斯松華 陳 艷 張世宏 王永強 張皖菊

（安徽工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 安徽·馬鞍山 243002）

課程是人才培養(yǎng)的核心要素，為適應(yīng)新時代高等教育發(fā)展以及社會對人才培養(yǎng)的新要求，加強課程教學(xué)改革與建設(shè)是提高高校人才培養(yǎng)質(zhì)量的當(dāng)務(wù)之急。[1]

在材料類專業(yè)特別是金屬材料工程專業(yè)的課程體系中，金屬材料學(xué)是一門非常重要的專業(yè)必修課程。鑒于它具有理論性強、綜合性強、實踐性強等課程特點，其課程教學(xué)質(zhì)量在一定程度上直接影響到學(xué)生對于金屬材料相關(guān)專業(yè)理論的準確掌握以及專業(yè)知識的綜合運用，甚至?xí)绊懙綄W(xué)生對金屬材料科學(xué)及其工程研究的興趣和潛力。[2,3]然而，在金屬材料學(xué)課程教學(xué)過程中往往仍然采用以教材內(nèi)容為主、課堂講授為主、理論教學(xué)為主的傳統(tǒng)教學(xué)模式。課程教學(xué)內(nèi)容中傳統(tǒng)材料介紹的多，先進材料特別新技術(shù)、新工藝涉及的少，教學(xué)內(nèi)容先進性、前沿性不足；課程專業(yè)知識點多、知識面廣、辯證性強，老師授課學(xué)時不夠、學(xué)生學(xué)習(xí)難度大；課程涉及諸多常用金屬材料種類，與現(xiàn)代工程實際應(yīng)用結(jié)合非常緊密，但在教學(xué)中實驗實訓(xùn)等實踐環(huán)節(jié)缺乏，學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析和解決問題的實踐和創(chuàng)新能力不足；以課堂講授作為主要教學(xué)方式，學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性、探究與創(chuàng)新式學(xué)習(xí)不足；教學(xué)過程中職業(yè)素養(yǎng)相關(guān)訓(xùn)練不足、課程思政目標和途徑不明確，學(xué)生“知識—能力—素質(zhì)”三結(jié)合目標難以實現(xiàn)，這些均使金屬材料學(xué)課程不能完全落實課程目標達成，難以達到專業(yè)人才培養(yǎng)要求。

針對存在的問題，面對新時代高等教育新形勢，基于建設(shè)一流課程目標，借鑒諸多課程建設(shè)經(jīng)驗，多年來安徽工業(yè)大學(xué)金屬材料學(xué)課程教學(xué)團隊對課程諸多方面進行了系列教學(xué)改革與實踐探索，有效提高了課程教學(xué)質(zhì)量，取得了較好教學(xué)效果。

1 金屬材料學(xué)課程簡要介紹

安徽工業(yè)大學(xué)材料類專業(yè)的金屬材料學(xué)課程是在修訂1999 版培養(yǎng)方案時由合金鋼、鑄鐵及有色金屬材料兩門課程整合而來，是金屬材料工程專業(yè)的核心專業(yè)課程，同時也是焊接專業(yè)和材料科學(xué)與工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。

該課程在材料科學(xué)基礎(chǔ)、熱處理原理與工藝和材料力學(xué)性能等課程的基礎(chǔ)上，較系統(tǒng)地闡述了金屬材料合金化與強韌化的一般規(guī)律，比較詳細介紹了鋼鐵材料（如工程結(jié)構(gòu)鋼、機械制造結(jié)構(gòu)鋼、工模具鋼、耐蝕鋼、耐磨鋼、耐熱鋼、超高強度鋼、鑄鐵）、非鐵金屬材料（如鋁合金、銅合金、鈦合金、鎂合金）等常用金屬材料，簡要介紹了部分新型金屬材料（如金屬基復(fù)合材料、金屬間化合物結(jié)構(gòu)材料等）。它將金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)理論、常用金屬材料及其工程實際應(yīng)用緊密結(jié)合，具有很強的綜合性和應(yīng)用性。通過本課程的學(xué)習(xí)，可使學(xué)生進一步掌握金屬材料理論知識，深入理解金屬材料合金化原理及其強韌化的一般規(guī)律，掌握常用金屬材料“五大要素”之間的相互關(guān)系。學(xué)生可根據(jù)零件服役條件和性能要求，正確選擇金屬材料、合理制訂加工工藝，改善組織結(jié)構(gòu)、提高材料性能，可進行產(chǎn)品質(zhì)量檢驗和零件失效分析，并初步具備研發(fā)新材料的能力。

