基于网络授课平台的《工程材料及热处理》课程授课教学实践

李 敏，娄丽艳，韩敬华

（天津职业技术师范大学 机械工程学院，天津 300222）

1.引言

《工程材料及热处理》课程主要讲授内容包括：金属学部分（主要包括：晶体学、结晶、固态相变、塑性变形机理等）、热处理部分及合金钢、铸铁部分，是从事机械类专业学生所必须掌握的一门学科基础课。课程具有知识点多、概念性强、理论性强及抽象性强等特点，传统的教学方式主要以课堂讲授的形式，学生在学习的过程中对材料内部构造等没有感官的认识，接受起来觉得枯燥。疫情的出现又打破了传统教学过程中主要以教师现场讲授、学生能够直观接收信息的情况。老师们积极响应“停课不停学”的倡议，结合实际情况开展了各种网络教学工作。针对本课程的特点只依靠单一的网络平台授课方式不能满足课程要求，为了达到较好的教学效果，笔者采用了腾讯会议+雨课堂复合使用的线上教学形式，并在教学过程中时时进行录课，以满足学生课后复习的需求，取得了较好的教学成果。

2.基于腾讯会议+雨课堂平台的教学探索

为保证线上教学的顺利进行，需要做到课前充分准备、授课过程中认真讲解及充分调动学生学习积极性、课后认真总结。

课前准备：线上教学过程中学生容易分散注意力，产生疲劳，因此对课件的内容提出了更高的要求，需要教师精心设计课堂内容，充分调动学生学习的积极性。《工程材料及热处理》课程主要包括金属学、热处理、合金钢及铸铁三大部分，内容多且抽象，以往面对面授课时学生由于实践感知较少，教学效果并不十分理想，这对线上教学提出了更大的挑战。针对以上问题，授课教师以本课程的学科思想即获得材料的良好使用性能为宗旨，将知识点由宏观—抽象—应用—宏观—抽象—应用的过程阐述。将知识点模块化逐层递进，即由金属材料应用的广泛性引出其具有良好的使用性能，由宏观的性能深入探索金属材料的内部构造；掌握了金属内部构造后带领同学们分析材料的成型原理及塑性变形机理；工程应用中广泛使用的金属材料几乎都是合金，掌握分析合金的基本工具-相图后学习实际生产中应用的最广泛最具代表性的合金—铁碳合金，如图1所示，至此完成金属学部分的学习。在钢的热处理原理分析的基础上学习热处理四把大火(退火、正火、淬火、回火)及表面热处理；以学生专业特点进行合金钢及铸铁知识的学习。根据授内容的调整相应地进行授课课件ppt的调整，在开课前授课教师讲课件修改完毕，并在每章节前一节课将pdf版本的课件提前发至学生授课微信群，以供学生进行课程预习。同时，上课前将作业题目录入到雨课堂系统，授课过程中实时进行雨课堂作业的书写及提交。

图1 课程体系流程图

授课过程：以腾讯会议平台为主，雨课堂为辅进行网络授课。上课前三个小时老师通过微信群发布腾讯会议链接，提醒学生上课，课前十分钟再次提醒同学们进入上课教室，并同时登录雨课堂。学校在开学前一周已将全部学生名单导入雨课堂系统，且每位任课教师名下包含本学期所有授课班级。在选择课程和班级对话框，选择《工程材料及热处理》课程及授课班级后开启授课。同学们进入腾讯会议教室并同时登录雨课堂，系统自动显示登陆情况时时进行考勤，并同时开启腾讯会议屏幕共享以时时播放授课ppt，并开启聊天室时时进行课上互动。课程每进行一个知识点讲解后，进行雨课堂作业测试，雨课堂自带的习题统计工具能直接统计学生的习题完成情况，包括学生用时、最终的得分、每个题目的正确率等，以便及时了解学生掌握情况。

网络授课以多媒体教学形式，多媒体教学能够将抽象的概念和理论知识，以图片或者视频的形式较为形象地演示出来。由于授课班级年级较低，专业知识掌握较少，而金属学部分的知识不但概念多且抽象，学生普遍反应这部分内容吸收与掌握较为困难，线上教学对此又提出了更大的挑战。本课程中金属内部原子排列情况、固溶体及化合物的联系与区别、金属的凝固原理及二元合金相图等，仅依靠网络另一端教师的讲解，学生理解更为困难。

受疫情的影响，学生无法进入实验室进行实验，对于力学性能测试部分，将钢的拉伸试验以多媒体形式呈现，并将拉伸结果以图片形式呈现，如图2所示。通过视频的观看及实验结果的展示。

图2 45钢不同热处理状态下拉伸曲线

在教学中以“案例”形式引入课堂，这样不但可以避免学生因概念不清晰而产生疲劳，又可以提高学生的学习效率。以第六章节热处理工艺中钢的表面热处理为例。

案例：某减速器齿轮，如图3所示。材料选择45钢，性能要求：齿面耐磨；心部要求良好的综合力学性能。

热处理工艺：毛坯件—锻造—预备热处理—粗加工—最终热处理—精加工。

案例分析：减速器中齿轮为传动装置。工作过程中齿面啮合要求硬度高且耐磨，而心部与轴连接要求具有良好的综合力学性能。因此在选材上一般选用常用的性价比较高的优质碳素结构钢，如45钢。根据齿轮的作用及其对性能特点的要求，在预备热处理工序中选用完全退火处理以保证较高的强度及良好的切削加工性能，最终热处理选择轴类常用的热处理工艺调质（淬火+高温回火）处理，以保证其具有优良的综合力学性能，最后对齿轮的表面进行表面淬火+低温回火以使材料具有表硬心韧的性能特征。

图3 减速器齿轮工作过程

通过此案例的学习，学生能够直观地观察齿轮的工作过程，在充分掌握齿轮工作原理的基础上，全面掌握对于齿轮性能的要求，进而掌握材料的热处理原理及工艺。这就要求教师在上课前做好充分的授课准备，尽量激起同学们学习的积极性及参与性。

课后总结：每节课程结束后，教师收集雨课堂作业进行批改，教师根据雨课堂作业情况，结合学生上课参与的积极性及回答问题的准确度，对教学及学生情况进行总结和反馈。一方面能够较为准确地了解学生通过课上学习对知识点的掌握情况，以便下次课时督促学生；另一方面也能够通过课后总结进行教学反思与改革。

成绩考核：线上教学对于期末学生成绩的考核提出了较大的挑战。由于学生较多且授课过程中不能做到面对面时时掌握学生课堂学习情况，授课教师仅通过出勤率来计算学生的平时成绩难以达到考核效果。这就要求教师在每节课授课过程中在雨课堂系统中设置限时回答问题或随堂测试环节，及腾讯会议聊天室中的课堂互动，一方面提高了学生学习的积极性，另一方面作为平时成绩考核的评价标准。利用雨课堂期末考试系统，提前录入期末考试题目并试题并根据学校设置的期末考试时间设置试题公布时间及截止时间，以便在规定的考试时间内进行期末考试，将平时成绩与期末考试成绩汇总成总成绩。

3.结语

《工程材料及热处理》课程作为近机类专业的技术基础课，本身具有抽象性强、概念性强的特点，通过腾讯会议+雨课堂形式进行网络授课的教学探索和实践，有效地弥补了空间的限制。通过调整授课内容及授课方式，在授课过程中将抽象的理论以案例形式形象地呈现在多媒体上，激发了学生的学习兴趣，促进了参与的积极性，取得了较好的学习效果。