金属热处理
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金属热处理核心课程建设中的五要素探讨

一、问题的提出

课程是专业的知识载体,核心课程是各个专业人才培养的主要阵地。各个专业对核心课程的建设都非常重视,材料专业也不例外。[1-3]材料是人赖以生存和发展的基础,材料的发展贯穿整个人类的文明史。材料改变了,人类的生产劳动方式就会改变,生产力内容的改变必然带来经济社会的发展。因此,材料是文明大厦的一个重要支柱。材料专业教学研究的内容涉及金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料等方面。其中,金属材料是指工业应用中的纯金属或合金。金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度,并在此温度中保持一定时间后,又以不同速度在不同的介质中冷却,通过改变金属材料表面或内部的显微组织结构来控制其性能的一种工艺。“金属热处理”课程在为学生系统地打好必要的材料专业基础、增强学生分析材料科学和工程领域遇到的问题和解决问题的能力、培养学生的探索精神和创新意识等方面,具有其他课程不能替代的重要作用。[4]本文拟根据新型实用型人才培养的定位,从教学内容、教学方法与手段等方面对材料专业“金属热处理”核心课程的建设进行探讨。

二、课程的教学内容建设

材料专业的核心课程,就是内容属于材料领域、能鲜明体现材料专业的性质特点并能对其他专业课产生引领和辐射作用的课程。“金属热处理”课程就是这样一门非常重要的专业核心课程。该课程传授的基本概念、基本理论和基本方法是构成材料专业学生科技素养的重要组成部分,是一个材料科学工作者和工程技术人员所必备的。该课程的建设目标是,充分利用各种资源,整合专业知识,拓宽专业知识面,加强应用技能训练,强化专业基本理论和先进方法,增强学生分析材料科学和工程领域遇到的问题和解决问题的能力,培养学生的探索精神和创新意识、工程意识、创新意识与综合素质,为学生系统地打好坚实的材料专业基础。该课程的建设具有其他课程不能替代的重要作用。“金属热处理”核心课程教学改革的内核,体现在五个方面(五要素):一是小组学习,建设团队;二是开放学习,不限课程领域;三是科研贯穿于教学内容;四是实践连接课堂;五是开发第二课堂。

三、“金属热处理”核心课程建设的要素内容

“金属热处理”核心课程建设的五个要素可通过以下五个方面实现。

(一)小组学习,建设团队,推动核心课程建设

学生团队的课内外学习和实践工作要在专业导师制的模式下推进。专业导师制新型模式的内容之一是,将材料专业二年级的学生划分给专业教师,学生形成的学习小组归专业教师指导。指导的内容不仅涉及课程体系内的工艺课程设计、生产实训以及毕业论文的指导,还包括学生的各种课外科技活动。学生团队学习和专业导师制紧密结合。在“金属热处理”课程开始之际,根据导师制,学生分组成若干团队。主讲教师把课程中学习的预习相关章节及演讲任务布置给每个团队。团队在教师的指导下,再根据学生个人的特点,将章节细致划分到个人。核心课程的建设,要求各个团队围绕分配的章节查阅相关文献,然后结合教师讲课内容,准备PPT并进行拓展汇报。各团队针对负责的章节进行扩展演讲。如在工具钢这章的讲授中,教师将感应淬火这一内容分配给一个小组,该小组围绕感应淬火的特点及分类、感应淬火常用材料及加工路线、感应加热基本原理、感应加热时钢的相变特点、感应淬火后的组织与性能、感应淬火工艺、感应淬火后的回火、感应淬火件的质量检验及常见缺陷、感应淬火工艺实例、感应器设计等内容,查阅了许多相关论文。组内成员通过小组讨论,形成自己的讲解稿。如将化学热处理基本过程分配给另一个小组,该小组学生围绕火焰淬火、激光淬火等内容展开工作。同样,教师将化学热处理的渗剂分配给第三小组,该组紧密围绕渗剂的分解,活性原子在工件表面的吸收、扩散,化学热处理过程的控制因素,加速化学热处理过程的途径,渗层组织形成规律,层组织与相图的关系,影响渗层各相区厚度的因素等内容查资料,通过讨论形成自己的讲解稿。这三个小组形成一个淬火Party。在淬火Party上,学生可仔细听取另一组的介绍,然后有针对性地提出学术问题。在讨论钢的渗碳时,教师可以将气体渗碳内容分给一个组,内容为渗碳质量的评定、表面碳含量、渗碳层深度、渗碳层碳含量分布、气体渗碳常用渗碳剂、炉气成分及主要化学反应、碳势的测量、渗碳用钢及渗碳件加工工艺路线、气体渗碳工艺、气体渗碳技术的发展;将固体、液体渗碳内容分给一个组,内容为固体渗碳和液体渗碳、渗碳件的组织性能;将质量检验及常见缺陷内容分给一个组,内容为渗碳件的组织性能、质量检验及常见缺陷;将渗碳后的热处理内容分给一个组,内容为直接淬火、一次淬火、二次淬火、高温回火后淬火、回火、汽车后桥主动锥齿轮渗碳后热处理工艺实例。这四个组结成一个渗碳学术Party。教师通过这种团队学习模式,使学生相互学习、相互督促,学生的学习的主动性、学习能力和学习成果都得到极大的提高。