2 金屬材料學(xué)課程的系列教學(xué)改革與實踐

2.1 建立適時修訂課程教學(xué)大綱制度

基于本科專業(yè)培養(yǎng)方案的課程教學(xué)大綱是課程教學(xué)的目標、規(guī)范和指針。根據(jù)新時代高等教育的新要求和新特點，貫徹大類招生與培養(yǎng)、卓越人才培養(yǎng)計劃、專業(yè)認證、新工科、課程思政等新理念和新要求，多次適時修訂了課程教學(xué)大綱，不斷調(diào)整和確立金屬材料學(xué)課程在專業(yè)培養(yǎng)目標中的定位與課程目標。本課程自1999 年整合以來，教學(xué)大綱已經(jīng)多輪次修訂。2008 年為適應(yīng)材料科學(xué)與工程大類招生，對專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課和專業(yè)實踐課程進行了重新整合，在金屬材料、焊接、材料物理等專業(yè)方向上同時開設(shè)金屬材料學(xué)課程。2013 年為適應(yīng)分專業(yè)招生培養(yǎng)（金屬材料工程、焊接、材料科學(xué)與工程等）和專業(yè)認證需要，將課程原先的72 學(xué)時（含6 學(xué)時課程實驗）縮減至56 學(xué)時，將課程實驗則并入金屬材料學(xué)（綜合）實驗，還增加了金屬材料課程論文實踐課程（1 周）。2019 年為適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺開展線上教學(xué)和加強課程思政建設(shè)需要，將課程學(xué)時又壓縮到48 學(xué)時，并將課程思政目標及其具體要求補充到課程教學(xué)大綱中，逐步形成了課程學(xué)生線上慕課學(xué)習(xí)和課堂教學(xué)相互協(xié)同、課程教學(xué)與課程思政有機融合的新機制。

課程教材先后采用了王笑天主編的《金屬材料學(xué)》、吳承建主編的“九一五”國家級重點教材《金屬材料學(xué)》和戴啟勛主編的“十一五”國家級規(guī)劃教材《金屬材料學(xué)》作為學(xué)生使用教材；實驗教材采用課程團隊中實驗老師主編的省級規(guī)劃教材《金屬材料學(xué)實驗》。

2.2 構(gòu)建“四位一體”的教學(xué)團隊運行模式

教學(xué)團隊建設(shè)是保證課程教學(xué)質(zhì)量的保障。在教學(xué)過程中，逐漸構(gòu)建了“系統(tǒng)配置、以老帶新、專業(yè)協(xié)同、學(xué)用結(jié)合”的“四位一體”綜合教學(xué)團隊運行模式。

“系統(tǒng)配置”是指將課程團隊分為教學(xué)小組和實踐小組。教學(xué)小組由主講、助教組成，主要負責(zé)課程課堂講授和線上線下輔導(dǎo)；實踐小組由實驗老師、實習(xí)老師組成，主要負責(zé)課程教學(xué)過程進行的生產(chǎn)觀摩、課程后生產(chǎn)實習(xí)實訓(xùn)、課程論文實踐課程以及金屬材料學(xué)（綜合）實驗，形成了課堂講授、課下實習(xí)實訓(xùn)、課后綜合實驗三者有機結(jié)合的教學(xué)團隊系統(tǒng)配置模式。

