基于網(wǎng)絡(luò)授課平臺(tái)的《工程材料及熱處理》課程授課教學(xué)實(shí)踐

李 敏，婁麗艷，韓敬華

（天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，天津 300222）

1.引言

《工程材料及熱處理》課程主要講授內(nèi)容包括：金屬學(xué)部分（主要包括：晶體學(xué)、結(jié)晶、固態(tài)相變、塑性變形機(jī)理等）、熱處理部分及合金鋼、鑄鐵部分，是從事機(jī)械類專業(yè)學(xué)生所必須掌握的一門學(xué)科基礎(chǔ)課。課程具有知識(shí)點(diǎn)多、概念性強(qiáng)、理論性強(qiáng)及抽象性強(qiáng)等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的教學(xué)方式主要以課堂講授的形式，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中對(duì)材料內(nèi)部構(gòu)造等沒有感官的認(rèn)識(shí)，接受起來(lái)覺得枯燥。疫情的出現(xiàn)又打破了傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中主要以教師現(xiàn)場(chǎng)講授、學(xué)生能夠直觀接收信息的情況。老師們積極響應(yīng)“停課不停學(xué)”的倡議，結(jié)合實(shí)際情況開展了各種網(wǎng)絡(luò)教學(xué)工作。針對(duì)本課程的特點(diǎn)只依靠單一的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)授課方式不能滿足課程要求，為了達(dá)到較好的教學(xué)效果，筆者采用了騰訊會(huì)議+雨課堂復(fù)合使用的線上教學(xué)形式，并在教學(xué)過(guò)程中時(shí)時(shí)進(jìn)行錄課，以滿足學(xué)生課后復(fù)習(xí)的需求，取得了較好的教學(xué)成果。

2.基于騰訊會(huì)議+雨課堂平臺(tái)的教學(xué)探索

為保證線上教學(xué)的順利進(jìn)行，需要做到課前充分準(zhǔn)備、授課過(guò)程中認(rèn)真講解及充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、課后認(rèn)真總結(jié)。

課前準(zhǔn)備：線上教學(xué)過(guò)程中學(xué)生容易分散注意力，產(chǎn)生疲勞，因此對(duì)課件的內(nèi)容提出了更高的要求，需要教師精心設(shè)計(jì)課堂內(nèi)容，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性?！豆こ滩牧霞盁崽幚怼氛n程主要包括金屬學(xué)、熱處理、合金鋼及鑄鐵三大部分，內(nèi)容多且抽象，以往面對(duì)面授課時(shí)學(xué)生由于實(shí)踐感知較少，教學(xué)效果并不十分理想，這對(duì)線上教學(xué)提出了更大的挑戰(zhàn)。針對(duì)以上問(wèn)題，授課教師以本課程的學(xué)科思想即獲得材料的良好使用性能為宗旨，將知識(shí)點(diǎn)由宏觀—抽象—應(yīng)用—宏觀—抽象—應(yīng)用的過(guò)程闡述。將知識(shí)點(diǎn)模塊化逐層遞進(jìn)，即由金屬材料應(yīng)用的廣泛性引出其具有良好的使用性能，由宏觀的性能深入探索金屬材料的內(nèi)部構(gòu)造；掌握了金屬內(nèi)部構(gòu)造后帶領(lǐng)同學(xué)們分析材料的成型原理及塑性變形機(jī)理；工程應(yīng)用中廣泛使用的金屬材料幾乎都是合金，掌握分析合金的基本工具-相圖后學(xué)習(xí)實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用的最廣泛最具代表性的合金—鐵碳合金，如圖1所示，至此完成金屬學(xué)部分的學(xué)習(xí)。在鋼的熱處理原理分析的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)熱處理四把大火(退火、正火、淬火、回火)及表面熱處理；以學(xué)生專業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行合金鋼及鑄鐵知識(shí)的學(xué)習(xí)。根據(jù)授內(nèi)容的調(diào)整相應(yīng)地進(jìn)行授課課件ppt的調(diào)整，在開課前授課教師講課件修改完畢，并在每章節(jié)前一節(jié)課將pdf版本的課件提前發(fā)至學(xué)生授課微信群，以供學(xué)生進(jìn)行課程預(yù)習(xí)。同時(shí)，上課前將作業(yè)題目錄入到雨課堂系統(tǒng)，授課過(guò)程中實(shí)時(shí)進(jìn)行雨課堂作業(yè)的書寫及提交。

圖1 課程體系流程圖

授課過(guò)程：以騰訊會(huì)議平臺(tái)為主，雨課堂為輔進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)授課。上課前三個(gè)小時(shí)老師通過(guò)微信群發(fā)布騰訊會(huì)議鏈接，提醒學(xué)生上課，課前十分鐘再次提醒同學(xué)們進(jìn)入上課教室，并同時(shí)登錄雨課堂。學(xué)校在開學(xué)前一周已將全部學(xué)生名單導(dǎo)入雨課堂系統(tǒng)，且每位任課教師名下包含本學(xué)期所有授課班級(jí)。在選擇課程和班級(jí)對(duì)話框，選擇《工程材料及熱處理》課程及授課班級(jí)后開啟授課。同學(xué)們進(jìn)入騰訊會(huì)議教室并同時(shí)登錄雨課堂，系統(tǒng)自動(dòng)顯示登陸情況時(shí)時(shí)進(jìn)行考勤，并同時(shí)開啟騰訊會(huì)議屏幕共享以時(shí)時(shí)播放授課ppt，并開啟聊天室時(shí)時(shí)進(jìn)行課上互動(dòng)。課程每進(jìn)行一個(gè)知識(shí)點(diǎn)講解后，進(jìn)行雨課堂作業(yè)測(cè)試，雨課堂自帶的習(xí)題統(tǒng)計(jì)工具能直接統(tǒng)計(jì)學(xué)生的習(xí)題完成情況，包括學(xué)生用時(shí)、最終的得分、每個(gè)題目的正確率等，以便及時(shí)了解學(xué)生掌握情況。

