金屬材料課程混合式教學改革淺析

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摘要：金屬材料及熱處理課程是內蒙古科技大學材料與冶金學院材料成型及控制工程專業重要的專業基礎課。針對該課程在教學中存在的主要問題，利用網絡教學平臺進行了混合式教學的改革嘗試。從教學內容、教學設計、教學方法等方面探索了金屬材料及熱處理課程的混合式教學模式。通過混合式教學改革，在線上+線下教學環節中實現了“以學生為中心”，充分調動了學生學習的積極性與主動性。

關鍵詞：混合式教學；金屬材料及熱處理；教學設計

1研究背景

金屬材料及熱處理課程原有的教學方式主要是以板書結合多媒體教學的課堂講授模式，教師起主導作用，以傳授知識為主，學生主要為被動接受知識灌輸。這種教與學的模式導致學生在學習過程中的主動性、自主性得不到很好的發揮。教師單純地講授、學生被動地接受，課堂乏味，缺少自由探討、獨立分析問題的過程，同時也不適應信息時代的教學要求[1]。混合式教學模式是近年來教學研究的熱點，混合式教學通過線上網絡教學與線下課堂面授相結合，將常規教學方式的優勢和網絡學習的優勢結合起來，改善原有教學模式，提高課程教學質量。線上網絡教學突破了時間和空間的限制，學生可自由選擇時間，自主地獲取學習資源，充分掌握學習的主動性。通過設計線上網絡教學內容，使課程更加豐富多樣，提高學生的學習興趣和積極性。同時，改革線下課堂面授教學，結合網絡教學資源增加主題討論課、資料整理討論課等，讓學生有機會主導課堂，樂于探索、討論，從而在掌握理論知識的同時培養自學能力。混合式教學不但可以提高教師參與教學改革的熱情，使教學內容、教學手段、教學方法和教學模式更加完善，同時，還能提高學生的學習主動性、積極性，培養個性化的自主學習能力和創新能力，進而使教學質量明顯提高[2-3]。本文以金屬材料及熱處理課程為例，分析了本課程現階段課堂教學過程中存在的問題，并從教學內容、教學模式等方面應用混合式教學模式進行改革，以培養學生的學習積極性、自主學習能力以及分析解決實際工程問題的能力。

2教學現狀分析

金屬材料及熱處理課程是內蒙古科技大學材料成型及控制工程專業本科生的專業課，總教學學時為40學時，不含實驗課。本課程在大三的第一學期開設，先修課程為材料科學基礎。本課程是一門基礎理論課，著重闡述金屬與合金的成分、組織結構、工藝、性能之間的內在聯系以及在各種條件下的變化規律[4]。本課程的教學目標是讓學生學習基本概念、基本原理，建立起成分、工藝與性能之間關系的思維模式，引導學生進入材料科學與工程學科領域，為后續的專業課程、實習實踐及畢業設計打下基礎；同時，培養學生運用基礎理論知識解決實際問題的能力，為學生將來從事相關工作打下重要理論基礎。本課程作為專業理論課，學時多、教學內容多，主要包含熱處理原理、熱處理工藝、碳鋼、工業用鋼、有色金屬等教學內容。要求學生除了掌握基本教學內容外，還要學會運用熱處理原理的相關理論知識，認識、分析和研究金屬材料發展的內在規律，了解提高材料強韌性的途徑，掌握不同類材料的合金化問題，最終掌握根據零構件的工作條件和性能要求，進行正確選材以及合理制訂熱處理工藝的方法。課程所涉及的基本原理、基礎理論等知識，概念性強、抽象性強、實踐性強。學生對專業知識的理解和記憶較困難，逐漸導致學習興趣下降，失去學習的積極性，從而被動接受知識灌輸。因此，如何在講授好枯燥的理論知識的同時又能提高學生的積極性和主動性，是教師必須要思考的問題。內蒙古科技大學材料成型及控制工程專業已通過工程教育專業認證，工程教育專業認證的理念包括“以學生為中心”的教育理念、“以產出為導向”的教育方向、“持續改進”的質量文化。在此要求下，要建立“以學生為中心”、以學習成果為導向的教學模式，并不斷改進教學方法，更加重視學生通過培養所獲得的能力[5-6]。在工程教育專業認證的背景下，材料成型及控制工程專業確定了培養目標及學生畢業要求，并根據畢業要求設置了課程體系及對學生的能力培養要求。如金屬材料與熱處理課程需要學生掌握材料成型及控制工程專業的基礎知識，能夠對金屬材料塑性加工及相關工程領域中工業設計、產品尺寸控制、性能控制等復雜工程問題的解決途徑進行分析和改進；同時，能夠掌握文獻檢索、資料查詢的方法，并將獲取的信息和結果用于材料成型及控制工程問題的正確分析。本課程既有對學生知識掌握的要求，又有對其獲得能力的要求。通過學習，學生不僅要掌握金屬材料及熱處理的基本理論知識，還應具備檢索文獻資料的能力，以及對復雜工程問題進行分析、解決的能力。

