《金属固态相变原理》理论教学改革初探

曲立杰 黄志求 袁世丹 马春力 王静 武淑艳 李星逸

【摘要】针对《金属固态相变原理》课程提出了严把预习关、研学于教、构建课程互联网并增设期中考试的教学方法，并以讲好前沿1学时为导向进行了教学内容的改革。具有学校特色的理论教学改革的实施效果明显，该方法行之有效，大大地提高了学生的成绩并使不及格率降低到5%以下。该课题的研究为最终培养具有扎实的理论基础的材料类大学生，打下了良好的基础。

【关键词】金属材料 固态相变原理 理论教学改革

一、引言

《金属固态相变原理》是针对于金属材料专业而开设的一门必修课。该课程是集热处理的原理和热处理工艺方法于一体的理论教学。课程内容枯燥、理论难于理解，这使得学生学起来很吃力。为了提高学生学习的主动性和积极性，本文结合该课程性质地位和特点，我校的《金属固态相变原理》课程团队开展了针对性的改革和探索。提出了严把预习关，研学于教、倒序法导课、构建课程互联网并增设其中考试的理论教学方法，并以讲好前沿1学时为导向进行了教学内容的改革，取得了初步成效。

二、课程的性质及特点

《金属固态相变原理》是金属材料工程专业学生的必修课，它是研究各种金属材料的组织结构的形成规律，稳定性及各种组织性能的一门课程，宏观上可以从热力学与动力学的角度对其研究内容进行分类。金属材料在相变过程中的影响因素诸多。如温度、压力、磁场、电场等。因此该过程是一个复杂系统，它融合了金属材料学、热处理工艺、物理化学、力学性能及金相分析等多门课程。因此，《金属固态相变原理》即是金属材料工程专业的一门基础课程，又是专业课程的总领。

三、课程安排

课程组建了《金属固态相变原理》课程团队，团队由李星逸教授作为负责人。课程共由三位教师共同完成理论教学，充分发挥教师的特长。团队教师职称结构合理，由教授、副教授、讲师和实验师组成，即满足理论教学需求，又能将实践教学与之很好地相结合。课程团队定期开展说课、议课、评课制度，每节课设置助教管理教学制度等一系列教学举措，努力提高教学质量。

四、教学内容的改革

《金属固态相变原理》课程主要以传统的理论知识讲授为主，分析各种相变的过程及原理，阐述相变过程与材料的组织结构和性能的关系。但是，课程中并没有涉及到对材料的组织结构的表征手段和方法等，使学生切实感受到了该课程的“看不见，摸不着”的抽象性，产生了惧怕心理。针对这一情况，结合我校教学改革的方法，即讲好1学时前沿，课程内容中增设了相变研究的前沿动态知识，并且贯穿于整个授课过程中。应用高分辨电镜、扫描电镜、X射线、扫描隧道显微镜、激光共聚焦显微镜等手段研究固态相变分析方法以及其新发现等，例如发现表面浮凸珠光体等。同时，突破传统教学中讲解铁碳合金的相变的单一内容，增加对钛合金等有色金属材料的相变的了解，以适应新材料产业化的新形势。

五、教学方法的改革

1.研学于教

固态相变是一个抽象过程，对其不能进行直观感受，在课程教学中根据教师特长进行教学任务的分配，使每位教师能将自己的研究方法及成果与相应课程结合，做到有的放矢，提高学生的学习积极性。例如课程相关内容中贝氏体转变的内容由研究贝氏体的黄志求教授讲授，这样教师可结合自己的研究成果深入讲解，课堂内容丰富而不枯燥。

2.构建课程互联网

通过构建课程互联网，有助于提高学生学习的深度和广度的达成度，授课中将《金属材料学》《金相分析》《力学性能》《热处理工艺》以及《热处理设备》等课程插入到该课程的教学中，如以某一典型材料W18Cr4V为例，从材料中的各种元素的作用出发，合金元素对固态相变的影响，可从合金元素对相变点影响来说明该钢的热处理工艺和特点，即高温淬火及多次高温回火，同时各种合金元素在钢的回火转变时对于提高材料的硬度和耐磨性的作用原理，另外可以从高速钢的铸态组织特点及其对后续热处理的影响分析，将金相分析课程知识加以运用，这样通过一个典型的零件，从选材、制定工艺、性能检测的过程分析，将固态相变过程加以渗透，又对其它课程有了更深的认识。

3.严把预习关

由于《固态相变原理》即抽象又难于理解，如果单单靠教师课堂的90分钟的讲授显然是不足的，这就要求学生必须做好课前的预习，才能紧跟老师的思路。因此，该课程团队对学生的课前预习进行了跟踪考察，发现凡进行了系统课前预习的学生，听课状态好，紧跟老师的思路，并且积极回应老师的教学内容。我们以班级为大组，下设若干个小组，并设有组长，由组长组织预习并检查预习内容及效果并上报给任课教师，预习效果的好坏在平时考核成绩上给予区分，这样充分调动了学生的学习积极性，有助于提高学习成绩。

4.增设期中考试

大学课程总体特点是经过一定学时的学习后进行考核，尽管其考核方式较多，但是总体效果并非理想，主要原因是部分学生为应付考试，考试前进行“突击”式复习，这样不利于学生知识的掌握。针对这种情况，我们增设了期中考试，在课程进行一半时进行一次综合测试，测试成绩占期末总成绩的25%，这样能有效地督促学生时时进行学习，将所学知识掌握于心，从而更有效地应对期末考试。

六、小结与展望

经过两轮的改革实践，我校《固态相变原理》课程教学效果很好，学生的不及格率明显降低，由最高的30%降低到5%，学生的综合成绩得到了提高。同时，学生对该课程的学习由被动变为主动，对专业的认识有了更深的理解，并有助于学生的就业，学生会信心十足地走向工作岗位。

参考文献：

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項目资助：佳木斯大学教学研究项目（JYLY2014-01），佳木斯大学教育科研项目（JKA2013-001），黑龙江省学位与研究生教育教学改革研究项目（JGXM-HLJ-2014136）。