimulative for the later teaching.

【Key words】Technology and equipment of heat treatment； Instructional reform； Discussion

《热处理工艺与设备》是山东科技大学材料科学与工程学院对金属材料工程专业的学生开设的一门专业主干课程，涉及许多相关知识，在前期《材料科学基础》、《固态相变原理》、《材料力学性能》等基础课与后续专业课《金属材料学》、《零件失效分析》等课程之间起到承上启下的作用，也是一门应用性很强的专业课。该课程是全面提高工程技术人员工作素质和创新能力的重要保证，是针对现代工程技术人员进行素质教育的必备环节和重要组成部分。开设这门课的主要目的就是使学生对热处理工艺基础知识以及设备有一个较全面的了解，掌握材料的热处理工艺制定及热处理设备的选择。培养学生分析和解决金属材料相变过程中的各种不同组织之间的辩证关系。通过工艺的灵活运用和优选，使深奥的金属学理论在实践中融会贯通，为后续课程和毕业设计等打好正确地选择材料合理地进行热处理的基础。但在近几年的教学过程中发现了许多问题，针对这些问题我们相关教学老师积极采取一些措施，对教学方法和内容进行适当改革，并取得一定效果。下面就该课程在教学中存在问题及采取措施做一简要介绍。

1 教学过程中存在问题

《热处理工艺与设备》主要采用多媒体授课。教师利用多媒体，使一些抽象的概念和知识点对学生来说更容易理解，对一些相对简单，理解比较困难的内容和知识也比较容易理解和记忆[1]。通过对近3届学生的教学及考核，发现在教学过程中存在很多问题，其教学效果和考试成绩不是太理想，学生考试成绩与预期相差较大。通过与其他几位授课老师和学习该课程学生交流，发现该课程教学过程中有以下几方面问题。

1.1 教材内容知识点多，学时较少

《热处理工艺与设备》是由山东科技大学材料科学与工程学院前期开设《金属固态相变》课程分离而来的。《金属固态相变》包含固态相变原理及热处理工艺两个模块。然而随着社会对热处理工艺要求越来越高，热处理新工艺不断出现。要想实现新型热处理工艺，需要先进的热处理设备最为保障。因此热处理设备在课程中的地位越来越重要。本学院根据实际教学需要及学生学习的时间安排，将《金属固态相变》课程一分为二：《金属固态相变原理》、《热处理工艺与设备》。《热处理工艺与设备》课程选用哈尔滨工业大学夏立芳主编的《金属热处理工艺学》及机械工业出版社徐斌主编的《热处理设备》作为主要参考教材。学时没有增加，但是增加了热处理设备的有关知识。由于两本教材知识点较多，但授课学时少。教师在讲课的时候，很多知识点讲的不十分详细，特别是对重点和难点讲解，不透彻。对学生对课程知识点的理解带来较大的困难，降低了学生学习的积极性和主动性。学生学习起来越来越困难，这严重影响学生对该课程以后篇章的学习产，并因此形成恶性循环。对此现象，教师在随后教学中逐渐重视起来，对一些难点内容详细讲解，学生学习积极性和考试成绩都有一定程度提高，但效果还是不理想。

1.2 教学与实验连接性较差

针对本课程的学习，开设了较多热处理实验，如常规热处理（退火、正火、淬火和回火）、末端淬火法、渗碳等。但由于实验课属于单独设课，因此教学内容和实验内容缺少连接性。有时候相关实验课程讲授完了，由于实验室课程安排不合理，需要等到很长时间才能做实验，这样学生理论知识掌握了，但是经过一段时间后，又变的模糊起来，在做实验，效果也不是太好。如果在学生学完该课程相关内容后，接着做实验，可以理论联系实际，加深学生印象。

1.3 理论和实践缺少结合

由于热处理新工艺、新技术、新的热处理设备不断出现和发展，使现在教材显得比较滞后。该课程偏重于实践，因此单靠教师在课堂上讲解，很多时候显得枯燥无味，学生印象也不深刻，学时也难于参与到教学中来，理论和实践难以结合，学生分析问题和解决问题的能力较差，学生学习机进行和能动性差。由于学时少，很多学生在课堂上学到难点或重点没有听明白，有时有许多新的观点或想法，由于缺乏教师和学生的交流平台，来不及和教师交流，严重影响学生学习的积极性。这些都严重影响了学生对该课程的学习。

2 教学改革方法

由于在教学过程中存在以上各种原因，使教学效果和学生成绩与预期有一定差距。依据存在的问题，授课教师协商后，采取一下措施来提高教学效果和质量。

2.1 重新整合教材，精简教学内容，突出重点，强调难点

如前所述，《热处理工艺与设备》课程教材采用的是由哈尔滨工业大学出版社夏立芳主编的《热处理工艺学》（修订版）和机械工业出版社徐斌主编的《热处理设备》。该课程只有32学时，因此，参考教材内容章节多，知识面比较广，加之课程教学学时比较紧张，教师在讲解一些重点特别是难点时，不是十分详细及透彻，这就给学生的理解带来困难，降低他们学习的积极性。这严重影响学生对以后章节的学习。因此，需要对教材的内容进行精简，重新整合。突出重点、难点。随着科学技术的发展，新的热处理工艺、技术不断出现，在今后讲解时，适当穿插一些新的热处理工艺和技术，丰富授课内容，拓宽学术视野。

