金属学与热处理课程的智慧课堂建设

摘  要：根据当前社会发展对金属学与热处理课程教学要求的提高，顺应智慧校园的建设，对金属学与热处理课程教学内容做适当的调整，采用问题启发层次式和实践教学，并将借助“互联网+”的平台，将专业理论知识和生产实践有机结合起来，培养学生综合性、创新性的解决分析生产实例的能力，增强我院学生立足社会的信心。课程的考核可以采用闭卷考试和平时考查的双重考查方式。希望借助智慧课堂的建设达到良好的教学效果。

关键词：教学改革;问题启发层次式;实践教学;互联网+;智慧课堂

中图分类号：G642       文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2022）10-0102-04

Abstract： According to the improvement of the teaching requirements of the current social development for the course of Metal Science and Heat Treatment and the construction of smart campus， the teaching content of the course of Metal Science and Heat Treatment is adjusted appropriately. It adopts problem-inspired hierarchical and practical teaching， and organically combines professional theoretical knowledge with production practice with the help of the "Internet +" platform， cultivates students' comprehensive and innovative ability to solve and analyze production cases， and strengthens students' confidence in the society. The course assessment can adopt the double examination method of closed book examination and regular examination， hoping to achieve good teaching effect by the construction of wisdom class.

Keywords： teaching reform; problem-inspired hierarchical teaching; practical teaching; Internet +; wisdom classroom

随着社会的不断进步，信息的不断更新，大学生对知识的获取方式已经不单是单纯的教师课堂讲授。智慧校园已经在全国各大高校纷纷实现，而智慧课堂的建设也在各高校中纷纷研究。当代高校教学改革的一个主要热点就是智慧课堂，它是互联网技术与教学深度融合的产物。当今知识的传递是大数据实践思维，智慧课堂的出现也带动了传统教师单一课堂讲授的模式变更，在今后，智慧课堂的普及对于教育，特别是当代大学生的教育是非常有意义的[1-4]。如今，大学校园里无线网络覆盖率高，智能手机、IPAD等移动智能端也已深深步入大学生生活中。借助某一专业教师端APP、学生端APP、后台管理实现智慧课堂的建设，是完全有基础和条件的。智慧课堂必当首先源于智慧教育。在当代大学教育中，智慧教育主要包括了两层含义：首先，从教育目标来看，是把发展大学生智慧作为培养目标的教育，以培养大学生终身学习能力为最终目的。也就是说，教书育人，不只是培育大学生成为一个有知识和修养的人，还应该努力培养大学生成为一个有智慧有学习能力的人。第二，从教育教学的过程与方法来讲，智慧课堂是指有智慧的教育，有思想、有文化、有灵性的，充满思维活力的教育，就是要以智慧的教育促进学生智慧的发展。这两者的有机结合才既能够提高教育教学质量和效率，为大学生的教育提供保障，又是培养当代大学生学习能力、提高大学生思维水平的重要途径。俗语称：“智慧的核心是智力，而智力的核心是思维能力”，所以，开展智慧课堂、发展智慧课堂的目的是培养思维品质与思维能力。下面就针对我校马鞍山学院金属材料类专业的金属学与热处理课程谈谈智慧课堂的建设。

金属材料类专业培养具备金属材料科学与工程等方面的知识，能在冶金、材料结构分析与研究，金属材料及复合材料制备，金属材料成型等领域从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作的高级工程技术人才。因此金属学与热处理是金属材料工程专业和材料成型及控制工程专业的专业基础必修课程，更是主干核心课程之一。该课程具备涉及基础原理知识面广，运用手段更新快，教学实践密切联系的特点，使其在教学过程中，任课教师应当采用工程实践教学体系以及培养学生分析、解决工程问题的能力的教学方案，注重学生的能力和素质培养，也使学生在获得知识和技能的同时也学会学习和解决实际问题的过程[5-8]。在以往传统的教学观中，认为学习即是积累知识和信息、获得或吸取知识材料的过程，往往将教学等同于讲述，将教育看做是积累知识的过程，不利于工科学生创新能力和发展能力的培养。通过金属学与热处理课程的智慧课堂建设，争取达到通过课程的授课，让学生感到学有所用，能为国家培养出“厚基础，宽口径”的实用型人才。以下就本人几年来对金属学与热处理课程的教学过程谈几点体会。