3改革內容

針對本課程的現狀及工程教育專業認證的要求，結合網絡教學平臺，采用線上線下混合式教學模式對本課程進行教學改革，主要改革措施如下。

3.1線上教學

學生在修學本課程前的先修課程為材料科學基礎，此時學生剛開始專業課的學習，所掌握的專業基礎知識較少，如何在課程初期引入本課程內容，以提高學生的興趣，是需要教師重點關注的問題。本課程結合網絡教學平臺，整合課程教學資源，教師在每章節課堂教學前將相關專業知識制作成課前預習動畫、微課視頻等并上傳。這種課前導學設計，可以讓學生提前預習，便于后續課堂教學的開展。例如，在課堂講授工業用鋼前，教師可將一些先進的冶煉技術、軋鋼技術的微課視頻上傳至網絡教學平臺，這樣在講授材料加工工藝時學生理解起來就比較容易。針對本專業特點，將世界先進的軋鋼技術制作成微課視頻并上傳至網絡教學平臺，既可以幫助學生更好地了解本專業，也可以讓學生更好地理解本課程中涉及的相關內容。教師將微課視頻、動畫等上傳至網絡教學平臺，方便學生利用碎片化的時間進行學習。教師課前在網絡教學平臺發布相關思考題，讓學生帶著問題聽課，提高其學習的主動性，并可圍繞這些問題開展課堂討論。為了鞏固課堂教學效果，教師結合課堂教學內容發布課后作業，并要求學生在線提交，通過課后作業教師可了解學生對課程內容的理解和掌握程度，檢查其學習效果。對于學生在課堂教學中難以理解和掌握的知識點，教師也可將相關內容上傳至網絡教學平臺，學生可反復觀看、加深理解。另外，由于本課程為專業理論講解，無實驗課，因此對于課程中出現的熱處理工藝實驗等內容，教師也可將相關的實驗演示、操作等拍攝制作成視頻并上傳至網絡教學平臺，以彌補課堂教學的不足。例如，教師可錄制淬火工藝實驗的短視頻，視頻中可以演示將熱處理爐中的材料取出，在不同的淬火液中淬火，并磨樣觀察的操作過程。這樣，可以使學生對書本上的抽象知識產生形象的記憶，有助于后續畢業論文的設計與寫作。