“以老帶新”是指教學(xué)團隊形成了“助課—輔講—主講”的教學(xué)梯隊培養(yǎng)模式。教授或經(jīng)驗豐富的副教授擔(dān)任課程主講；青年老師要經(jīng)歷1-2 年助課（輔導(dǎo)）、1-2 年參與講課（輔講）才能成為課程主講老師。培養(yǎng)青年教師是團隊的重要職責(zé)之一，金屬材料學(xué)課程教學(xué)團隊非常重視師資隊伍的梯度培養(yǎng)與建設(shè)，對青年教師進行“傳、幫、帶”，青年教師在助課—輔講過程中要參加聽課、批改作業(yè)、上習(xí)題課、參與實習(xí)-實訓(xùn)-實驗活動、參與開發(fā)與維護教學(xué)網(wǎng)站、制作多媒體課件、指導(dǎo)課程論文、參與習(xí)題庫建設(shè)等諸多教學(xué)環(huán)節(jié)的鍛煉。通過多年的不斷培養(yǎng)，本課程教學(xué)團隊中已涌現(xiàn)出多位師德高尚、教學(xué)能力突出和科研能力強的骨干教師。

“專業(yè)協(xié)同”是指除金屬材料工程專業(yè)外，學(xué)院層次還建立了十余人的金屬材料學(xué)大課程團隊，分別面向材料科學(xué)與工程、焊接專業(yè)以及外學(xué)院相關(guān)專業(yè)如資源循環(huán)科學(xué)與工程、市場營銷等專業(yè)。大課程團隊在教學(xué)計劃、教學(xué)大綱、使用教材、實習(xí)實驗等諸多方面進行有效協(xié)同，使各專業(yè)的本課程教學(xué)保持本色又各具特色。

“學(xué)用結(jié)合”是指在金屬材料學(xué)中講述的相關(guān)專業(yè)知識在實習(xí)、實訓(xùn)和實驗環(huán)節(jié)中進行有效實踐，通過參觀實習(xí)、企業(yè)或?qū)嶒炇夜こ虒嵱?xùn)、課程論文實踐和金屬材料學(xué)（綜合）實驗等，加深對金屬材料學(xué)專業(yè)知識的理解與掌握。如在課程中重點講授的高速鋼知識點，學(xué)生可在金屬材料學(xué)課程論文課程中進行文獻綜述，在金屬材料學(xué)綜合實驗中可自主選擇和設(shè)計高速鋼綜合實驗，在生產(chǎn)實習(xí)中進行高速鋼產(chǎn)品的生產(chǎn)觀摩或工程實訓(xùn)，充分發(fā)揮綜合教學(xué)團隊的互補優(yōu)勢，力求專業(yè)知識學(xué)習(xí)和實踐與創(chuàng)新能力提升相結(jié)合，學(xué)以致用，相得益彰。

2.3 創(chuàng)建基于OBE 理念的任務(wù)型課程教學(xué)設(shè)計

OBE（Outcome based education）是一種以成果為目標導(dǎo)向，以學(xué)生為中心，采用逆向思維的方式進行課程教學(xué)與建設(shè)的先進教育理念。[4]在課程教學(xué)中，逐步建立和完善基于OBE 理念的反向教學(xué)—目標自學(xué)—科研反哺的“三位一體”的課程教學(xué)設(shè)計模式。

在課程教學(xué)中實施了“教學(xué)反向法”課堂任務(wù)型教學(xué)設(shè)計。主講老師選定一些特定章節(jié)或重要知識點（如針狀貝氏體鋼、軸承鋼、高速鋼等），組成學(xué)生學(xué)習(xí)小組，通過學(xué)生預(yù)習(xí)備課、制作PPT、上臺講課，其他學(xué)生和老師一道聽課、提問、互動探討，最后老師進行答疑解惑、梳理總結(jié)?！敖虒W(xué)反向法”有利于加強師生教學(xué)互動，創(chuàng)新教學(xué)模式，提高學(xué)生課上課下的教學(xué)參與度，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情與潛能?！敖虒W(xué)反向法”已持續(xù)近二十年，取得了較好的教學(xué)效果，贏得了學(xué)生的普遍認可。

