李翔 郑皓天

[摘 要] “金属热处理原理”是基于金属学原理用来解释金属及合金的固态相变的基本原理以及金属经过热处理后组织的变化与性能的变化关系的一门课程。基于“三个面向”的重要理念，对“金属热处理原理”课程的教学内容、教学方式，以及评价体系的改革进行了探讨，重在提高学生自主学习的激情与创新能力。

[关键词] 三个面向;热处理;教学改革;自主学习

[基金项目] 2019年度上海理工大学“上海市教委本科重点课程”项目“模具制造技术”

[作者简介] 李 翔（1981—），男，江西九江人，博士，上海理工大学材料科学与工程学院副教授（通信作者），主要从事功能合金及成型技术研究。

[中图分类号] G642    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2021）17-0062-04    [收稿日期] 2020-11-02

一、新“三个面向”

为了提高我国经济建设的人才质量，我国加强了对高校专业课程教学改革的力度。1983年邓小平提出了“教育面向现代化，面向世界，面向未来”，为教育改革和建设提供了指南。近年来，习近平总书记曾在全国科技创新大会、两院院士大会以及中国科协第九次全国代表大会上强调，必须坚持走中国特色自主创新道路，面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求，加快各领域科技创新，掌握全球科技竞争先机[1，2]。新的“三个面向”对教学提出了新的要求，面向世界科技前沿，要求我们的教学内容要与时俱进;面向经济主战场，要求我们培养的人才符合市场的要求;面向国家重大需求，要求我们的教学成果能够服务重要的科技领域。教学作为校园工作的重中之重，我们必须要把“三个面向”落到实处，才能充分激发学生创新的活力和潜能。

本文基于新“三个面向”重要理念，针对当前课程教学中的现状与需求，以2019年度上海市教委本科重点课程项目在上海理工大学的教学改革实践为基础，从教学内容、教学方式以及教学评价体系三个方面对“金属热处理原理”课程的教学改革提供新的可行路径。

二、课程培养目标

金属材料作为人类社会使用最为广泛的材料，在社会生产中有着至关重要的地位，“金属热处理原理”课程作为材料科学与工程专业金属材料方向必修的专业基础课，主要是培养学生能够合理地运用热处理工艺来改善材料性能的能力。结合习近平总书记提出的新“三个面向”的号召，“金属热处理原理”这门课程的教学应当达成以下目标[3]：一是掌握金属基材料成型过程的专业知识，具有能够诠释材料的成分、组织、性能关系，以及解决实际复杂工程问题的能力。二是能够根据特定需求分析和确定相关材料成型项目的研发目标。三是能够根据研发目标选取适当的原材料及拟定相应的成型工艺，确定研发方案。四是基于专业理论，能够针对材料成型特定需求制定出研发的可行实验方案。五是了解材料成型过程中的材料选取及工艺环节对环境和社会可持续发展的影响。

三、教学内容

当前这门课的主要研究内容可简单概括为以下几个部分：成分、组织、结构、性能之间的关系;Fe-Fe3C相图和C曲线两张重要曲线图;钢、铸铁以及有色金属三种主要研究材料，退火、正火、淬火、回火热处理的四把火[4]。

然而，当前的教学内容大多没有反映出材料领域最新的科技进步等前沿知识，教材的活力和生动性不够，从而导致学生的知识面不广，学习兴趣衰减。教学内容上的陈旧性与现阶段材料学的发展步伐脱节，同时内容过于依赖脱离了专业背景的教学大纲，使各专业的“金属热处理原理”内容千篇一律，未能体现出专业特色以及学习重点。因此，该课程的传统教学内容已经严重影响了该课程对高素质应用型人才的全面培养。

四、教学现状

现如今我国高等教育日益普及，但高校的教学内容往往与就业需求脱节，大多数学生在经过四年的本科阶段学习后，仍无法确定自己的职业定位和方向，主要是由于对自己所学知识的应用方向较为迷茫。而人才市场也反馈出毕业生所掌握的理论化知识无法直接进行工作，为适应岗位需求需要进行较长时间的培训。当前，学校的教学方式大多以“填鸭”式为主，过多的知识内容不足以让学生在短短的课堂时间内消化理解，学生们能否充分理解所学知识点，取决于自己能否在业余时间进行复习巩固，而当前的大学生活中，许多同学由于缺乏自主学习性导致他们仅在课堂上学习知识，外加信息化时代下，学生不断地接受新事物，过多的时间受到网络的影响，最终导致自己没有真正地学到专业知识。同时，本课程的专业术语较多，机械的理论教学导致内容抽象、内容繁杂，最终造成学生在学习过程中普遍反映出不能透彻理解所学知识点及知识体系等问题，使得课堂气氛较为沉闷，导致部分学生不愿意听课，没有积极性;另外对一些理论知识及基础知识掌握相对较好的学生，频频反映出实际应用能力较差等问题，这些问题集中表现在遇到实际工程应用问题时茫然、不知所措等[5]。与其他专业课程相比，“金属热处理原理”对学生动手能力要求很高，学生需要在实验过程中通过自己实践来完成实验用以证实自己所学的知识，只有这样学生才能真正掌握课程的重要知识点。但受目前高校的期末考试制度影响，老师在授课过程中往往更多注重理论知识的传授以及学生对试卷解题能力的培养，忽视了实验课程的重要性。