網(wǎng)絡(luò)授課以多媒體教學(xué)形式，多媒體教學(xué)能夠?qū)⒊橄蟮母拍詈屠碚撝R(shí)，以圖片或者視頻的形式較為形象地演示出來(lái)。由于授課班級(jí)年級(jí)較低，專業(yè)知識(shí)掌握較少，而金屬學(xué)部分的知識(shí)不但概念多且抽象，學(xué)生普遍反應(yīng)這部分內(nèi)容吸收與掌握較為困難，線上教學(xué)對(duì)此又提出了更大的挑戰(zhàn)。本課程中金屬內(nèi)部原子排列情況、固溶體及化合物的聯(lián)系與區(qū)別、金屬的凝固原理及二元合金相圖等，僅依靠網(wǎng)絡(luò)另一端教師的講解，學(xué)生理解更為困難。

受疫情的影響，學(xué)生無(wú)法進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)于力學(xué)性能測(cè)試部分，將鋼的拉伸試驗(yàn)以多媒體形式呈現(xiàn)，并將拉伸結(jié)果以圖片形式呈現(xiàn)，如圖2所示。通過(guò)視頻的觀看及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的展示。

圖2 45鋼不同熱處理狀態(tài)下拉伸曲線

在教學(xué)中以“案例”形式引入課堂，這樣不但可以避免學(xué)生因概念不清晰而產(chǎn)生疲勞，又可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。以第六章節(jié)熱處理工藝中鋼的表面熱處理為例。

案例：某減速器齒輪，如圖3所示。材料選擇45鋼，性能要求：齒面耐磨；心部要求良好的綜合力學(xué)性能。

熱處理工藝：毛坯件—鍛造—預(yù)備熱處理—粗加工—最終熱處理—精加工。

案例分析：減速器中齒輪為傳動(dòng)裝置。工作過(guò)程中齒面嚙合要求硬度高且耐磨，而心部與軸連接要求具有良好的綜合力學(xué)性能。因此在選材上一般選用常用的性價(jià)比較高的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，如45鋼。根據(jù)齒輪的作用及其對(duì)性能特點(diǎn)的要求，在預(yù)備熱處理工序中選用完全退火處理以保證較高的強(qiáng)度及良好的切削加工性能，最終熱處理選擇軸類常用的熱處理工藝調(diào)質(zhì)（淬火+高溫回火）處理，以保證其具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，最后對(duì)齒輪的表面進(jìn)行表面淬火+低溫回火以使材料具有表硬心韌的性能特征。

圖3 減速器齒輪工作過(guò)程

通過(guò)此案例的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠直觀地觀察齒輪的工作過(guò)程，在充分掌握齒輪工作原理的基礎(chǔ)上，全面掌握對(duì)于齒輪性能的要求，進(jìn)而掌握材料的熱處理原理及工藝。這就要求教師在上課前做好充分的授課準(zhǔn)備，盡量激起同學(xué)們學(xué)習(xí)的積極性及參與性。

課后總結(jié)：每節(jié)課程結(jié)束后，教師收集雨課堂作業(yè)進(jìn)行批改，教師根據(jù)雨課堂作業(yè)情況，結(jié)合學(xué)生上課參與的積極性及回答問(wèn)題的準(zhǔn)確度，對(duì)教學(xué)及學(xué)生情況進(jìn)行總結(jié)和反饋。一方面能夠較為準(zhǔn)確地了解學(xué)生通過(guò)課上學(xué)習(xí)對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，以便下次課時(shí)督促學(xué)生；另一方面也能夠通過(guò)課后總結(jié)進(jìn)行教學(xué)反思與改革。

成績(jī)考核：線上教學(xué)對(duì)于期末學(xué)生成績(jī)的考核提出了較大的挑戰(zhàn)。由于學(xué)生較多且授課過(guò)程中不能做到面對(duì)面時(shí)時(shí)掌握學(xué)生課堂學(xué)習(xí)情況，授課教師僅通過(guò)出勤率來(lái)計(jì)算學(xué)生的平時(shí)成績(jī)難以達(dá)到考核效果。這就要求教師在每節(jié)課授課過(guò)程中在雨課堂系統(tǒng)中設(shè)置限時(shí)回答問(wèn)題或隨堂測(cè)試環(huán)節(jié)，及騰訊會(huì)議聊天室中的課堂互動(dòng)，一方面提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，另一方面作為平時(shí)成績(jī)考核的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。利用雨課堂期末考試系統(tǒng)，提前錄入期末考試題目并試題并根據(jù)學(xué)校設(shè)置的期末考試時(shí)間設(shè)置試題公布時(shí)間及截止時(shí)間，以便在規(guī)定的考試時(shí)間內(nèi)進(jìn)行期末考試，將平時(shí)成績(jī)與期末考試成績(jī)匯總成總成績(jī)。

3.結(jié)語(yǔ)

《工程材料及熱處理》課程作為近機(jī)類專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課，本身具有抽象性強(qiáng)、概念性強(qiáng)的特點(diǎn)，通過(guò)騰訊會(huì)議+雨課堂形式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)授課的教學(xué)探索和實(shí)踐，有效地彌補(bǔ)了空間的限制。通過(guò)調(diào)整授課內(nèi)容及授課方式，在授課過(guò)程中將抽象的理論以案例形式形象地呈現(xiàn)在多媒體上，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)了參與的積極性，取得了較好的學(xué)習(xí)效果。