工程材料與熱成形技術(shù)課程實踐
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高等工程教育越來越關(guān)注學(xué)生工程實踐能力的培養(yǎng)，而課堂是培養(yǎng)學(xué)生的主陣地，是影響學(xué)生學(xué)習(xí)效果的關(guān)鍵因素。提高高等工程教育課堂的教學(xué)質(zhì)量，是決定高校學(xué)生工程實踐能力培養(yǎng)的主要因素。高等工程教育的課堂更偏重于理論和實踐的結(jié)合，而我國大學(xué)工程教育普遍存在“強調(diào)工程科學(xué)、軟化工程實踐、脫離產(chǎn)業(yè)需求”狀況，課程目標(biāo)脫離工業(yè)需求、課程結(jié)構(gòu)分離工程能力、課程內(nèi)容偏離工程實踐；課堂教學(xué)只強調(diào)知識的傳授，而忽略了實踐能力的培養(yǎng)；以教師為中心的課堂教學(xué)模式被廣泛使用，學(xué)生始終處于被動接受的位置。按照工程教育專業(yè)認(rèn)證專家委員會的標(biāo)準(zhǔn)，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，學(xué)生除了掌握傳統(tǒng)的技術(shù)能力外，還應(yīng)具備較好的人文社會科學(xué)素養(yǎng)、較強的社會責(zé)任感和良好的工程職業(yè)道德，較強的溝通交流、團(tuán)隊合作、靈活應(yīng)變、信息處理等非技術(shù)能力。在這些能力方面，我國高等工程教育的教學(xué)現(xiàn)狀與社會需求之間存在較大差距。要想完全改變現(xiàn)狀、縮小差距，需要社會、學(xué)校等方方面面的持續(xù)改革。在近期，部分的改進(jìn)可以通過課堂教學(xué)改革來實現(xiàn)，采取的措施就是引進(jìn)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)。在翻轉(zhuǎn)課堂中，典型的課堂講解時間由實驗和課內(nèi)討論等活動代替，而課堂講解則以視頻等其他媒介形式由學(xué)生在課外活動時間完成。翻轉(zhuǎn)課堂將普通課堂中的講授移到課外進(jìn)行，課堂內(nèi)通過實驗、項目訓(xùn)練、研討、團(tuán)隊合作完成任務(wù)等方式讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)活動的主動實踐者，學(xué)生的工程實踐能力和交流、協(xié)作能力在課堂上得到很好的鍛煉。教師則由講臺上傳道授業(yè)解惑的“演員”轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)活動的“導(dǎo)演”和學(xué)生身邊的“教練”，學(xué)生則由講臺下被動接受的“觀眾”轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)活動的主動參與者?！肮こ?a href="http://www.coffee125.com/lunwen/gccl/69150.html" target="_blank">材料與熱成形技術(shù)”課程涉及材料的組織、性能及其應(yīng)用、熱成形技術(shù)、熱加工工藝設(shè)計等內(nèi)容，是機械類學(xué)生重要的綜合性專業(yè)基礎(chǔ)課，是引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入專業(yè)領(lǐng)域，培養(yǎng)學(xué)生具有應(yīng)用創(chuàng)新能力的綜合訓(xùn)練課程，在機械類人才的培養(yǎng)中起到非常重要的作用。以往學(xué)生在學(xué)習(xí)時遇到許多困惑和問題，如學(xué)生們習(xí)慣了理科類課程主要用分析方法進(jìn)行的學(xué)習(xí)，對主要是用歸納與綜合方法研究問題的工藝類課程感覺知識零亂、知識點之間缺乏邏輯性、不系統(tǒng)。進(jìn)而形成剛上課還能跟得上，課程進(jìn)行中就有一部分學(xué)生掉隊，期末部分學(xué)生考核不及格的不良教學(xué)效果。