固态相变课程教学改革初探

李 强，于景媛，刘兴江，王 冰，刘伟东

(辽宁工业大学 材料科学与工程学院，辽宁 锦州 121001)

·实 验 教 学·

固态相变课程教学改革初探

李 强，于景媛，刘兴江，王 冰，刘伟东

(辽宁工业大学 材料科学与工程学院，辽宁 锦州 121001)

固态相变课程是材料类专业研究生的必修课，通过充实和优化其教材内容，使学生在掌握基础理论知识的同时，拓宽知识面，从而构建出前沿性和工程性相结合的课程教学内容体系。通过运用互动、专题研究和分组讨论等教学方式，使研究生学习的积极性和主动性得到提高。实行创新实践教学模式、拓展校内外实践教学渠道、加速校企深度融合，培养了学生的创新精神，提高了工程实践能力，同时提高了课程的教学质量。

教学改革；固态相变；教学方法；教学内容

在材料科学与工程相关专业的研究生教学计划中，固态相变课程是材料类专业研究生的必修课。该课程属于金属学和固体物理学的研究领域之一，主要研究金属与合金在经受各种加工(尤其是热处理)时，相变的种类、条件、速度、机制及产物。这些规律是选择材料热处理、压力加工、铸造和焊接等技术参数的依据和材料研发的理论基础。对研究生毕业后进行相关的科研和工程实践工作有重要的指导作用。

该课程由于采用的教材内容多为经典理论，新进展收录不多；教学方式也大多沿用本科的课堂教学模式。因此目前存在教学内容亟待更新、教学方法单一、实践环节不足等问题，不利于进一步提升研究生的创新和实践能力。基于上述原因，为了达到提升研究生的创新精神、增强实践能力的目标，结合其他兄弟学校的经验[1-6]，我们对该课程在教学内容、教学方式和实践环节等方面进行改革，具有重要的现实意义。

1 教材更新和教学内容的优化整合

研究生课程教学内容应反映本领域的最新进展，这将对提升研究生的工程实践能力和创新能力大有益处。以固态相变课程为例，教材宜选用国内外的经典教材较为合适。

目前，该课程没有统一教材，而教材的好坏对教学效果来说是起到关键性作用的。通过对比发现，《固态相变》(刘宗昌主编)、《固态相变原理》(朱景川主编)和张贵锋主编的《固态相变原理与应用》，以及孙振岩主编的《合金中的扩散与相变》都是非常不错的教材，由于研究生的本科来源于不同的专业，学生的专业水平高低不同，根据教学计划学时的安排，从上述教材中适当加以取舍，采用自编讲义，在讲足基本原理的前提下，结合授课教师自身科研进展，力争把本研究领域的最新发展情况给研究生加以讲授。总之，根据研究生的具体客观情况，对现有教材内容合理取舍，并适当增加前沿进展，使自编讲义可以满足教学的要求。前沿性以及专业性是在教学内容的选择中要重点强调的。课程教学的教学团队成员的研究方向各不相同，教学团队成员在教学过程中，在讲授传统理论的同时，应不断将本领域的新发现、新理论融入课堂教学中，如外加能量场对相变的影响，外场是除了温度外的能量——各类应力、磁场、电场等。相变研究中，外加的能量对材料相变的作用与规律等许多问题还有待于人们进一步的研究。其中磁场下的固态相变与转变研究得较多。磁性相的能量因磁场的存在而变化，所以磁性合金或可能具有磁性的合金的组织，在可能发生原子扩散的情况下，施加磁场将发生变化。如前述，我们在讲透教学内容中经典相变理论如珠光体转变、马氏体相变和贝氏体相变等基础上，将教学团队成员在电场、磁场等对相变影响方面的最新科研进展和相关文献整合成外场对相变影响一章，补充到教学内容中。通过以上途径，从而构建出前沿性和工程性相结合的课程教学内容体系。

