材料物理冶金课程建设探讨

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　　摘 要 在材料物理冶金研究生教学培养过程中发现，物理冶金的案例教学方法可增强本课程的工程性和可视性，有助于提升学生的理解能力，增强其课堂听课学习的获得感，提升其解决工程实际问题的科研素养。本文通过分析目前存在问题，针对探讨了一些针对改进措施，并介绍了取得的一些成功经验及方法。
　　关键词 材料加工 材料物理冶金 案例教学 实践教学 教学体系改革
　　中图分类号：G642 文献标识码：A
　　0引言
　　重庆科技学院材料加工系下设的物理冶金研究生招生方向，向冶金行业与装备制造业，培养具有材料成型加工基础理论与应用能力，受工程素质培养和工程实践能力训练，具有较强竞争力和可持续发展能力的工程硕士研究生。本研究生培养方向具有鲜明的冶金金属压力加工（轧制）行业特色。
　　物理冶金课程的开设旨在教授研究生利用物理学原理，例如热力学、电学等物理方法来达到改变金属材料性能，属于研究生基础理论课程。该课程的学习对知识体系的构建，具有基础决定性的重要意义。由于其教学内容涵盖晶体结构与缺陷、退火、扩散、相变强韧化等冶金过程原理。导致其授课内容表现为如下特性。
　　一是内容较为抽象。物理冶金学重点讲授各金属冶炼的工艺、成型原理及组织调控方法，而要深刻理解课程中所述的工艺及原理，要求学生具有一定的工程实践背景。因此，一些冶金传统强校，如北京科大学和东北大学，在开设这门课程之前，要求研究生对工厂的工艺流程和操作过程有一定的认识和理解，增强其对本课程应用领域的了解。二是内容覆盖广。物理冶金教学内容涵盖物理加工过程中的晶体结构与缺陷、退火、扩散、相变强韧化等冶金过程原理。导致其授课内容理论性较强、内容较为抽象、作用机理缺乏直观性。
　　1物理冶金课程教学存在的问题
　　（1）教学内容陈旧，与现行生产实践脱节。目前材料物理冶金课程使用的课堂教材是1986年冶金工业出版社出版的由东北大学王廷溥教授主编的《金属塑性加工学》和武汉科技大学赵刚教授主编《物理冶金学基础》，主要内容包括热力学与相图、金属与合金中的扩散、固态下的扩散相变、非扩散相变、金属与合金的塑性变形、钢铁的物理冶金学、回复和再结晶物理学及模型等7个部分。由于教材编写时间较早，许多内容比较陈旧，与现行生产和实验研究实践存在很大差异。如金属与合金的塑性变形工艺，教材中只介绍了高温变形轧制工艺，由于在TMCP工艺条件下不仅仅要利用高温变形，而且更加侧重于未再结晶位错形态控制。近年来随着日本和韩国塑性加工新工艺的大规模成功应用，我国相当多的企业也在采用该工艺生产节约型高强度低合金钢，但在目前的现有教材鲜有提及，教学内容尚可采用专题的形式介绍，但教学的工程案例急需制作。
　　（2）教学方法落后，教学效率不高。虽然现在已不经常使用传统“黑板+粉笔”的教学方法而采用PowerPoint为主的多媒体快速教学方式，但课堂上往往只对教材中的工艺和技术等进行逐条讲解。这一方面使得授课内容枯燥无味，容易出现学生不耐烦的局面;另一方面，使得授课效率不高，课程内容讲述不全。目前，按照传统的教学方法，没有多余学时涉及物理冶金深入的讲解。
　　2课程案例建设探讨
　　对于物理冶金工程硕士课题教学中存在的问题，可采取以上方法予以应对。
　　针对教学内容陈旧的问题解决方法在于建设案例资源库和建立物理冶金案例教学体系，通过案例教学法讲述现代塑性加工的先进技术和工艺，使学生所学能紧密结合生产实践，紧跟学科前沿，开拓学生视野。
　　针对与现行生产实践脱节的问题，可以采用两种方法处理：一方面任课教师可以将课堂教学内容和实验设备相结合，利用1～2学时的时间组织学生参观实验室设备，并由老师做出现场讲解，加深对轧钢成型设备和工艺的理解和认识;另一方面，可以拍摄轧制企业先进加工工艺的视频和图片，通过讲解将教材中的设备、原理和流程与现场对应并制作成教学案例，加深学生对教材中设备、原理和工艺内在关系的理解和掌握。
　　针对教学效率不高的问题，可以采用对比教學的方法，将工艺性质相似度高的成型过程通过对比讲解、介绍，并制作成对比案例，增加学生学习的条理性，提高授课效率，增强其获得感，激发其学习热情。
　　通过课堂中物理冶金案例的教学把硕士生带入特定工艺的现场，通过案例分析以提高课堂教学的效果。把典型的“轧制-组织-性能”的情景展示给学生，使学生能在短期内接触到物理冶金原理在轧钢厂的实际应用原理和方法，从而有效地弥补实践的不足。通过对比案例教学法将一些具有某种联系和区别的教学内容放在一起进行对比分析，找出内在原理相同与不同之处，使研究生在明确了一个内容之后能够自然地联系到另一个内容，并能自行理解和掌握，从而增加研究生学习兴趣和工程素养，并提高授课效率。采用微课案例方法，以短小精悍的物理冶金微型教学视频为主要载体，针对某个知识点进行情景化、趣味性、可视化的教学，激发学生的学习热情，培养研究生分析和解决工程问题的能力，最终提升物理冶金课程教学的质量。
　　3结语
　　经过不断探索和建设，材料物理冶金课程开发了50余项虚拟仿真案例实验项目，全部案例资源均通（下转第179页）（上接第98页）过校园网连接到互联网上，教学实践环节实施突破了传统实验室的界限，随时随地随需开展网络教学。有效提高了学生解决复杂工程问题的能力，受到研究生的欢迎，并取得了良好的教学效果。
　　致谢：
　　该文得到了重庆科技学院研究生教育教学改革研究项目“材料物理冶金课题案例建设及教学实践（项目编号：YJG2018y008）”，重庆市教育科学规划课题研究项目“双一流”建设背景下材料成型及控制工程专业立体化实践教学资源建设研究与实践（项目编号：2019SYJX0111）”，重庆市教育科学规划课题研究项目“基于OBE理念的课程资源建设与实践（项目编号：2019SYJX0113）”的资助，在此表示感谢！
　　 基金项目：课题项目：本文系重庆科技学院研究生教育教学改革研究项目（项目编号：YJG2018y008）;重庆市教育科学规划课题研究项目（项目编号：2019SYJX0111，2019SYJX0113）研究成果。
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