陳永利 周雪嬌 羅曉東

摘 要 在材料物理冶金研究生教學(xué)培養(yǎng)過程中發(fā)現(xiàn)，物理冶金的案例教學(xué)方法可增強(qiáng)本課程的工程性和可視性，有助于提升學(xué)生的理解能力，增強(qiáng)其課堂聽課學(xué)習(xí)的獲得感，提升其解決工程實(shí)際問題的科研素養(yǎng)。本文通過分析目前存在問題，針對探討了一些針對改進(jìn)措施，并介紹了取得的一些成功經(jīng)驗(yàn)及方法。

關(guān)鍵詞 材料加工 材料物理冶金 案例教學(xué) 實(shí)踐教學(xué) 教學(xué)體系改革

中圖分類號：G642文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0引言

重慶科技學(xué)院材料加工系下設(shè)的物理冶金研究生招生方向，向冶金行業(yè)與裝備制造業(yè)，培養(yǎng)具有材料成型加工基礎(chǔ)理論與應(yīng)用能力，受工程素質(zhì)培養(yǎng)和工程實(shí)踐能力訓(xùn)練，具有較強(qiáng)競爭力和可持續(xù)發(fā)展能力的工程碩士研究生。本研究生培養(yǎng)方向具有鮮明的冶金金屬壓力加工（軋制）行業(yè)特色。

物理冶金課程的開設(shè)旨在教授研究生利用物理學(xué)原理，例如熱力學(xué)、電學(xué)等物理方法來達(dá)到改變金屬材料性能，屬于研究生基礎(chǔ)理論課程。該課程的學(xué)習(xí)對知識體系的構(gòu)建，具有基礎(chǔ)決定性的重要意義。由于其教學(xué)內(nèi)容涵蓋晶體結(jié)構(gòu)與缺陷、退火、擴(kuò)散、相變強(qiáng)韌化等冶金過程原理。導(dǎo)致其授課內(nèi)容表現(xiàn)為如下特性。

一是內(nèi)容較為抽象。物理冶金學(xué)重點(diǎn)講授各金屬冶煉的工藝、成型原理及組織調(diào)控方法，而要深刻理解課程中所述的工藝及原理，要求學(xué)生具有一定的工程實(shí)踐背景。因此，一些冶金傳統(tǒng)強(qiáng)校，如北京科大學(xué)和東北大學(xué)，在開設(shè)這門課程之前，要求研究生對工廠的工藝流程和操作過程有一定的認(rèn)識和理解，增強(qiáng)其對本課程應(yīng)用領(lǐng)域的了解。二是內(nèi)容覆蓋廣。物理冶金教學(xué)內(nèi)容涵蓋物理加工過程中的晶體結(jié)構(gòu)與缺陷、退火、擴(kuò)散、相變強(qiáng)韌化等冶金過程原理。導(dǎo)致其授課內(nèi)容理論性較強(qiáng)、內(nèi)容較為抽象、作用機(jī)理缺乏直觀性。

1物理冶金課程教學(xué)存在的問題

（1）教學(xué)內(nèi)容陳舊，與現(xiàn)行生產(chǎn)實(shí)踐脫節(jié)。目前材料物理冶金課程使用的課堂教材是1986年冶金工業(yè)出版社出版的由東北大學(xué)王廷溥教授主編的《金屬塑性加工學(xué)》和武漢科技大學(xué)趙剛教授主編《物理冶金學(xué)基礎(chǔ)》，主要內(nèi)容包括熱力學(xué)與相圖、金屬與合金中的擴(kuò)散、固態(tài)下的擴(kuò)散相變、非擴(kuò)散相變、金屬與合金的塑性變形、鋼鐵的物理冶金學(xué)、回復(fù)和再結(jié)晶物理學(xué)及模型等7個(gè)部分。由于教材編寫時(shí)間較早，許多內(nèi)容比較陳舊，與現(xiàn)行生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)研究實(shí)踐存在很大差異。如金屬與合金的塑性變形工藝，教材中只介紹了高溫變形軋制工藝，由于在TMCP工藝條件下不僅僅要利用高溫變形，而且更加側(cè)重于未再結(jié)晶位錯(cuò)形態(tài)控制。近年來隨著日本和韓國塑性加工新工藝的大規(guī)模成功應(yīng)用，我國相當(dāng)多的企業(yè)也在采用該工藝生產(chǎn)節(jié)約型高強(qiáng)度低合金鋼，但在目前的現(xiàn)有教材鮮有提及，教學(xué)內(nèi)容尚可采用專題的形式介紹，但教學(xué)的工程案例急需制作。

