新时代背景下的金属材料学教学改革探讨

万鹏 李月明 孔凤玉 李润霞 陈德良

摘 要：金属材料学是金属材料（工程）专业的核心基础课和主干课，该课程具有综合性、应用型和实践性的特点。新时代的特点、国际形势的变化、中国所处的特殊时代背景下对金属材料学的教学提出了新的挑战和要求。通过调整教学模式，从单一的线下教学或线上教学，逐步改进为混合式学习模式，充分调动学生的学习热情和积极性，并针对国情变化和时代发展，在教学中贯穿课程思政的内容，提升学生的爱国和专业报国情怀，提高本科教学质量。

关键词：新时代;金属材料学;教学模式;混合式学习

Research on Reform of Metallic Materials Teaching in the New Era

Wan Peng Li Yueming Kong Fengyu Li Runxia Chen Deliang

School of Materials Science and Engineering，Dongguan University of Technology GuangdongDongguan 523808

Abstract：Metallic Materials Science is one of the main and core fundamental course of metallic materials major.This course has characteristics of comprehensiveness，application and practicality.Concerning the characteristics of the new era，the change of international situation and China's development，new challenges and requirements are present for metallic materials teaching.By adjusting of teaching mode from single teaching on line or off line to blended learning，the enthusiasm of learning can be evoked.Meanwhile under new era of socialism with Chinese characteristics，ideological education should be considered throughout the course，which will promote students to professionally serve the country with patriotism.It is believed that this novel teaching method can enhance the quality of undergraduate education.

Keywords：New Era;Metallic Materials;Teaching mode;Blended Learning

“金屬材料学”是金属材料（工程）专业重要的核心基础课，要求学生掌握金属材料的基本知识、金属材料的合金化原理、钢铁材料中常用的合金元素及其作用，以及有色金属的强化原理和工艺等。通过系统学习各类金属材料及其用途、典型牌号金属材料的热处理工艺，了解金属材料的最新研究成果及科研动向，丰富和拓宽学生在金属材料学方面的知识，为培养专业素质打下坚实的基础。课程具有综合性、应用型和实践性的特点[1]。

一、新时代背景下的教学

伴随着中华民族从站起来、富起来到强起来，中国面貌发生前所未有的变化。中国特色社会主义道路自信、理论自信、制度自信、文化自信不断增强走向成熟，中国国际影响力、感召力、塑造力不断提高，日益走近世界舞台中央，为解决人类问题贡献中国智慧和中国方案。

在互联网日新月异的时代背景下，学生获取资讯、知识的渠道发生改变，互联网的开放性、互动性、全球性，改变着教育的概念和教育的生态环境，改变着教育形态、教育方式。

针对新时代新形势，如何将我们的道路自信、理论自信、制度自信、文化自信贯穿到学生的思政教育中去，如何让学生在面对产品核心技术突破的困局中去思考和学习专业基础知识，如何在互联网时代更好地传播和接受知识，都是新时代背景下专业教育需要面对的问题。

二、“金属材料学”课程教学的特点和新的变化

“金属材料学”这门课程是原《金属学与热处理》拆分出来的一门专业基础课，尤其是对于金属材料以及热处理、焊接、材料加工、材料成型专业极为重要的核心课程[2]。其先修课程主要为“材料科学基础”“金属学原理”或“金属物理学”等课程，由于相关课程存在知识内容重叠以及不同院校课程设置不同原因，“金属材料学”的授课内容也有所差异。“金属材料学”对于金属学的基础内容（金属的晶体结构、相图和结晶、固态金属中的扩散和相变的基本理论）掌握的要求很高，在此基础上才能去更好地理解金属材料学的合金化理论。

金属材料学的核心内容为合金化的原理，合金元素对于相图、碳化物、加热、冷却等热处理过程及其发生相变的影响。在此基础上再去针对不同的工程应用去了解和学习不同类型钢种以及有色合金的成分设计、强韧化机理和热处理工艺选择等。学生最大的难点在于如何基于前设课程（如“材料科学基础”）中的FeC相图和固态相变原理去进一步领会合金元素加入后的变化。如何能够很好地衔接，避免出现类似“断层”的情况，那么在实际教学中就要有针对性地根据这一情况来调整授课内容和所占教授比例，尤其是需要加大第一章金属合金化原理的篇幅和讲课时间。同时将原FeC相图以及固态相变的内容再引领同学们做个回顾，这样可以有效地解决学生不知所以然的学习情况发生，加深对金属合金化的理解。利用网络平台可以建立在线课程，提供学生相关知识内容的文档，让学生提前预习，做到温故而知新。

云课堂视频教学的形式在一定程度上可以弥补线下教学的缺失，但是不可否认的是相对于课堂师生的面对面交流和对于专业知识中重点难点的沟通，还是存在一定的问。如何将两者结合起来避免教与学的实际效果打折扣，是需要不断摸索改进的。