2 采用互动、专题研究和分组讨论等教学方式

所谓互动教学法，是指能够充分发挥教(教师)与学(学生)双方的主观能动性的教学过程，课堂教学时，教学的双方即研究生和授课教师两方面都将主观能动性充分调动，是一种目标明确、有规划、地位平等的双向对话、讨论、学习的教学方法，其根本特点为双向互动。如“答问式” “问答式”和“答辩式”等多种方式均为常见的互动教学法。

专题研究式教学，是将要讲授的教学内容归纳成几个研究专题，然后将每个专题置于特定的场景中，授课教师引导研究生去思索、研究，进而学习知识，领会科研的方法。该方法的本质是模仿科学家对实际或科学问题的探索的路径，展示技术演进的历程，使学生在探索中理解课程内容，掌握科研，形成创新思路。每个专题均包含理论和实践内容。将固态相变分解为9个专题内容，分别为钢中奥氏体的形成、P共析转变、M相变、B转变、淬火钢的回火转变、脱溶与时效、常用的相变研究方法、外场对固态相变的影响和特种功能材料中的固态相变及应用。以此来不断培养学生的主体参与意识和主动探究、善于思考、敢于质疑的能力。

分组讨论式教学就是首先由授课老师确定讨论主题，交代题目来源，而后研究生分团队查阅相关文献，认真预备研讨资料，进而在授课老师的协调下，在教室分组研讨并形成总结的教学方式。一般说来，理论界争论的热点问题等(如贝氏体相变机制等)较适合采用这种方式教学。

在实际的课堂教学中要注意综合应用多种教学方式，并将本领域的研发动态和亟待解决的问题充实到课堂教学中，进而探索出一套利于提升研究生创新、工程实践能力的“固态相变”课程教学方法体系。

教学方式改革后，充分发挥了学生在教学中的主体作用，学生的参与度大大加强，提高了学生对理论知识的掌握程度、思辨能力和创新意识，进而提升了课程的教学质量。

3 创新实践教学模式、改善校内外实践教学条件、校企深度合作

“固态相变”授课时需强调实践教学，注重教学与科研的深度融合。教学科研一体化发展是培养创新型人才的重要过程，教学和科研深度融合是研究生培养的重要方向。研究生的培养过程既包括学习过程，又有研究过程，因此将教学和科研深度融合，既可以提升培养效率，又可以培养研究生的创新能力。学习该课程的研究生大多是要用固态相变理论解决自己课题研究中的工程实际问题，因此在实践教学中既要重点训练材料学科的必备实验能力，同时也兼顾研究生各自的课题研究的需求。实验课程中，除常规方案外，提供几种备选方案，研究生也可以结合各实际自带材料，自行设计实验方案，记录实验过程。实现方案中，若有问题，采用相互讨论，教师指导等方式，探索恰当的解决路径。通过此方法既解决了问题，又提升了研究生的创新精神。将部分综合性实验放到工厂中去“真刀真枪”地实践。在工厂中，用实际的零件，利用现有的设备条件，在现场工程师的指导下，独立完成实验项目。这将有助于研究生工程实践能力的提高。

力争开展适合研究生的创新创业训练项目。我们向有关部门申请专门用于研究生创新训练项目的场地和设备，同时聘请实践经验丰富的老师协助指导。通过创新创业训练项目平台，研究团队由研究生和本科生混合组成，采取指导教师指导，团队独立选题，独立进行项目或实验方案设计、论证，进行实验、数据处理、完成研究报告。通过创新创业训练项目的训练，研究生的分析问题、解决问题和团队协作的能力能够得以充分的锻炼，进而使研究生的主动学习能力、工程实践能力和创新精神得到了提升。

以指导教师参与的横向课题科研带动研究生工程实践能力的提高。安排研究生参与企业的技术攻关工作。研究生要完成这些横向课题的一部分工作，必须要深入工厂的生产现场，对其过程重点掌握。大部分的实验和后续的实际验证工作必须在生产现场完成，这样的过程大大提升了研究生的工程意识和实践能力。