在課程教學(xué)中實施“目標自學(xué)”課后任務(wù)型教學(xué)設(shè)計。根據(jù)課程相關(guān)教學(xué)內(nèi)容，設(shè)置關(guān)鍵詞、主題詞，學(xué)生在課后進行文獻調(diào)研或工程實例調(diào)研；或結(jié)合大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目(SRTP)、參與本科導(dǎo)師的科研項目，撰寫研究報告，以提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、文獻調(diào)研與綜述能力和綜合運用專業(yè)知識的科研能力，有效促進課程目標的達成。目前課程教學(xué)團隊正在整理匯編的《金屬材料學(xué)課程習(xí)題庫》和《金屬材料學(xué)工程案例庫》一定程度上也是多年來實施“目標自學(xué)”教學(xué)設(shè)計時學(xué)生調(diào)研成果的結(jié)晶。

在課程教學(xué)中實施“科研反哺教學(xué)”案例式教學(xué)設(shè)計。教學(xué)團隊成員科研領(lǐng)域涉及材料學(xué)科的新型鋼鐵材料、加工工藝及其控制、表面工程、功能材料、模擬仿真技術(shù)、焊接技術(shù)等各個領(lǐng)域。主講老師根據(jù)自身科研成果或文獻調(diào)研，加強科研反哺教學(xué)，使課程知識“問題化、具體化”，使課程教學(xué)“案例化、工程化”。如講到低合金高強鋼、微合金鋼控軋控冷時，結(jié)合自身科研項目，以馬鋼CSP 生產(chǎn)線、南鋼爐卷軋機生產(chǎn)線為例，將現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)板型的生產(chǎn)流程演示給同學(xué)，使同學(xué)能夠?qū)⑸a(chǎn)流程中的冶煉、精煉、連鑄、控軋控冷、校直及后續(xù)的熱處理、焊接等生產(chǎn)工藝流程與材料學(xué)科中的成分控制、加工工藝優(yōu)化、組織演變、性能實現(xiàn)及其具體應(yīng)用進行有效結(jié)合，樹立了“大材料觀”，激發(fā)了學(xué)習(xí)熱情，豐富了課程教學(xué)內(nèi)涵，有利于啟發(fā)學(xué)生運用專業(yè)知識去解決復(fù)雜工程問題。

2.4 逐步建立“線上+線下”的混合式教學(xué)模式

現(xiàn)代信息技術(shù)推動課程教學(xué)模式改革是信息時代教育發(fā)展的需要，是提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的需要，是倒逼教師教學(xué)理念轉(zhuǎn)變的需要?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+教育”新教學(xué)新模式不斷涌現(xiàn)，以慕課（MOOC）為代表的線上教學(xué)實現(xiàn)了以學(xué)習(xí)者為中心的教學(xué)需求。[5,6]

本課程團隊結(jié)合2020 年受疫情影響時教育部提出的“停課不停學(xué)”的新要求，借助2018 年立項的《金屬材料學(xué)》省級MOOC示范項目建設(shè)，嘗試開展基于現(xiàn)代信息技術(shù)的“線上+線下”混合式教學(xué)改革。在上課前要求學(xué)生事先學(xué)習(xí)網(wǎng)上教室搜集的視頻或本課程組錄制的MOOC視頻，學(xué)習(xí)和掌握相關(guān)知識點，并提出疑難問題；在互動網(wǎng)絡(luò)課堂上主講老師講授知識的重點與難點，在課堂上開展面對面互動討論和答疑解惑。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的融入使學(xué)生從傳統(tǒng)的“接受性學(xué)習(xí)”，轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生主動合作的“探究與創(chuàng)新式學(xué)習(xí)”，提升學(xué)習(xí)的參與度，加深學(xué)生對于知識點的記憶和理解。