在我们的教学过程中，首先要善于利用丰富的网络资源，例如慕课，优学院等平台，采用教师自己录制教学视频或者其他优秀的教学资源，进行课堂教学。平台上具有针对性的板块设置，例如云签到、在线讨论、资源共享等，可以起到检测、督促以及师生互动的作用。尤其是在线讨论，根据话题设定，来探讨学生在学习过程中遇到的难点，之后教师可以进行针对性的再讲解。另外优学院的视频录播形式还可以结合实时在线直播手段，来加强与学生的沟通，随时在课堂上发现问题，解决问题。

三、课程内容优化

本课程核心是金属材料的合金化原理，在此基础上系统阐述不同种类钢以及有色金属材料，对其成分、组织、性能和加工工艺之间的关系进行介绍，教学内容多，因此如何优化教学内容是提高教和学效率的关键。如前所述，加强金属材料基本原理的讲解，特别是钢的合金化原理，是学习金属合金的基础，是对金属材料组织性能进行分析的基础原理。根据作者的经验，对于本科生而言，基础知识的学习固然重要，但是如何使其养成自学以及总结的习惯更为重要。对于本课程，贯穿的主线为金属的合金化原理，通过合金元素的作用来理解各种钢的性能和成分设计要求，让学生进行有条理的学习，例如合金化的原理学习架构如图1所示。给学生讲授的过程，要让学生建立起清晰的逻辑顺序、知识架构体系，这样才能在繁多的内容中去抓住主线，更加容易地去理解和记忆，从而达到很好的教学效果。

此外，对于本门课程，理论和实践要紧密联系起来，通过学习理论去指导实际材料设计，结合工程应用的要求结合合金化原理去设计合金成分，并采用合适的热处理工艺等。图2中以第七章超高强度钢的讲述为例，由钢的强度塑性要求，引入组织的设计，由浅入深、由简入繁，让学生一步一步去思考如何进行合金成分设计。对于章节内容讲述可以划分为具体实例，如低合金超高强度钢，根据具体应用环境和零件需求，确定碳含量以及合金含量。引导学生去应用第一章的合金化理论应用于具体实践，而不是照本宣科式的灌输式讲授，避免死记硬背的情况。

此外课程内容要注意新穎性和与时俱进性，结合新时代的科技和新材料的发展应用介绍国内外的新发展，同时根据年轻博士教师的实际科研经验，结合课程内容来讲解，更能够提高学生的兴趣，增进科研导向。

四、新的教学模式探讨

在教学模式、教学方式方面，新时代背景下互联网时代，机遇和挑战是并存的，教学方法和手段需要更新。在线的教学模式，建设多媒体教学课件，利用优学院（见图3）和慕课等平台建立本课程的网络教学平台，将相关的教学大纲、教案、习题、综合实验指导书及参考文献等全部传到资料库，既可以开展线上教学，也可以混合教学使学生在课下能够充分利用网络进行学前预习，以提高教学效果和教学质量。在优学院平台上，可以设置多样、丰富的话题包括思考题来进行互动，同时将这些活动增加到最终的成绩评价中，提升参与感和积极性。课上教学既要继承传统的板书与讲授相结合的方法，也要多采用多媒体课件，将动画、视频集于一体，提高传授知识的信息量，调动学生的积极性，同时也要适时将教改、学科发展成果加入教学内容中。教学可采用翻转课堂的形式，除了重点内容需要老师详细讲授，有些内容可以发挥学生的主动性，开展课堂讨论交流，让学生成为教学主体，发挥学生的能动作用。

此外很多国内的实验虚拟模拟平台（如润尼尔等）也推出了在线实验模拟课程，可以通过模拟操作来进行相关实验项目的进行，在学习理论的基础上学以致用，理解不同合金成分钢的热处理工艺及组织性能变化，建立起对应关系[3]。

结语

在新的时代背景下，作为金属材料专业的最为重要的基础课程，通过对新的教学、实验模式（线上、线下、混合式）的摸索，在机遇和挑战中进行教学改革，充分引导和调动学生自主学习的积极性，最终为学生奠定扎实的金属材料理论基础知识，激发学生的专业自信，提高本科教学质量。

参考文献：

[1]戴起勋.金属材料学[M].北京：化学工业出版社，2012.

[2]尹文红，郭娜娜，方晓英.金属材料学教学及实验改革创新[J].教育现代化，2019，6（83）：123124.

[3]杨文朋，崔红保，王海燕，等.《金属材料学》教改和实践思考（二）—理论结合实践，做好辅助教学[J].教育教学论坛，2017（48）：104105.

基金项目：本研究受广东省高等教育教学改革（综合类）项目（面向东莞地区材料创新高地需求的地方高校新工科材料类专业创新人才培养模式的改革研究与实践）和东莞理工学院博士科研启动专项经费（GC300501082）资助

作者简介：万鹏（1981— ），男，汉族，山东人，博士，副研究员，金属材料系系主任，研究方向：医用可降解金属及器件研发。