3.2線下教學

目前，線下課堂教學多采用常規的多媒體教學手段，課程內容較多，教師單純地灌輸知識，學生只能被動接受。本課程在教學過程中一方面沿用常規的多媒體課件+板書相結合的教學方式，另一方面在教學過程中注重信息的傳遞和教學內容的科學性、先進性、趣味性，使學生通過形象、逼真的虛擬形式深刻理解和掌握抽象的概念。課堂教學過程中教師采用啟發式、提問式的教學方法引導學生學習，同時注重知識體系的建立、重要知識點的凝練以及難點知識的突破；對于難以理解的深奧理論，采用緊密結合科研與生產實際的方式講解理論的內涵，使學生更容易理解，循序漸進地達到消化吸收所學知識的目的。本課程改革在原有多媒體講授教學方式的基礎上，引入主題討論課，教師提前將學生分組并布置討論主題，各組學生分工完成內容準備。討論主題結合課堂教學內容，并引入工程實踐、新材料、新工藝等內容，學生分組討論，互相評價。例如，學生可結合線上課程，搜集相關熱處理工藝、軋鋼工藝等前沿知識內容，并進行總結、匯報、展示；通過查閱文獻或資料等方式，總結鋼鐵材料、有色金屬及合金在生活中的衣食住行方面的應用。主題討論課要力爭做到既聯系基礎理論知識，又聯系生產實際，著重培養學生查閱和總結文獻資料的能力、語言表達能力、自主學習能力，為畢業設計做準備。線下主題討論課將學習的自主性和主動性交給學生，讓學生成為學習的主體，逐漸培養學生運用理論知識分析并解決復雜工程問題的能力。在學生分組討論或展示成果的過程中，教師要積極參與并引導學生思考、研究文獻資料中的知識點，同時指出學生存在的問題，為后續的課程設計、畢業論文匯報奠定一定基礎。此外，分組討論的方式加強了教師與學生、學生與學生之間的交流和互動，活躍了課堂氣氛，提高了學生的學習積極性。

3.3課后反饋

學生的反饋對進一步推動教學改革具有十分重要的作用。本課程采取混合式教學模式，將線上與線下教學有機結合，學生可在網絡教學平臺通過互動留言、分享學習心得、答疑、討論等方式與教師交流互動。教師通過網絡教學平臺可以及時了解學生學習中的問題，并結合學生的學習效果和答疑情況在后續的教學過程中進行及時調整，讓教學行為由課堂延伸到課外，大大提高與學生的交流互動效果，顯著提升教學質量。另外，本課程還設計了調查問卷并上傳至網絡教學平臺。問卷內容包括對課程相關章節理論知識的理解程度、課后作業的難易程度、對主題討論課的感受或建議等。教師可通過問卷了解學生對教學內容和教學方式的期望與建議，從而實現對教學的“持續改進”。在此基礎上，建立常態化的評價機制，對教學環節和課后環節進行全方位評價，并以此進一步實現對教學的“持續改進”。

4結語

教學改革的目的是提高教學質量，培養符合社會需求的人才。在工程教育專業認證的背景下，教學目標和教學設計圍繞學生的能力培養，真正做到“以學生為中心”。金屬材料及熱處理課程是一門重要的專業基礎課，我校采取混合式教學模式對本課程進行教學改革，使學生更好地學習專業知識，培養自主學習及分析解決實際問題的能力，為將來的工作與學習奠定良好的基礎。

參考文獻

[1]蔣亮,楊麗萍,李涌泉,等.混合式教學在金屬材料及熱處理課程中的應用與探索[J].教育現代化,2020(46):58-61.

[2]單新國.高校本科課程混合式教學模式的改革探索[J].思政教育,2021(2):40-42.

[3]遲靜,吳杰.基于微課的“雨課堂”+“翻轉課堂”混合式教學研究[J].大學教育,2021(4):62-64.

[4]崔忠圻,覃耀春.金屬學與熱處理[M].北京:機械工業出版社,2007.

[5]李輝平,賀連芳,李敏,等.工程教育認證背景下金屬專業實驗教學[J].中國冶金教育,2020(4):60-62.

[6]趙通林,馬藝聞,王曉麗,等.工程教育專業認證背景下專業課程評估與改進方法[J].中國冶金教育,2021(3):51-53,58.

作者:翟亭亭 楊禮林 張慧敏 袁澤明 單位:內蒙古科技大學材料與冶金學院