金属材料课程混合式教学改革浅析

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摘要：金属材料及热处理课程是内蒙古科技大学材料与冶金学院材料成型及控制工程专业重要的专业基础课。针对该课程在教学中存在的主要问题，利用网络教学平台进行了混合式教学的改革尝试。从教学内容、教学设计、教学方法等方面探索了金属材料及热处理课程的混合式教学模式。通过混合式教学改革，在线上+线下教学环节中实现了“以学生为中心”，充分调动了学生学习的积极性与主动性。

关键词：混合式教学；金属材料及热处理；教学设计

1研究背景

金属材料及热处理课程原有的教学方式主要是以板书结合多媒体教学的课堂讲授模式，教师起主导作用，以传授知识为主，学生主要为被动接受知识灌输。这种教与学的模式导致学生在学习过程中的主动性、自主性得不到很好的发挥。教师单纯地讲授、学生被动地接受，课堂乏味，缺少自由探讨、独立分析问题的过程，同时也不适应信息时代的教学要求[1]。混合式教学模式是近年来教学研究的热点，混合式教学通过线上网络教学与线下课堂面授相结合，将常规教学方式的优势和网络学习的优势结合起来，改善原有教学模式，提高课程教学质量。线上网络教学突破了时间和空间的限制，学生可自由选择时间，自主地获取学习资源，充分掌握学习的主动性。通过设计线上网络教学内容，使课程更加丰富多样，提高学生的学习兴趣和积极性。同时，改革线下课堂面授教学，结合网络教学资源增加主题讨论课、资料整理讨论课等，让学生有机会主导课堂，乐于探索、讨论，从而在掌握理论知识的同时培养自学能力。混合式教学不但可以提高教师参与教学改革的热情，使教学内容、教学手段、教学方法和教学模式更加完善，同时，还能提高学生的学习主动性、积极性，培养个性化的自主学习能力和创新能力，进而使教学质量明显提高[2-3]。本文以金属材料及热处理课程为例，分析了本课程现阶段课堂教学过程中存在的问题，并从教学内容、教学模式等方面应用混合式教学模式进行改革，以培养学生的学习积极性、自主学习能力以及分析解决实际工程问题的能力。

2教学现状分析

金属材料及热处理课程是内蒙古科技大学材料成型及控制工程专业本科生的专业课，总教学学时为40学时，不含实验课。本课程在大三的第一学期开设，先修课程为材料科学基础。本课程是一门基础理论课，着重阐述金属与合金的成分、组织结构、工艺、性能之间的内在联系以及在各种条件下的变化规律[4]。本课程的教学目标是让学生学习基本概念、基本原理，建立起成分、工艺与性能之间关系的思维模式，引导学生进入材料科学与工程学科领域，为后续的专业课程、实习实践及毕业设计打下基础；同时，培养学生运用基础理论知识解决实际问题的能力，为学生将来从事相关工作打下重要理论基础。本课程作为专业理论课，学时多、教学内容多，主要包含热处理原理、热处理工艺、碳钢、工业用钢、有色金属等教学内容。要求学生除了掌握基本教学内容外，还要学会运用热处理原理的相关理论知识，认识、分析和研究金属材料发展的内在规律，了解提高材料强韧性的途径，掌握不同类材料的合金化问题，最终掌握根据零构件的工作条件和性能要求，进行正确选材以及合理制订热处理工艺的方法。课程所涉及的基本原理、基础理论等知识，概念性强、抽象性强、实践性强。学生对专业知识的理解和记忆较困难，逐渐导致学习兴趣下降，失去学习的积极性，从而被动接受知识灌输。因此，如何在讲授好枯燥的理论知识的同时又能提高学生的积极性和主动性，是教师必须要思考的问题。内蒙古科技大学材料成型及控制工程专业已通过工程教育专业认证，工程教育专业认证的理念包括“以学生为中心”的教育理念、“以产出为导向”的教育方向、“持续改进”的质量文化。在此要求下，要建立“以学生为中心”、以学习成果为导向的教学模式，并不断改进教学方法，更加重视学生通过培养所获得的能力[5-6]。在工程教育专业认证的背景下，材料成型及控制工程专业确定了培养目标及学生毕业要求，并根据毕业要求设置了课程体系及对学生的能力培养要求。如金属材料与热处理课程需要学生掌握材料成型及控制工程专业的基础知识，能够对金属材料塑性加工及相关工程领域中工业设计、产品尺寸控制、性能控制等复杂工程问题的解决途径进行分析和改进；同时，能够掌握文献检索、资料查询的方法，并将获取的信息和结果用于材料成型及控制工程问题的正确分析。本课程既有对学生知识掌握的要求，又有对其获得能力的要求。通过学习，学生不仅要掌握金属材料及热处理的基本理论知识，还应具备检索文献资料的能力，以及对复杂工程问题进行分析、解决的能力。