（2）教學(xué)方法落后，教學(xué)效率不高。雖然現(xiàn)在已不經(jīng)常使用傳統(tǒng)“黑板+粉筆”的教學(xué)方法而采用PowerPoint為主的多媒體快速教學(xué)方式，但課堂上往往只對教材中的工藝和技術(shù)等進(jìn)行逐條講解。這一方面使得授課內(nèi)容枯燥無味，容易出現(xiàn)學(xué)生不耐煩的局面;另一方面，使得授課效率不高，課程內(nèi)容講述不全。目前，按照傳統(tǒng)的教學(xué)方法，沒有多余學(xué)時(shí)涉及物理冶金深入的講解。

2課程案例建設(shè)探討

對于物理冶金工程碩士課題教學(xué)中存在的問題，可采取以上方法予以應(yīng)對。

針對教學(xué)內(nèi)容陳舊的問題解決方法在于建設(shè)案例資源庫和建立物理冶金案例教學(xué)體系，通過案例教學(xué)法講述現(xiàn)代塑性加工的先進(jìn)技術(shù)和工藝，使學(xué)生所學(xué)能緊密結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，緊跟學(xué)科前沿，開拓學(xué)生視野。

針對與現(xiàn)行生產(chǎn)實(shí)踐脫節(jié)的問題，可以采用兩種方法處理：一方面任課教師可以將課堂教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)設(shè)備相結(jié)合，利用1～2學(xué)時(shí)的時(shí)間組織學(xué)生參觀實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，并由老師做出現(xiàn)場講解，加深對軋鋼成型設(shè)備和工藝的理解和認(rèn)識;另一方面，可以拍攝軋制企業(yè)先進(jìn)加工工藝的視頻和圖片，通過講解將教材中的設(shè)備、原理和流程與現(xiàn)場對應(yīng)并制作成教學(xué)案例，加深學(xué)生對教材中設(shè)備、原理和工藝內(nèi)在關(guān)系的理解和掌握。

針對教學(xué)效率不高的問題，可以采用對比教學(xué)的方法，將工藝性質(zhì)相似度高的成型過程通過對比講解、介紹，并制作成對比案例，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的條理性，提高授課效率，增強(qiáng)其獲得感，激發(fā)其學(xué)習(xí)熱情。

通過課堂中物理冶金案例的教學(xué)把碩士生帶入特定工藝的現(xiàn)場，通過案例分析以提高課堂教學(xué)的效果。把典型的“軋制-組織-性能”的情景展示給學(xué)生，使學(xué)生能在短期內(nèi)接觸到物理冶金原理在軋鋼廠的實(shí)際應(yīng)用原理和方法，從而有效地彌補(bǔ)實(shí)踐的不足。通過對比案例教學(xué)法將一些具有某種聯(lián)系和區(qū)別的教學(xué)內(nèi)容放在一起進(jìn)行對比分析，找出內(nèi)在原理相同與不同之處，使研究生在明確了一個(gè)內(nèi)容之后能夠自然地聯(lián)系到另一個(gè)內(nèi)容，并能自行理解和掌握，從而增加研究生學(xué)習(xí)興趣和工程素養(yǎng)，并提高授課效率。采用微課案例方法，以短小精悍的物理冶金微型教學(xué)視頻為主要載體，針對某個(gè)知識點(diǎn)進(jìn)行情景化、趣味性、可視化的教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)研究生分析和解決工程問題的能力，最終提升物理冶金課程教學(xué)的質(zhì)量。

3結(jié)語

經(jīng)過不斷探索和建設(shè)，材料物理冶金課程開發(fā)了50余項(xiàng)虛擬仿真案例實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，全部案例資源均通（下轉(zhuǎn)第179頁）（上接第98頁）過校園網(wǎng)連接到互聯(lián)網(wǎng)上，教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)實(shí)施突破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的界限，隨時(shí)隨地隨需開展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。有效提高了學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，受到研究生的歡迎，并取得了良好的教學(xué)效果。

致謝：

該文得到了重慶科技學(xué)院研究生教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目“材料物理冶金課題案例建設(shè)及教學(xué)實(shí)踐（項(xiàng)目編號：YJG2018y008）”，重慶市教育科學(xué)規(guī)劃課題研究項(xiàng)目“雙一流”建設(shè)背景下材料成型及控制工程專業(yè)立體化實(shí)踐教學(xué)資源建設(shè)研究與實(shí)踐（項(xiàng)目編號：2019SYJX0111）”，重慶市教育科學(xué)規(guī)劃課題研究項(xiàng)目“基于OBE理念的課程資源建設(shè)與實(shí)踐（項(xiàng)目編號：2019SYJX0113）”的資助，在此表示感謝！

基金項(xiàng)目：課題項(xiàng)目：本文系重慶科技學(xué)院研究生教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：YJG2018y008）;重慶市教育科學(xué)規(guī)劃課題研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：2019SYJX0111，2019SYJX0113）研究成果。

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