包全合 斯松華 程廣萍

摘 要：為適應(yīng)卓越工程師計(jì)劃的要求，開(kāi)展材料熱處理課程的教學(xué)改革，加強(qiáng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。該課程的目的在于闡明鋼的內(nèi)部轉(zhuǎn)變、組織及性能之間的內(nèi)在聯(lián)系，以及它的在各種因素（如：化學(xué)成分、溫度、冷卻速度、形變等）作用下的變化規(guī)律，以此來(lái)指導(dǎo)制定合理的熱處理工藝，以改善鋼材的使用性能，更好地發(fā)揮材料的潛力，滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)發(fā)展的需要。

關(guān)鍵詞：材料熱處理 卓越工程師 教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）10（a）-0184-02

材料熱處理是金屬材料、焊接和材料物理專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課之一。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握相變強(qiáng)化的基本原理。了解鋼在加熱時(shí)發(fā)生的奧氏體相變和在冷卻時(shí)發(fā)生的珠光體、貝氏體、馬氏體相變及淬火回火時(shí)轉(zhuǎn)變的基本規(guī)律、轉(zhuǎn)變機(jī)理和影響因素。同時(shí)掌握各種熱處理工藝的制訂原則和使用方法。該課程的目的在于闡明鋼的內(nèi)部轉(zhuǎn)變、組織及性能之間的內(nèi)在聯(lián)系，以及它的在各種因素（如：化學(xué)成分、溫度、冷卻速度、形變等）作用下的變化規(guī)律，以此來(lái)指導(dǎo)制定合理的熱處理工藝，以改善鋼材的使用性能，更好地發(fā)揮材料的潛力，滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)發(fā)展的需要?！白吭焦こ處熃逃囵B(yǎng)計(jì)劃”（簡(jiǎn)稱“卓越計(jì)劃”）是貫徹落實(shí)《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》和《國(guó)家中長(zhǎng)期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》的重大改革項(xiàng)目[1]。

1 材料熱處理課程現(xiàn)狀

該校材料科學(xué)與工程專業(yè)于2013年入選卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃第三批學(xué)科專業(yè)。材料熱處理課程是材料科學(xué)與工程專業(yè)的重要基礎(chǔ)課，多年來(lái)，學(xué)校一直重視課程建設(shè)，在2013年被評(píng)為校級(jí)質(zhì)量工程項(xiàng)目，通過(guò)不斷吸收先進(jìn)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，教學(xué)效果不斷提升。隨著教學(xué)、實(shí)驗(yàn)等硬件設(shè)施的改善和多媒體、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等軟件設(shè)施的提高，材料熱處理內(nèi)容與教學(xué)方法也有了長(zhǎng)足的發(fā)展與進(jìn)步，多媒體教學(xué)在理論和實(shí)驗(yàn)課中得到了廣泛應(yīng)用。為了實(shí)施卓越工程師計(jì)劃，結(jié)合卓越工程師的培養(yǎng)計(jì)劃的特點(diǎn)：一是行業(yè)企業(yè)深度參與培養(yǎng)過(guò)程；二是學(xué)校按通用標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)工程人才；三是強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力。學(xué)校于2013年針對(duì)課程教學(xué)大綱和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了修訂，增加了實(shí)踐課時(shí)，減少理論教學(xué)課時(shí)。

2 材料熱處理改革內(nèi)容

2.1 教學(xué)大綱的修訂

為提高學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力，對(duì)材料熱處理教學(xué)體系進(jìn)行改革，保證理論教學(xué)課時(shí)的基礎(chǔ)上，增加實(shí)踐技術(shù)的課時(shí)。首先對(duì)教學(xué)大綱和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了修訂。材料熱處理課程課時(shí)由原來(lái)的72學(xué)時(shí)減少為56學(xué)時(shí)（包括6課時(shí)的課程內(nèi)實(shí)踐課時(shí)），相對(duì)于理論講授課時(shí)減少到50學(xué)時(shí)。增加課時(shí)一周的《熱處理工藝課程設(shè)計(jì)》課程，提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)基本知識(shí)和技能的能力。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生具有綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和獨(dú)立進(jìn)行熱處理工藝設(shè)計(jì)的基本技能，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際和分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力，同時(shí)根據(jù)具體零件的性能要求，進(jìn)行熱處理生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)。