分析原因除課程性質(zhì)外，還有部分學(xué)生缺乏自我約束力、沒有自學(xué)能力、實踐教學(xué)效果不良等。因此，在工程材料與熱成形技術(shù)課程中進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)具有以下優(yōu)點：課程中絕大部分理論都來源于實習(xí)、實踐，適合學(xué)生自學(xué)；在多媒體、計算機、互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)的支持下，信息的傳遞變得越來越便捷和容易，可以實現(xiàn)學(xué)生課前利用一定的教學(xué)手段了解需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，課堂上的時間用于學(xué)生對知識的吸收內(nèi)化；通過課下學(xué)生之間交流與課堂上師生的互動交流，既鍛煉了學(xué)生的表達(dá)能力，又對其學(xué)習(xí)起到督促作用，有助于大多數(shù)學(xué)生學(xué)習(xí)成績的提高；鼓勵學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。
一、工程材料與熱成形技術(shù)課程翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計
翻轉(zhuǎn)課堂實施分為三個步驟：課前準(zhǔn)備、課上翻轉(zhuǎn)、課程評價。鐵碳合金相圖是“工程材料與熱成形技術(shù)”課程教學(xué)中的重點和難點，我們通過翻轉(zhuǎn)課堂的方式來解決這一難題。
（一）課前準(zhǔn)備
課前準(zhǔn)備包括以下幾項內(nèi)容：首先要制定教學(xué)目標(biāo)與評價方式，其次根據(jù)教學(xué)目標(biāo)設(shè)計課前任務(wù)單，最后根據(jù)課前任務(wù)單準(zhǔn)備學(xué)習(xí)資源。1.課前任務(wù)單設(shè)計。課前任務(wù)單的內(nèi)容包括三大部分：
（1）學(xué)習(xí)指南：①課題名稱：鐵碳合金相圖。②達(dá)成目標(biāo)：通過觀看教學(xué)視頻、閱讀教材，分析給定的學(xué)習(xí)材料，完成“自主學(xué)習(xí)任務(wù)單”規(guī)定的任務(wù)，掌握鐵碳合金相圖。③學(xué)習(xí)方法建議：在掌握三種基本相圖的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)鐵碳合金相圖；建議聯(lián)系同素異晶轉(zhuǎn)變過程理解鐵碳合金的基本相和相圖。④課堂學(xué)習(xí)形式預(yù)告：a、小組內(nèi)分析典型鐵碳合金的結(jié)晶過程；小組間交流鐵碳合金相圖的畫法技巧。b、課內(nèi)晉級作業(yè)。c、每個小組歸納出一種鐵碳合金的應(yīng)用在課上交流。
（2）學(xué)習(xí)任務(wù)：回答以下問題①鐵碳合金有哪些基本相？②鐵碳合金的基本組織有哪些？與基本相是什么關(guān)系？③鐵碳合金相圖是怎樣建立的？分幾個步驟？④純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變與鐵碳合金的基本相是什么關(guān)系？
（3）困惑與建議：這項內(nèi)容由學(xué)生在自主學(xué)習(xí)以后填寫。2.準(zhǔn)備學(xué)習(xí)資源。包括教材、參考書、論文、視頻資源等，其中教學(xué)視頻是學(xué)習(xí)資源中的重點。一般教學(xué)視頻的制作可分為以下5個步驟。
（1）分析：教學(xué)對象、學(xué)習(xí)者的能力、學(xué)習(xí)環(huán)境；教師的時間、精力、媒體素養(yǎng)等。
（2）整理：首先準(zhǔn)備素材，素材包括課件、圖片、音頻、視頻文件；第二步做腳本，需要標(biāo)注每一段教學(xué)內(nèi)容的展現(xiàn)形式、用到的配套資源、大概耗費時間等內(nèi)容。
（3）制作：視頻制作的主角是教師。教師用熱情、專業(yè)精神去感染學(xué)生。