依托課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，不斷加強網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源建設(shè)，如教學(xué)大綱、課程多媒體課件、習(xí)題庫、課程教學(xué)視頻等，逐漸運用和完善網(wǎng)上學(xué)習(xí)系統(tǒng)、網(wǎng)上答疑系統(tǒng)、網(wǎng)上考勤系統(tǒng)、網(wǎng)上考評系統(tǒng)等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)輔助體系。另外，利用課程QQ 群、微信群等平臺，加強與學(xué)生的互動交流。金屬材料學(xué)實驗也采用“網(wǎng)上預(yù)約、自我設(shè)計、互助合作”的教學(xué)模式。本課程通過省級精品資源共享課程、省級MOOC示范課程、省級“材料工藝設(shè)計虛擬仿真實訓(xùn)”虛擬仿真課程等建設(shè)，已逐步建立起課內(nèi)教學(xué)與課外輔導(dǎo)、課堂教學(xué)與實踐教學(xué)、線上教學(xué)和線下教學(xué)、課程教材和網(wǎng)絡(luò)資源等互補互助的“立體”課程教學(xué)平臺。將傳統(tǒng)教學(xué)形式和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)優(yōu)勢結(jié)合起來貫穿到教學(xué)過程中，調(diào)整和轉(zhuǎn)變教學(xué)模式，優(yōu)化教學(xué)方法，達到和諧共振的課程教學(xué)與學(xué)習(xí)氛圍，不僅有效促進了課堂教學(xué)質(zhì)量的提升，而且對于學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力尤其是實踐與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起到關(guān)鍵性引導(dǎo)作用。

2.5 探索課程教學(xué)與課程思政有機融合的途徑

根據(jù)教育部《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》，一流本科課程要“堅持立德樹人，深入挖掘各類課程和教學(xué)方式中蘊含的思政教育元素，全面推進課程思政建設(shè)，將‘價值塑造、知識傳授和能力培養(yǎng)’三者融為一體”。[7]課程團隊針對存在的對課程思政認識不足以及教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計和教學(xué)評價中育人元素融入不足等問題，在2019年修訂的教學(xué)大綱中，明確了課程思政教學(xué)目標，開展了課程思政教學(xué)設(shè)計，深入挖掘課程思政元素，制作課程思政教學(xué)計劃表，將課程思政融入課程教學(xué)全過程。

目前課程團隊有效挖掘和提煉與課程內(nèi)容相契合的課程思政元素，課堂上堅持課程思政，如講述高強鋼時，結(jié)合我國軍事技術(shù)發(fā)展，高強鋼在航母、飛機等各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，說明材料強軍、材料強國，讓學(xué)生立志于材料事業(yè)，增強學(xué)生的民族自豪感和社會責(zé)任感；如講述金屬材料環(huán)境協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展時，強調(diào)“綠水青山就是金山銀山”的環(huán)保理念，幫助建立可持續(xù)科學(xué)發(fā)展觀和綠色生態(tài)技術(shù)觀；如講述耐熱鋼時，從提升耐熱鋼的熱強性為切入點，闡述“真金不怕火煉”“打鐵還需自身硬”的道理，激發(fā)學(xué)生以奮斗精神鑄就青春底色，以真材實料淬煉過硬本領(lǐng)。

將課程思政考核納入課程平時成績評定體系。學(xué)生結(jié)合課程所設(shè)計思政元素主題或相關(guān)思政主題進行專題調(diào)研與討論，撰寫專題調(diào)研報告與心得體會。如燦爛歷史的青銅文化、新時代金屬材料的價值與使命、先進金屬材料應(yīng)用前景、傳統(tǒng)金屬材料的產(chǎn)能過剩、環(huán)保壓力與材料產(chǎn)業(yè)新使命、金屬材料領(lǐng)域的先進人物事跡等。

2.6 構(gòu)建“五位一體”的平時成績評定體系

加強課程過程管理，建立科學(xué)有效的平時成績評定體系，是提升課程教學(xué)質(zhì)量的有力保障。[8]本課程建立了以“學(xué)習(xí)表現(xiàn)、課后作業(yè)、課程測驗、專題訓(xùn)練、課程思政”為主要內(nèi)容的“五位一體”平時成績評定體系，針對教學(xué)目標、教學(xué)設(shè)計等采用多元化考核，采用形成性評價，形成過程性考核，具有科學(xué)性和可量化性。