一、选用教材和课程教学要求

教材是文化知识的载体，因此在选用教材时要坚持教学内容和学科发展相适应，充分发挥我院大学生的智力优势，同时便于教师课堂教学和学生课后自学的特点和原则。我院采用机械工业出版社出版，崔忠圻主编的《金属学与热处理》教材，推荐参考书籍选用胡赓祥主编的《材料科学基础》和胡光立主编的《钢的热处理》。崔忠圻主编的《金属学与热处理》高等院校本科类教学相关专业学生教材，同时也可为从事材料科学专业的工程技术人员作参考。该书主要介绍了金属学理论、钢的热处理、金属材料以及铁碳合金等基本原理，而这些理论的理解都相对较深奥复杂，是金属材料工程专业的专业基础课，因此将该课程放在本科四年制教育的第5学期。主要参考书籍的选择是能够最大程度地帮助感兴趣和有意向考研的学生了解专业、学校以及未来地发展方向。这些知识点在参考书籍里都会有提及，可以为备考复试的学生省去一部分查阅调研的时间。

学完本课程，学生应该达到以下要求：（1）掌握金属学的基本理论，即弄清金属及合金的成分-结构-组织-性能之间的关系;（2）掌握金属及合金的塑变理论、热处理理论与工艺及其用途，即弄清金属及合金的成分-处理工艺-组织-性能-用途之间的关系;（3）掌握金属材料的牌号、用途及其热处理方法;（4）具有金相分析的基本能力。

二、教学内容调整

（一）教学内容调整

在课程教学前，应了解学生的起点能力，制定好教学目标。控制轧制与控制冷却课程内容更新较快，教材内容会存在一些滞后性，教师应在授课之前做好充分调研准备工作，增强教学内容的整体性和关键性，删除重复或过时的内容，并通过实验室和校外生产实习基地增加实例分析，将创新创业意识也传递给学生，激发学生学习兴趣、提高学生分析能力，使学生更轻松地掌握课程内容。例：（1）以添加Nb或者Ni某一种或两种元素作用探讨金属元素结晶的热力学条件以及晶粒长大的机制。（2）以典型的金属合金元素C，分析相结构。（3）增加热处理实验，让学生借助不同试验工艺得到不同试验数据，获得不同热处理方式对材料组织性能的影响。（4）增加汽车薄板的成型性工艺分析。这些增加的教学内容不仅顺应了时代的发展，材料大数据的更新，也提高了学生课后调研的能力。教师可以搜集这些资料，将资料上传至学习软件。

这就要求任课教师在教学过程建设中，除了介绍原理知识以外，应及时补充可以体现相关生产领域的新成果和新发展，使该课程成为理论基础与实践应用密切结合的桥梁之一。

（二）教学改革思路和教学方案

1. 教学改革思路

教学质量的提高与教学改革是高校一切工作的核心与重心。我校在材料类专业学生人数达到一定规模的情况下，应该把教学改革放在首位。而智慧课堂的引入即是一个很好的教学改革契机。专业在以坚持学科建设的基本原则下，努力实现师资与学科的最佳配置，以更好的适应专业和学校的发展。当前我校培养人才的模式是注重特色，注重应用。因此，从社会需求和我校实际情况出发，商讨新的教学改革，定制新的教学计划与课程的教学大纲。金属学与热处理作为材料类专业的学科基础课，首当注重教学改革，进行教学改革并突出教学内容的实用性和针对性。金属学与热处理课程的智慧课堂建设是以促进信息技术与教育教学融合、提高学与教的效果为目的，并同时以物联网、云计算及大数据分析等新技术为核心技术，为学生提供一种环境全面感知、智慧型、数据化、网络化、协作型一体化的教学和服务，并能反复对教学内容进行学习，有效打通课堂内外的有效衔接，强化知识的记忆与掌握。