（4）：在學(xué)校的教學(xué)網(wǎng)或?qū)W習(xí)管理系統(tǒng)中，也可以存到網(wǎng)盤供學(xué)生下載，當(dāng)然還可以到各類視頻網(wǎng)站。時間選擇在課程開始前兩到三天。視頻的要配合前面制作的自主學(xué)習(xí)任務(wù)單，使學(xué)生在學(xué)習(xí)時有章可循。
（5）反饋：根據(jù)學(xué)生觀看教學(xué)視頻的情況來調(diào)整教師的課上活動，并對觀看視頻好的學(xué)生給予獎勵。根據(jù)學(xué)生對視頻的意見和建議修改教學(xué)視頻。
（二）課上互動與交流
翻轉(zhuǎn)課堂的課上教學(xué)大致分為以下四步。
1.檢測。檢測學(xué)生的自主學(xué)習(xí)成效，難度不超過自主學(xué)習(xí)任務(wù)單的要求。我們用題目“鐵碳合金的基本組織”，這一階段大約需要10分鐘。
2.作業(yè)。需要學(xué)生在20分鐘內(nèi)完成以下題目：畫出簡化的Fe-Fe3C相圖，說明圖中特性點、線的含義，填寫各區(qū)域的相和組織組成物；分析含碳量分別為0.20%、0.45%、0.77%和1.2%的鐵碳合金從液態(tài)緩慢冷卻至室溫的組織轉(zhuǎn)變過程，繪出室溫組織示意圖，說明其力學(xué)性能有何不同。
3.協(xié)作、探究。通過協(xié)作和探究來解決在檢驗和作業(yè)過程中學(xué)生的困惑。我們采用的方式是學(xué)生以小組為單位協(xié)作學(xué)習(xí)、討論。這一階段大約需要5~7分鐘。
4.展示、質(zhì)疑、闡釋。首先給學(xué)生5分鐘，每個小組提出一個在前一階段討論中遇到的共性問題，由學(xué)生小組互相解答，教師指導(dǎo)。最后由學(xué)生或教師提出一個鐵碳合金應(yīng)用問題，小組討論2分鐘后回答。
（三）學(xué)習(xí)評價
良好的課程評價體系對學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性有激勵作用。顯然，形成性評價更適合翻轉(zhuǎn)課堂。配合學(xué)?？荚嚪绞椒椒ǜ母镏贫己朔桨?，平時成績占60%，期末占40%。平時成績重在考查學(xué)生課前學(xué)習(xí)和課中的參與質(zhì)量。
1.課前學(xué)習(xí)情況的評分標(biāo)準(zhǔn)。1分，不知道如何回答老師問題的學(xué)生，說明沒有預(yù)習(xí)，給最低分。2分，學(xué)生嘗試回答問題，但回答錯誤，并且沒有顯示出任何先前知識、課程學(xué)習(xí)資源知識或課本知識。3分，學(xué)生基于先前知識回答了問題，但答案不完整，也沒有用到教材中或課前學(xué)習(xí)資料中的適量信息。4分，學(xué)生準(zhǔn)確地回答了問題，并給出了完整的解釋，充分用到預(yù)習(xí)資料中的內(nèi)容，甚至通過其他途徑獲得了更豐富的答案，比如網(wǎng)絡(luò)。
2.課中學(xué)習(xí)情況。課中主要考察學(xué)生的態(tài)度、呈現(xiàn)、合作互助精神、討論發(fā)言的質(zhì)量及創(chuàng)造性，可以與課中教學(xué)的5個環(huán)節(jié)（合作探究、釋疑拓展、練習(xí)鞏固、自主糾錯、反思總結(jié)）結(jié)合，每項設(shè)定合適的分?jǐn)?shù)。其中包括教師的評價和小組內(nèi)學(xué)生的互評。翻轉(zhuǎn)課堂后學(xué)生的總評成績均有一定幅度的提高，翻轉(zhuǎn)課堂取得了較好的教學(xué)效果。
二、思考與總結(jié)
（一）翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)具備整體化的教學(xué)設(shè)計思想
實施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，教師的教學(xué)設(shè)計就變得尤為重要，教師備課的工作量因此加大了很多。教師在備課中不但要準(zhǔn)備教學(xué)內(nèi)容，還要準(zhǔn)備學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，即學(xué)生作為一個自主學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)新知識時的思維過程。因此，翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)設(shè)計對教師能力的要求比傳統(tǒng)教學(xué)要高很多。