2.2 教学和实验相结合，加深学生认识和知识掌握

本课程是一门以理论为基础应用性课程，主要通过学生在学习完金属固态相变原理后根据合金在热处理过程中在组织变化来制定热处理工艺，通过热处理工艺来检验所制定热处理工艺的正确性。针对该课程的学习，设定了几个实验，如常规热处理（正火、退火、淬火和回火）、末端淬火法、渗碳等。由于实验课程与本课程虽然在同一个学期开设，但两者结合性较差。教师在讲解完相应热处理工艺后，及时和实验室工作人员沟通，及时开展相关工艺的实验，如在讲解完末端淬火发后，及时进行末端淬火发的实验，这样能够加深学生的印象及学习兴趣，对知识点的掌握比较好。

2.3 采用启发式和讨论式教学方法相结合，加强学生对实际问题的分析和解决能力

通过教学发现，采用启发式教学和讨论式教学，通过和学生互动，使学生参与到教学中来，才能更好的发挥学生的主动性，激发他们学习的兴趣[2]。如在讲解淬火应力时，热应力和组织应力的产生过程是一个教学难点，但两者变化过程正好相反。教师在详细讲解完热应力产生过程后，采用启发式教学，应到学生分析组织应力产生过程，这样既能引导学生参与到教学中来，又能激发学生对该课程的学习兴趣和主动性，起到较好的教学效果。由于该课程属于热处理工艺制定和设备设计的课程，因此讨论式教学，通过讨论，提出问题、分析问题和解决问题，提高学生利用学到的理论知识分析问题和解决问题的能力，更能起到事半功倍的效果。该课程的许多内容适合讨论式教学，如在讲解完金属材料热处理工艺时，可以给学生一个零件图，比如变速箱齿轮，并给出其用途及工艺、性能要求，让学生结合所学的知识，设计齿轮的制备及热处理工艺。可以把学生分成几个小组，先给他们一些时间讨论对该齿轮选用怎样的制备工艺及热处理工艺，选择依据是什么？不同的研究小组，会有不同的制备和热处理工艺。每个小组选派一名代表发言。老师和其他同学根据学生选用的工艺，可以进行补充，也可以提出问题。通过老师和学生最后的的讨论，最终确定齿轮较佳的制备和热处理工艺。学生在讨论式教学中能够主动参与到教学中，发挥学生学习的主动性性和想象力，学生能够主动提出一些问题并开拓他们视野，有利于实际问题的解决，这对于今后的工作或深造具有重要现实意义。

2.4 聘请专家讲解实际产品案例，在条件成熟时，可以让学生到相关企业短期实习，使理论和实践相结合

该课程与实践操作结合密切，也是与学生今后工作最为紧密的课程之一。为了提高学生学习的积极性、能动性，激发学习兴趣，加深学生印象及为今后工作打下较好的基础，可以聘请与与学院具有较好关系的企业的专家到学院，通过企业对一些零件的实际热处理制定、实施过程，详细讲解，使学生了解自己书本上学到的知识和实际生产有那些差别，同时也能调动他们学习的主动性和兴趣。在条件和时机成熟时，组织学生到企业进行短时的实习，参观企业实际热处理设备及热处理工艺，加深学生对课程的影响。

2.5 利用网络优势，创建老师和学生交流平台，教师可以和学生在网上交流，学生有问题或者新的想法可以和老师沟通

由于学时有限，单纯利用课堂时间和学生交流，是得不到良好的教学效果。可以充分利用学生课后业余时间，通过网络和学生进行交流及答疑，回答学生在学习者遇到的问题，学生可以指出老师上课时存在问题，有利于老师在今后上课过程中及时改正和调整，提高教学效果。同时学生有一些新想法可以和老师交流沟通，让教师及时了解学生对课程的掌握程度。

3 结论

通过对该课程教学内容及教学方法的改革，取得较好的效果。学生学习的兴趣大大增加，在课堂上能够踊跃发言，表现出较高的积极性和能动性。学生的学习成绩都有一定提高。学生对实际问题的分析能力得到加强，对某些问题能够提出几种解决方案。可见，对于该课程的教学，仅采用多媒体教学，已不能满足现代化教学要求，只有采用多种教学方法和手段相结合，激发学习兴趣，调动学生学习的积极性，加深学生对该课程的认识和理解，提高教学质量，对今后相关课程的学习具有较大的促进作用。

【参考文献】

[1]张有录，刘洪艳.多媒体教学设计理论[M].甘肃民族出版社，2003.

[2]曹梅青，崔洪芝，孙宏飞，宋强.金属固态相变原理教学改革初探[J]. 科技视界，2012（28）.

[责任编辑：侯天宇]