2.2 教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式的改變

為適應(yīng)教學(xué)課時(shí)的減少，選擇趙乃勤主編的十二五規(guī)劃教材《材料熱處理原理與工藝》代替原來(lái)使用的徐洲、趙連城主編的《金屬固態(tài)相變?cè)怼泛拖牧⒎肌督饘贌崽幚砉に噷W(xué)》。原有教材教材中熱處理工藝內(nèi)容明顯滯后于工業(yè)應(yīng)用，無(wú)法體現(xiàn)出最先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)與手段。在新的教學(xué)內(nèi)容中增加了目前鋼廠廣泛使用的控制冷卻工藝的介紹、基于“離異共析原理”的快速球化退火工藝[2]、淬火分配（QP）工藝的講授[3]。在原有教材中，主要講授的是鋼的熱處理原理與工藝，缺少有色金屬的熱處理理論和工藝，為拓寬學(xué)生的知識(shí)面，為此增加部分有色金屬鋁、鎂、鈦熱處理工藝的講授，相應(yīng)的減少理論方面的學(xué)時(shí)。在原理和工藝的教學(xué)過(guò)程中，讓學(xué)生掌握熱處理的三個(gè)典型過(guò)程：加熱、保溫、冷卻，其中重點(diǎn)掌握加熱和冷卻過(guò)程中發(fā)生的固態(tài)相變?cè)?。教?huì)學(xué)生理解并牢記加熱過(guò)程要結(jié)合Fe-Fe3C相圖分析不同溫度下的相組成，冷卻時(shí)結(jié)合C曲線和CCT曲線分析不同冷卻方式冷去后的組織，切記在冷卻過(guò)程中只有奧氏體會(huì)發(fā)生向珠光體、貝氏體、馬氏體的相變，鐵素體和滲碳體在冷卻過(guò)程中不發(fā)生相變。

教學(xué)方式上采取啟發(fā)式和案例式教學(xué)。在講解淬火前后組織和性能不同時(shí)，利用酒精燈將鋼鋸條燒紅，然后分別在水中和空氣中冷卻，并進(jìn)行折彎。水中冷卻的鋼鋸條折彎時(shí)斷為兩截，而空氣中冷卻的鋸條并未發(fā)生斷裂現(xiàn)象。讓同學(xué)們結(jié)合組織和性能分析產(chǎn)生兩種現(xiàn)象的原因。在講授熱彈性馬氏體時(shí)，結(jié)合熱彈性馬氏體的發(fā)展歷史，購(gòu)置Ni-Ti形狀記憶合金，在課堂上演示熱彈性馬氏體在熱水中的形狀變化，結(jié)合形狀記憶合金在衛(wèi)星天線上的應(yīng)用，增加同學(xué)們的興趣和學(xué)習(xí)的積極性。

2.3 加強(qiáng)實(shí)踐和創(chuàng)新能力

為提高創(chuàng)新能力、增加團(tuán)隊(duì)合作能力，指導(dǎo)學(xué)生積極申報(bào)各級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃項(xiàng)目（SRTP）。目前已有多個(gè)團(tuán)隊(duì)成功申請(qǐng)國(guó)家級(jí)、省級(jí)和校級(jí)科技創(chuàng)新項(xiàng)目。在指導(dǎo)教師的協(xié)助下，完成了項(xiàng)目的研究，發(fā)表相關(guān)科研論文一篇。通過(guò)SRTP的訓(xùn)練，鍛煉了同學(xué)們的動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)和走上工作崗位奠定了基礎(chǔ)。

為進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)踐能力，擬在開(kāi)展生產(chǎn)實(shí)習(xí)的過(guò)程中，與實(shí)習(xí)單位合作開(kāi)展機(jī)械工程學(xué)會(huì)材料熱處理分會(huì)的材料熱處理工程師認(rèn)證。通過(guò)材料熱處理工程師認(rèn)證考核學(xué)生從事材料熱處理專業(yè)方面的知識(shí)和技能、并能在材料熱處理相關(guān)活動(dòng)中分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