（二）課堂上講授內(nèi)容要少而精
課上教學(xué)環(huán)節(jié)組織的好壞是翻轉(zhuǎn)課堂成敗的關(guān)鍵。首先遇到的問題就是多講與少講的問題，翻轉(zhuǎn)課堂不是不講課，而是要少講、精講。教師要根據(jù)了解到的學(xué)生課前學(xué)習(xí)情況，講學(xué)生需要的、存在問題的內(nèi)容。課前任務(wù)單布置的任務(wù)不能講，否則學(xué)生可能不會進(jìn)行課前學(xué)習(xí)。如果學(xué)生完不成課前學(xué)習(xí)任務(wù)，教師要查找原因，做出及時調(diào)整。如果確實是由于課前任務(wù)設(shè)計不合理，需要完善課前學(xué)習(xí)任務(wù)單。教師在翻轉(zhuǎn)課堂上的講課時間越少，翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)效果越好。
（三）教學(xué)中應(yīng)以學(xué)生為主
我國的高等教育是以教師為中心的教學(xué)文化，也就是圍繞“教師為中心、教材為中心和課堂為中心”而組織的，雖然發(fā)揮了教師在教學(xué)過程中的權(quán)威和主導(dǎo)作用，卻忽視了學(xué)生的主體性和能動性。這種教學(xué)理念及相應(yīng)的教學(xué)方法，有不利于發(fā)揮學(xué)生的主動性、積極性和創(chuàng)造性的一面，更有不利于培養(yǎng)學(xué)生主動實踐能力的另一面。學(xué)習(xí)畢竟是學(xué)生自己的事情，只有學(xué)生自覺地參與到學(xué)習(xí)中來，才能實現(xiàn)教育之根本目的。建立以學(xué)生的學(xué)習(xí)為中心的課堂，轉(zhuǎn)變具有工業(yè)化時代特征的以教師為主的教學(xué)方式，讓學(xué)生對學(xué)習(xí)充滿期待，是信息化時代課堂教學(xué)轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要方向。因此，在教學(xué)中強調(diào)學(xué)生的主體地位就顯得十分重要，讓每一位學(xué)生都能發(fā)揮自身的潛能，激發(fā)學(xué)習(xí)的積極性、主動性，實現(xiàn)全面發(fā)展。
（四）提高學(xué)生的工程實踐能力
工程材料與熱成形技術(shù)課程是大多數(shù)機械類或近機類專業(yè)學(xué)生較早接觸到的技術(shù)基礎(chǔ)課，因而其教學(xué)成效對學(xué)生今后學(xué)習(xí)專業(yè)課及對專業(yè)興趣的培養(yǎng)，乃至今后對實踐在工程中重要性的認(rèn)識上都有極其重要的影響。而課程的教學(xué)質(zhì)量與工程訓(xùn)練中學(xué)生的實踐技能訓(xùn)練質(zhì)量密切相關(guān)，學(xué)生理論學(xué)習(xí)的效果一定程度上取決于實習(xí)中實踐能力的培養(yǎng)質(zhì)量。而工程教育實踐教學(xué)應(yīng)以學(xué)生為中心、以活動為中心，為學(xué)生營造自我體驗、自主學(xué)習(xí)、自由創(chuàng)造的環(huán)境，讓學(xué)生開展基于項目的學(xué)習(xí)，在“做中學(xué)”?！白鲋袑W(xué)”的核心在于以學(xué)生為中心，讓學(xué)生從構(gòu)思階段的概念設(shè)計開始，經(jīng)歷產(chǎn)品設(shè)計和產(chǎn)品實現(xiàn)，自主鉆研，主動實踐；在“做中學(xué)”模式中，通過不同層次的項目實踐活動，讓學(xué)生獲得應(yīng)用工程科學(xué)技術(shù)知識設(shè)計產(chǎn)品的能力和制作產(chǎn)品的能力。
作者：舒慶 邵俊鵬 朱捷 許小村 單位：哈爾濱理工大學(xué)機械動力工程學(xué)院 黑龍江科技大學(xué) 理學(xué)院