为了加强校企合作，我们在制定课程教学大纲和教学内容过程中，将企业技术人员请来和我们一起研讨，将企业生产中落后和淘汰的内容去掉，将实用和新理论、工艺添加进来；我们聘请了企业工程技术人员参与课堂教学和实验等环节，请他们给学生讲解企业中典型产品的相变强化案例，同时带领学生去工厂，在技术人员的协助下讲授部分章节的课程，如淬火、马氏体相变等内容[7-9]。我们课程的实验项目和学位论文题目也紧密结合相关企业的生产实际。在课程考核过程中，我们也将工厂技术人员请来做评委，现场点评，进而提升学生的工程实践能力。

鼓励研究生参加学科竞赛活动，如挑战杯、数学建模竞赛等具有专业特色的竞赛活动，培养研究生理论联系实际、工程实践能力和创新精神[10]。使研究生“重参与过程和争取优胜”的正确竞赛观得以树立。通过以上方法建立与固态相变课程配套的研究生分层次、全方位的工程能力与实践技能的培训体系。

4 结束语

综上所述，通过对固态相变课程的改革实践，教材得到了适当的更新，初步构建出前沿性和工程性相结合的课程教学内容，丰富了学生的知识体系；同时通过采用多类型授课方式，提高了学生学习热情和主动性，进而提高了学习成绩；通过创新实践教学模式和开展深度校企结合，有利于提升研究生创新、工程实践能力，为提高研究生教学质量和研究生适应社会工作岗位能力奠定了基础。

[1]张洁，尹京武.韩国忠南大学材料学院研究生培养的特点及启示[J].中国地质教育，2003(4):81-82.

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[3]张安强，王炼石.研究生课程《高分子复合材料》教学改革初探[J].高分子通报，2012(10):95-97.

[4]江莉，卫国英，葛洪良.探索研究生课程《材料化学》教学新方法[J].中国科教创新导刊，2010(29)：40-41.

[5]吕思为.我国研究生课程与教学改革[J].理工高教研究，2004，23(5)：83-84.

[6]王友仁，姚睿，洪春梅，等.深化课程教学改革探索工科研究生工程实践与创新能力的培养[J].电气电子教学学报，2004，26(3)：22-25.

[7]周菁.就业导向的校企合作机制构建[J].中国集体经济，2016(10)：155-156.

[8]彭军志.谈应用型高校土木工程专业的校企合作办学[J].吉林农业科技学院学报，2016(2)：108-110.

[9]钱颖赟.校企合作：创新研究生培养模式的实践与思考[J].现代教育，2015(9)：15-16.

[10]曹连英，臧睿，徐文科，等.结合研究生数学建模竞赛的研讨式教学案例改革[J].林区教学，2016(6)：86-87.

TeachingReformExplorationoftheCourseofSolidStatePhaseTransformation

LI Qiang，YU Jingyuan，LIU Xingjiang，WANG Bing，LIU Weidong

(College of Materials Science & Engineering，Liaoning University of Technology，Jinzhou 121001,China)

The course of Solid state phase transformation is an important degree course for postgraduates in materials.By enriching and optimizing the content of its teaching material，students can grasp the basic theoretical knowledge while broadening the knowledge，so as to construct a combination of cutting-edge and engineering content system.Using interactive，special studies and group discussions and other teaching methods，can improve the graduate students enthusiasm and initiative.It can fulfill innovative practice teaching model，expand the practice of teaching channels inside and outside the school，accelerate the integration of school and enterprise depth，cultivate students’ innovative spirit，improve engineering practice ability and the quality of teaching.

teaching reform，solid phase transformation，teaching methods，teaching contents

2016-02-11；修改日期:2016-03-23

2014年辽宁省普通高等学校本科教育教学改革研究项目(UPRP20140482)；辽宁工业大学2014年教改立项(2014019)；辽宁工业大学2014年研究生教改立项(201404)；辽宁工业大学2016年教改立项(2016011)。

李强(1976-)，男，博士，教授，主要从事材料方面的教学和科研。

G642.1

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2017.04.015