五、教学内容改革

根据“三个面向”重要理念，教学内容必须符合时代发展的需要，传统的“金属热处理原理”课程主要介绍了金属及其合金的成分、组织和性能之间的关系，以及它们在各种条件下的变化规律，主要内容包括金属的力学性能、测试方法、晶体结构、结晶过程，以及铁碳合金相图、钢的热处理、非合金钢、金属的塑形变形与再结晶过程等[6]。从编排上来说，该课程涉及的知识点多，但较为抽象陈旧，针对当代科技的发展趋势以及当今社會对人才技能的需求，教师可在教学过程中可以结合自己研究领域中对热处理的应用来进行讲解，同时可以将自己或者研究领域的最新成果进行展示教学，使得学生对最新的研究前沿有所了解，便于理解热处理的原理以及提高自己对“金属热处理原理”课程的学习兴趣。

六、教学方式改革

“填鸭式”的教学方式使得学生对课程知识点缺乏理解，大学老师的职责不仅需要将知识点告诉学生，更重要的是需要将知识传授给学生，同时充分利用新生代学生的创新能力，做到专业教育与创新教育相结合，提高学生的科技竞争力。结合自身的教学经验与新“三个面向”理念，作者倡议对教学方式进行改革。

（一）个人与团队的划分

当一个人作为一个个体和一个人在一个群体的时候，思维方式、热情、能力都会有很大变化。当前有大部分学生的自我管理能力较弱，课堂参与参与度不够，但学生都有较强的集体荣誉感，在授课前期将班级分成每组4～6人的小团队（可让学生进行自我组队），最后对每个团队在学习阶段的表現进行评分，计入最终考核分数。团队的出现一方面有利于团队成员互相督促学习、互相进行问题探讨;另一方面有利于学生为团队荣誉的争取从而激发学习热情。

（二）理论与实践相结合的教学模式

针对教学过程中课堂气氛较为沉闷，活跃课堂氛围有利于提高学生学习的专注力，而传统的t通过提问式让学生参与回答问题的方式似乎并不能达到预期的效果，采用学生自己预习讲课的方式能够提高学生的参与度但效率偏低，为了更好地提高学生参与度，教师在理论课程中，根据教学大纲进行课程的各个知识点的授课后，应在第二课时开始实践课程，如在实践课程中对学生进行区域分组，要求每组的学生利用材料学专用的分子模型分析出常见的三种晶体结构，使得学生对晶体结构的基础知识有更深一步的了解以及更为直观的认识，从而为后面的金属材料晶体结构以及变形行为、内部运动等知识点的学习打下坚实的基础。

（三）利用多媒体

随着信息社会的不断发展，多媒体技术也在不断地推陈出新，目前也早已经应用到教育教学方面。相比于传统的文字教学，利用热处理的操作视频、相图转变的动画模型、金属结构的三维模拟能够帮助学生更好地理解感受热处理的机理所在，从而提高学生课堂学习的兴趣以及对知识点的理解力。

（四）课堂自由讨论

以往我们常常通过课堂问答来活跃课堂氛围，提高学生对课程的参与程度，但传统的问答方式往往达不到预期教学效果。自由讨论有助于开拓学生们的思维，在课堂上抛出一些工程中的实际问题，让学生们通过自由讨论来给出最佳处理方案，帮助学生树立学习的信心，从而符合国家培养工程实用型人才的要求。

（五）课后作业模式

当前大学生的自主学习能力仍需提高，课堂的时间不足以让学生理解透彻金属热处理原理，更多地需要学生课后对所学的知识进行温故知新，这对学生的自主学习能力要求很高。针对“面向世界科技前沿”的号召，可以将传统的机械式布置课后作业与当前世界的研究成果相结合，通过所学专业知识来解释科研当中的一些工艺流程，一方面让学生了解当前的科技前沿成果，另一方面提高学生解决问题、分析问题的能力与信心。

（六）课后答疑模式

受新冠疫情的影响，为响应教育部“停课不停学”的号召，我校开启了线上教学模式。线上教学模式的出现一方面给教师提出了新的教学要求，另一方面也为授课提供了一种新的教学模式。结合线上教学模式的便利性，以往的答疑方式均采用固定时间为学生进行答疑解惑，而往往学生由于种种原因即便有问题也不会主动找老师问询探讨。线上答疑模式一方面可解决老师固定时间进行答疑的时间问题，另一方面也便于学生主动进行问询亟待解决的问题。

（七）实验环节

课程理论教学应与专业实验教学相结合，老师通过实验来培养学生的探索能力与思维方法，从创新、创意、创造方面进行引导，培养学生的创新意识，从而激发学生的创新热情。如在铁碳合金课节的实践教学中，因学生经过理论学习对铁碳合金相图以及平行组织有了基础的认识，但缺乏直观的认知，因此应在实践环节中安排学生通过金相显微镜观察铁碳合金材料的平衡组织，让学生自己动手操作显微镜进行观察[7]。同时在实验中，老师可以组织学生通过观察不同碳铁比例的金属材料，尝试分析出碳含量对材料各项性能的影响以及铁碳合金各成分之间的组成关系。