目前課程采用形成性評價和終結(jié)性評價（期末考試）相結(jié)合的考核機制，平時成績占課程總成績的50%（50分）。學(xué)習(xí)表現(xiàn)是指課堂考勤、課內(nèi)互動、課前網(wǎng)課、課后交流、學(xué)習(xí)態(tài)度等綜合課程表現(xiàn)，占10 分；課后作業(yè)是指布置5次左右作業(yè)的完成情況，占10 分?！罢n程測驗”是指安排1-2 次課程期間測試，以考查學(xué)生對階段學(xué)習(xí)知識點的掌握情況，占10 分。專題訓(xùn)練是針對“教學(xué)反向法”和“目標自學(xué)”兩種教學(xué)設(shè)計的綜合考核，占15 分。課程思政主要以學(xué)生專題調(diào)研報告作為考評基礎(chǔ)，占5 分。平時成績的評定做到有記錄、可公開，并以此激發(fā)學(xué)生進一步改進學(xué)習(xí)狀態(tài)和增強學(xué)習(xí)熱情。

3 金屬材料學(xué)課程改革與實踐的成效

金屬材料學(xué)課程歷經(jīng)近十年的改革建設(shè)與實踐，取得了較好的成效。學(xué)生在課內(nèi)課外的活躍度與參與熱情明顯提升；上課學(xué)生對教學(xué)模式、教學(xué)方法和教學(xué)效果普遍反映較好，自評認為達成了專業(yè)知識、綜合訓(xùn)練和素質(zhì)訓(xùn)練的課程目標，該課程學(xué)生評教分多年來名列學(xué)院排名前茅；學(xué)生參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、參與老師科研課題等科研活動的興趣也明顯提高；很多學(xué)生參加完研究生復(fù)試后，積極向任課教師反饋，肯定本課程的知識體系、教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)效果，使其在專業(yè)面試時受益匪淺；許多工作多年的校友也反饋認為學(xué)習(xí)本課程受益匪淺，對所從事的金屬材料相關(guān)專業(yè)工作極具指導(dǎo)性和實踐性；校院兩級教學(xué)督導(dǎo)專家對本課程的教學(xué)改革及其產(chǎn)生的教學(xué)效果給予了高度評價，認為課程教學(xué)能將理論與實踐有機結(jié)合，能有效契合企業(yè)職業(yè)需求，并獲得過校課堂教學(xué)質(zhì)量評價“優(yōu)秀一級”；以此為基礎(chǔ)內(nèi)容申報的教學(xué)改革成果2018 年獲得安徽省教學(xué)成果獎一等獎。

本課程團隊老師積極投身專業(yè)綜合改革試點、精品資源共享課程、課程思政示范課程、虛擬仿真示范課程等教學(xué)改革與建設(shè)。近五年來，主持國家級和省級質(zhì)量工程項目10 余項；獲得包括省級特等獎在內(nèi)的教學(xué)成果獎5 項，發(fā)表教改論文10 余篇；本課程教學(xué)團隊2016 年獲批省級教學(xué)團隊；課程團隊老師也相繼榮獲?！拔倚哪恐械暮美蠋煛薄伴L江學(xué)者獎勵計劃‘青年學(xué)者’”“皖江學(xué)者（青年項目）”、省級“教學(xué)名師”、省級“教壇新秀”、寶鋼“優(yōu)秀老師獎”等榮譽稱號。

本課程于2012 年獲批為省級精品資源共享課程，2018年獲批為省級MOOC 示范課程，2020 年獲批為省級課程思政示范課程，2020 年獲批為國家級本科（線下）一流課程。

金屬材料學(xué)課程及其團隊將以此為基礎(chǔ)，順應(yīng)新時代高等教育發(fā)展潮流，努力加強一流課程建設(shè)，不斷深化課程教學(xué)改革，夯實學(xué)生專業(yè)知識基礎(chǔ)，提高學(xué)生實踐與創(chuàng)新能力，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量，力爭為培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的高素質(zhì)專業(yè)技術(shù)人才做出更大的貢獻。