3改革内容

针对本课程的现状及工程教育专业认证的要求，结合网络教学平台，采用线上线下混合式教学模式对本课程进行教学改革，主要改革措施如下。

3.1线上教学

学生在修学本课程前的先修课程为材料科学基础，此时学生刚开始专业课的学习，所掌握的专业基础知识较少，如何在课程初期引入本课程内容，以提高学生的兴趣，是需要教师重点关注的问题。本课程结合网络教学平台，整合课程教学资源，教师在每章节课堂教学前将相关专业知识制作成课前预习动画、微课视频等并上传。这种课前导学设计，可以让学生提前预习，便于后续课堂教学的开展。例如，在课堂讲授工业用钢前，教师可将一些先进的冶炼技术、轧钢技术的微课视频上传至网络教学平台，这样在讲授材料加工工艺时学生理解起来就比较容易。针对本专业特点，将世界先进的轧钢技术制作成微课视频并上传至网络教学平台，既可以帮助学生更好地了解本专业，也可以让学生更好地理解本课程中涉及的相关内容。教师将微课视频、动画等上传至网络教学平台，方便学生利用碎片化的时间进行学习。教师课前在网络教学平台发布相关思考题，让学生带着问题听课，提高其学习的主动性，并可围绕这些问题开展课堂讨论。为了巩固课堂教学效果，教师结合课堂教学内容发布课后作业，并要求学生在线提交，通过课后作业教师可了解学生对课程内容的理解和掌握程度，检查其学习效果。对于学生在课堂教学中难以理解和掌握的知识点，教师也可将相关内容上传至网络教学平台，学生可反复观看、加深理解。另外，由于本课程为专业理论讲解，无实验课，因此对于课程中出现的热处理工艺实验等内容，教师也可将相关的实验演示、操作等拍摄制作成视频并上传至网络教学平台，以弥补课堂教学的不足。例如，教师可录制淬火工艺实验的短视频，视频中可以演示将热处理炉中的材料取出，在不同的淬火液中淬火，并磨样观察的操作过程。这样，可以使学生对书本上的抽象知识产生形象的记忆，有助于后续毕业论文的设计与写作。

3.2线下教学

目前，线下课堂教学多采用常规的多媒体教学手段，课程内容较多，教师单纯地灌输知识，学生只能被动接受。本课程在教学过程中一方面沿用常规的多媒体课件+板书相结合的教学方式，另一方面在教学过程中注重信息的传递和教学内容的科学性、先进性、趣味性，使学生通过形象、逼真的虚拟形式深刻理解和掌握抽象的概念。课堂教学过程中教师采用启发式、提问式的教学方法引导学生学习，同时注重知识体系的建立、重要知识点的凝练以及难点知识的突破；对于难以理解的深奥理论，采用紧密结合科研与生产实际的方式讲解理论的内涵，使学生更容易理解，循序渐进地达到消化吸收所学知识的目的。本课程改革在原有多媒体讲授教学方式的基础上，引入主题讨论课，教师提前将学生分组并布置讨论主题，各组学生分工完成内容准备。讨论主题结合课堂教学内容，并引入工程实践、新材料、新工艺等内容，学生分组讨论，互相评价。例如，学生可结合线上课程，搜集相关热处理工艺、轧钢工艺等前沿知识内容，并进行总结、汇报、展示；通过查阅文献或资料等方式，总结钢铁材料、有色金属及合金在生活中的衣食住行方面的应用。主题讨论课要力争做到既联系基础理论知识，又联系生产实际，着重培养学生查阅和总结文献资料的能力、语言表达能力、自主学习能力，为毕业设计做准备。线下主题讨论课将学习的自主性和主动性交给学生，让学生成为学习的主体，逐渐培养学生运用理论知识分析并解决复杂工程问题的能力。在学生分组讨论或展示成果的过程中，教师要积极参与并引导学生思考、研究文献资料中的知识点，同时指出学生存在的问题，为后续的课程设计、毕业论文汇报奠定一定基础。此外，分组讨论的方式加强了教师与学生、学生与学生之间的交流和互动，活跃了课堂气氛，提高了学生的学习积极性。

3.3课后反馈

学生的反馈对进一步推动教学改革具有十分重要的作用。本课程采取混合式教学模式，将线上与线下教学有机结合，学生可在网络教学平台通过互动留言、分享学习心得、答疑、讨论等方式与教师交流互动。教师通过网络教学平台可以及时了解学生学习中的问题，并结合学生的学习效果和答疑情况在后续的教学过程中进行及时调整，让教学行为由课堂延伸到课外，大大提高与学生的交流互动效果，显著提升教学质量。另外，本课程还设计了调查问卷并上传至网络教学平台。问卷内容包括对课程相关章节理论知识的理解程度、课后作业的难易程度、对主题讨论课的感受或建议等。教师可通过问卷了解学生对教学内容和教学方式的期望与建议，从而实现对教学的“持续改进”。在此基础上，建立常态化的评价机制，对教学环节和课后环节进行全方位评价，并以此进一步实现对教学的“持续改进”。

4结语

教学改革的目的是提高教学质量，培养符合社会需求的人才。在工程教育专业认证的背景下，教学目标和教学设计围绕学生的能力培养，真正做到“以学生为中心”。金属材料及热处理课程是一门重要的专业基础课，我校采取混合式教学模式对本课程进行教学改革，使学生更好地学习专业知识，培养自主学习及分析解决实际问题的能力，为将来的工作与学习奠定良好的基础。

参考文献

[1]蒋亮,杨丽萍,李涌泉,等.混合式教学在金属材料及热处理课程中的应用与探索[J].教育现代化,2020(46):58-61.

[2]单新国.高校本科课程混合式教学模式的改革探索[J].思政教育,2021(2):40-42.

[3]迟静,吴杰.基于微课的“雨课堂”+“翻转课堂”混合式教学研究[J].大学教育,2021(4):62-64.

[4]崔忠圻,覃耀春.金属学与热处理[M].北京:机械工业出版社,2007.

[5]李辉平,贺连芳,李敏,等.工程教育认证背景下金属专业实验教学[J].中国冶金教育,2020(4):60-62.

[6]赵通林,马艺闻,王晓丽,等.工程教育专业认证背景下专业课程评估与改进方法[J].中国冶金教育,2021(3):51-53,58.

作者:翟亭亭 杨礼林 张慧敏 袁泽明 单位:内蒙古科技大学材料与冶金学院