同时，有些校内无法实现的实验条件，可通过校企合作模式积极联系当地的研究机构，带领学生参观实验现场，在激发学生求知热情的同时还能开阔学生的见识。

七、教学评价体系改革

评价教学方法、课程内容以及学生学习状态的最佳方式往往以课程考核体现。我国高校考核的方式一般以笔试分数为主，一般的高校笔试得分占比70%，平时表现成绩占比30%。我国高校一般会建立各个学科的试题库，期末考试笔试试题会从试题库中抽取，但试题库内容较为陈旧，缺乏更新，每年变化极小[8，9]。导致学生在摸清考试出题规律后，会出现投机取巧的心理，平时学习不努力，临到考试时对曾经考过的试题进行死记硬背，最终导致尽管没有真正掌握应当掌握的知识，但仍能够获得较高分数，使得笔试考核成绩失去本该有的评价意义。对于课堂表现考核，当前多数学校的评价指标多以出勤率为主，学生上课时只要不缺席，无论是否认真听讲，课堂表现分均可以拿到较高的分数。针对以上现况，结合“三个面向”理念，我们将考核方式调整为：个人笔试（40%），实践（30%），课堂表现（个人10%+团队20%）。笔试部分以应用理论知识解决实际问题为主，相应的笔试为开卷方式。实践部分为通过教学时的实验部分进行评分，如以所拍得的金相照片、对材料热处理后是否达到性能要求为判断依据。课堂表现分主要以学生参与课堂讨论、课堂回答问题的积极性为评分标准，但课堂表现分数分为个人表现分与团队表现分。

八、总结

总体来说，“金属热处理原理”这门课程所包含的知识点覆盖面比较广、专业术语比较多并且比较抽象，大多数学生缺乏相关专业知识的记忆与生产实践，相对于其他课程学生对于本课程内容的掌握难度较大，因而对于课程教学效率的提高要求较为迫切。随着5G时代的到来，新一代信息技术的发展及其在学习中的应用，有望在更大程度上解放教学生产力，使大量优秀的学习资源可以让更多的学习者共享，为学生的个性化、定制化学习提供精准服务已成为可能。基于“面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求”的方针，同时结合多年的教学经验与实践研究，本文尝试从优化教学内容、改进教学方式、完善教学评价体系等方面对“金属热处理原理”课程进行教学改革与实践，在提高了课程教学效果与教学质量的同时，大大提高了学生自主学习的能力与创新能力。

參考文献

[1]李民圣.习近平总书记关于自主创新的重要论述研究

[J].毛泽东邓小平理论研究，2019（12）：11-19，103.

[2]王阳.以“三个面向”检验科研体制成效[N].中国社会科学报，2020-08-11（1）.

[3]马煜林，葛彦伟，张瑜.新工科背景下以OBE为导向“金属学与热处理”的课程教学改革——以材料成型及控制工程（铸造方向）专业为例[J].铸造设备与工艺，2019（5）：49-52.

[4]徐阳，李晶，胡伟，等.金属学与热处理课程教学思考[J].甘肃科技，2016，32（12）：49-51.

[4]刘芬霞，冯晓春.基于工程教育认证的“金属学与热处理”课程教学改革初探[J].亚太教育，2016（19）：113.

[5]朱晨，刘雯.金属材料与热处理课程教学方法研究[J].陕西教育（高教），2020（7）：38-39.

[6]杜超.金属热处理原理教学课程建设研究[J].中国金属通报，2019（4）：247，249.

[7]时来鑫，胡励，周涛，等.模具材料及热处理课程教学改革探讨[J].教育现代化，2019，6（26）：57-58.

[8]皮锦红，周衡志，赵秀明，等.“新工科”背景下应用型本科金属热处理原理及工艺教学改革[J].中国冶金教育，2020（1）：26-28.

[9]卢海弘.构建面向现代化2035的终身学习体系：国家战略视角[J].高等继续教育学报，2019，32（6）：1-7.

Discussion on the Teaching Reform under the New Concept of “Three Facings”： Taking the Course of Metal Heat Treatment Principle as an Example

LI Xiang， ZHENG Hao-tian

（School of Materials Science and Engineering， Shanghai University of Technology， Shanghai 200093， China）

Abstract： Metal Heat Treatment Principle is a course which is based on the principles of metallography to explain the basic principles of solid-state phase transformation of metals and alloys and the relationship between the changes of metal tissues and the changes of properties of metals after heat treatment. Based on the important concept of “three facings”， this paper discusses the reform of teaching contents， teaching methods and evaluation system of the course of Metal Heat Treatment Principle，focusing on improving students enthusiasm of autonomous learning and innovation ability.

Key words： “three facings”; heat treatment; teaching reform; autonomous learning