金属凝固原理网络在线课程建设研讨

2019-01-21陈宗民赵而团秦聪祥

中国现代教育装备 2018年23期

陈宗民赵而团秦聪祥

山东理工大学机械工程学院山东淄博 255049

1 金属凝固原理课程在材料成型及控制工程专业中的地位与作用

金属凝固原理是材料成型及控制工程专业液态成形方向的一门主要专业限选课。铸造是一个通过液态金属凝固形成产品的过程，凝固过程基本决定了铸件的内在质量。因此，金属凝固原理的知识体系是专业课中的灵魂。学生通过学习，从理论上理解金属凝固过程的基本原理和规律，了解现代凝固技术的发展和凝固控制原理，初步具备利用理论知识研究铸造新材料、新工艺、解决铸造凝固过程实际问题的能力。该课程可以培养学生将工程问题系统化并运用基础理论分析工程问题、解决工程问题的能力。该课程需要实现的培养目标如下。

1.1 知识目标

学生在本课程的学习中需要掌握：金属凝固的理论基础，包括金属的液态结构及其性质、凝固热力学和凝固动力学、固液界面理论；金属凝固的传输理论，包括凝固过程的传热、传质、成分过冷理论、单相合金和多相合金的凝固规律；金属凝固控制技术，包括铸件组织的控制理论、金属基复合材料的凝固、特殊条件下的凝固技术和理论、现代凝固控制技术及其原理；凝固过程中的质量控制，包括铸件凝固过程中的收缩、偏析、气孔、变形、热裂和冷裂。

1.2 能力目标

学生通过学习，从理论上理解金属凝固过程的基本原理和规律，了解现代凝固技术的发展和凝固控制原理，初步具备利用理论知识研究铸造新材料、新工艺、解决铸造凝固过程实际问题的能力。

1.3 素质目标

该课程可以培养学生将工程问题系统化并运用基础理论分析工程问题、解决工程问题的能力。

2 本课程课堂教学现状及存在的问题

凝固理论和技术近几年发展很快，现有的教学材料和模式已不能满足高质量的培养需求。另外，凝固理论的抽象性[1,2]和对数理知识的较高要求造成了许多学生在相关知识的掌握中存在困难，由此产生厌学情绪，从而最终导致该课程在每年的考核中都有较高的挂科率(如图1所示)。所以，传统的课堂教学模式不能给学生提供足够的信息量，不能及时反馈学生的学习状况，也不能准确评估学生对知识的掌握程度。利用信息技术，高效率拓展教学的广度和深度势在必行。

3 网络课程的必要性

课程的难度和广度要求学生在课堂外要有更多的付出，针对学生的厌学情绪，要求教师采取更具启发性和激励性的方式和方法实施教学项目，并需要加强和学生的交流和互动。而网络课程是现代信息时代的一种课程表现形式[3]，为实现这一要求提供了可能。网络课程有以下优势。

(1)拓展了学生学习中的时空限制。只要面对计算机或智能手机，学生即可随时上网进行学习，而传统授课方式必须在选定的时间，学生和教师共同到一个也许离居住地很远的地方去上课。网络课程可根据学生自身的需要灵活地安排学习时间，拓展了学习在时空上的各种限制，学生可以在任何时间、地点打开课程网站学习课程，使自己真正掌握了学习的自主权。

学习过程中的一个关键环节就是交流和互动，包括师生间的互动与学生间的探讨，通过交流互动，教师可以及时发现、纠正、解决学生在学习中遇到的问题。一般教学方式中，互动、交流和讲授时间混在一起，交流的时间多了，授课的时间必将被挤占，网络平台通过其答疑模块，将交流和互动延伸到授课时间和地点之外。自学、作业中发现问题可以随时提问，并可以随时得到详尽的答案。也可以通过查看别人所提到的问题得到有益的启发。

(2)提高了优秀教学资源的利用效率。传统课堂教学时空上的限制，教师不能为学生推荐足够多的教学资源，而网络资源良莠不齐，学生受学识限制不能很好地辨别。通过网络课程的建设，教师可以精选最优秀的教学资源提供给学生，而且还可以将资源按内容和层次模块化处理，供不同需求的学生采用。通过不断更新，还可以将凝固理论中的最新研究成果展示给学生，利于学生开拓眼界。

(3)推动教师教学思想的交流和教学水平的提高。由于网络课程的包容性。教师的教学模式、教学风格和教学实施过程都是开放的。教师之间可以不受时空的约束互相观摩、交流和学习。提出各自的意见和建议，共同促进。这种交流不仅在校内，也可以扩展到全国乃至全球。

4 本课程网络平台的主要结构

网络课程平台的结构应根据使用对象、特点和建设目标设定[4]。根据材料成型及控制工程专业的培养要求和课程标准，建立了一个体系完整、重点、难点突出、结构分配合理的信息化教学体系。在体系中，教学内容、教学资源和教学活动的开展都可依托所建立的网络平台实时更新和进行。

本课程依托学校的网络教学平台建立了金属凝固原理网络课程平台，该平台包括教学资源模块、教学活动模块、导航模块、监控管理模块、教学评价模块。网络课程中，各学习活动以模块化形式呈现，分别承担一定的教学功能，同时各模块之间相互联系、相互依存，共同构成了一个有机整体。其构成要素的关系如图2所示，课程网站主界面如图3所示。

图3 金属凝固原理课程网站主界面

传统的网络课程大部分是以课程内容为主题，以诸如课程说明、课件展示、资料拓展等为主，主要功能是提供材料，辅助学习，而对学生关注较少。这样，学生和教师的需求不同步，更谈不上主动学习了。我们在网站建设中，采用了混合模式，除了提供大量的精选资料(主要在课程资源模块，如图4所示)外，把主要精力放在与学生的互动上，从教学组织、答疑到考核。这样，实现了以学生为主体，根据学生需求组织、调整教学内容和进程，随时答疑。也实现了对个别学生的辅导(如图5所示)。同时，网络平台具备过程管理功能，对学生网上学习状况实时统计，统计结果计入最后考核成绩中(如图6所示)。