2. 问题启发层次式教学

学生是教学学习的主体，教师要注重学生的平时表现，授课时不再以教师纯讲述为主，要求学生参与到课堂教学中，以问题启发式进行方法教学，通过提问题的方式引起学生的学习兴趣和期待解决问题的积极性来调动学生的学习状态。一直以来，学生学习专业课新知识的效率不是很高，往往是因为学生处于被接收的学习状态。教师可以通过新的工程实例或者研究热点来讲解复杂的原理，使课堂教学不再局限于课本。如讲到第二章结晶内容的时候，可以提出问题：晶粒长大的热力学影响条件是不是就是热胀冷缩的问题，增加适当的试验动态视频，让学生即使在课堂也能直观感受到变化和不同。针对培养我院大学生发散思维的思考能力，同一条件下教师可以从不同角度创造性的提出问题，使其充分发挥学生的智力因素。这就要求任课教师要了解本专业学生的学习能力，提前做好充分的教案准备。

3. 多媒体与板书相结合教学

在多媒体和板书的教学过程中并非是二选一，该课程设计到的金属材料基础课程内容较多，比如Fe-C合金相图，不同控轧控冷工艺后得到的组织形貌，产品生产视频等都将以计算机等多媒体展示为主，从而大大节约了以往教学中板书的时间，提高了课程教学效率。而学生上课时往往也需要一定时间的思考与接受知识的时间，此时板书会使学生注意力更加集中，学生也会随着老师的板书记录进行思考，也为课后复习提供了重难点，据往届学生反映愿意接受多媒体与板书相结合的教学方式，既有了PPT的充实生动的展示，又有了重难点的把握方向。

4. 学生走向讲台

课堂教学不是简单的知识学习的过程，它是师生共同成长的生命历程。课堂教学中可以不仅仅采取授课教师单独授课的方式，适当选择部分内容，让学生走上讲台担当“小讲师”的角色，要求学生自己根据课程内容完成PPT制作，改被动接受为主动学习，让学生与教师面对面，锻炼了学生的表达与分析能力，也拉近学生和老师之间的距离。灵活的教学方式，更能适应新一代大学生对知识的需求和接受。听完学生的讲解之后，老师应当及时给予补充与肯定，增加台上学生的信心与台下学生的理解。

5. 实践教学

金属学与热处理是一门学科基础课程，应适当增加实践课时，认真开好并落实金相实验室和热处理实验室课程，设置多层次的实验课程体系，重点解决了学生仅课堂理论教学的不足，提高了学生动手分析问题的能力和对本课程和专业的认识，同时也给学生一个实实在在的工程背景[9]。可以组成课后学习兴趣小组，让学生参与到教师的科研项目中，帮助学生深入理解控制轧制与控制冷却的原理，培养学生的调研与实践的实战能力，也是为应用型的高级人才奠定了基础。独立学院的学生大都认为自己比其他高校学生能力差，有自卑的心理。这种开放性的学习方式也使学生被动学习变为主动汲取，同时也大大增强了我院学生立足于社会的自信心。

此外，我们专业还可利用认识实习和参观实习的机会深入周边钢厂企业生产车间，通过产品的跟踪使学生能直观地看到该课程的知识应用，工程师的现场讲解也加深了学生对该课程的认识。同时让学生根据自己在实习中看到的实际生产提出问题，根据不同的问题成立研讨小组，找到拟解决方法。

6. “互联网+”智能教学

学生在有限的课时内难以消化课堂教学中的一些理论，而“互联网+”的智能化思维就可以很好地融入到课堂的教学与课后的实践环节。如任课教师可借助国家级、省级和校级等精品课程资源共享条件和网络平台APP的使用等除了加强课堂教学的建设与优化，更加注重第二课堂，即学生线下学习、知识的消化巩固、课外阅读的情况等。使得课堂教学不再是简单的知识学习的过程，“互联网+”的智能教学模式不仅提升了课堂教学的氛围和教师自身的感染力，是师生共同成长的经历，同时也让学生在课堂教学中更能感受过程，习得规律，发展智慧。例如我院教师引入北京超星尔雅教育科技有限公司的超星学习通软件APP完成在线点名、课程任务的安排、教学视频及图片的传递、习题布置、留言簿等功能，有效打通课内课外，完成知识内化顺应，重点难点提高，任课教师可以根据学生的反馈信息对其进行针对性指导。