2.4 完善網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和精品資源共享課程建設(shè)

為了提高材料熱處理的教學(xué)質(zhì)量，結(jié)合校級(jí)質(zhì)量工程建設(shè)，目前已將材料熱處理的課程大綱、課程內(nèi)容、多媒體課件等上傳至精品課程網(wǎng)站，已初步建立相對(duì)完善的課程網(wǎng)站。目前已錄制“奧氏體等溫冷卻曲線”微課視頻，且代表學(xué)校參加省賽。未來(lái)將繼續(xù)加強(qiáng)網(wǎng)站內(nèi)容建設(shè)，首先爭(zhēng)取2～3年內(nèi)課程教學(xué)錄像上網(wǎng)，供學(xué)生預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)。爭(zhēng)取獲得學(xué)校幕課建設(shè)計(jì)劃，把熱處理課程內(nèi)容分解成若干個(gè)問(wèn)題，建設(shè)成慕課課程，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)課程信息化。

2.5 加強(qiáng)工程師進(jìn)課堂活動(dòng)

目前擔(dān)任該課程的教師全部是中青年教師，缺乏企業(yè)工作經(jīng)歷和工廠實(shí)踐機(jī)會(huì)少。對(duì)于目前企業(yè)中實(shí)踐應(yīng)用的新工藝和傳統(tǒng)工藝的改進(jìn)了解不全面，因此擬邀請(qǐng)產(chǎn)學(xué)研合作企業(yè)的熱處理工程師就該廠的典型工藝在實(shí)際應(yīng)用的問(wèn)題結(jié)合熱處理原理理論進(jìn)行講解。一方面可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱處理的積極性，加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際的能力；另一方面對(duì)于企業(yè)方面相對(duì)于提前進(jìn)行了招聘會(huì)的宣講工作，有助于企業(yè)的以后招聘工作和提高企業(yè)的知名度。

2.6 考核方式的改革

目前采取的考核方式為平時(shí)成績(jī)20%+卷面成績(jī)80%，缺少實(shí)踐能力的考核，無(wú)法判斷學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。擬在以后針對(duì)卓越班的學(xué)生加強(qiáng)實(shí)踐能力的考核，考察學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)過(guò)程的操作能力。卷面考試過(guò)程中增加實(shí)踐性和綜合性的題目，讓學(xué)生列出工件制造過(guò)程中涉及的熱處理工藝，并列出各個(gè)工藝的目的、加熱溫度、冷卻方式以及獲得組織。

3 結(jié)語(yǔ)

材料熱處理課程教學(xué)的改革不僅在教學(xué)內(nèi)容的修訂，而且著重加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力創(chuàng)新和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。相信實(shí)施后可以提高學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，符合卓越工程師計(jì)劃的要求。在新的學(xué)年卓越工程師開(kāi)班來(lái)臨之際，我們將將堅(jiān)持教育創(chuàng)新，將實(shí)踐教學(xué)和理論教學(xué)結(jié)合起來(lái)，培養(yǎng)和造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的材料科學(xué)與工程領(lǐng)域的技術(shù)人才。

參考文獻(xiàn)

[1] 張韋韋.面向工業(yè)界、面向世界、面向未來(lái)，培養(yǎng)卓越工程師后備人才教育部啟動(dòng)實(shí)施“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”[J].教育與職業(yè)，2010（19）：20.

[2] 陳其偉，關(guān)建輝，朱國(guó)輝，等.GCr15鋼快速球化中離異共析轉(zhuǎn)變臨界過(guò)冷度的物理模型[J].材料熱處理學(xué)報(bào)，2013，34（4）：182-186.

[3] 李陽(yáng)，肖桂勇，陳鷺濱，等.以35CrMnSiA為例分析淬火分配商品鋼的力學(xué)行為[J].材料熱處理學(xué)報(bào)，2013（S2）：164-167.