应用型本科高校金属学与热处理课程“两性一度”建设思考

摘 要 高校“一流课程”建设是深化教学改革和推进创新创业的重要推手，其内涵主要包括课程的高阶性、创新性和挑战度。文章以应用型本科高校金属学与热处理“一流课程”建设为例，结合应用型本科高校专业培养方案和课程大纲，阐述了课程内涵建设的必要性，课程特色的专业性、学科交叉性和工程实用性，“两性一度”的建设措施，课程评价的内容与方式。通过全过程课程建设，提升学生的学成度和获得感，培养学生分析和解决实际工程复杂问题的能力。

关键词 应用型本科高校；一流课程；金属学与热处理；两性一度；课程建设

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.20.042

Construction of "Two Characteristics and One Challenge" in the Curriculum

of Metallurgy and Heat Treatment in Applied Undergraduate Universities

ZHANG Yaocheng， GUO Guolin， ZOU Lin

（School of Automotive Engineering， Changshu Institute of Technology， Changshu， Jiangsu 215500）

Abstract The construction of "first-class courses" in undergraduate universities is an important driving force for deepening teaching reform and promoting innovation and entrepreneurship. Its basic connotation characterization mainly includes the high-level， innovative and challenging nature of the curriculum. In this paper， the construction of "first-class courses" "Metallurgy and Heat Treatment" in applied undergraduate universities was taken as an example， combined with the professional training program and curriculum outline of applied undergraduate universities， expounding the necessity of curriculum construction， the professionalism， interdisciplinary nature， and engineering practicality of the curriculum， the construction measures， and the content and methods of curriculum evaluation. Through the entire process of curriculum construction， it is attempted to enhance students' academic achievement and sense of achievement and cultivate their ability to analyze and solve complex engineering problems.

Keywords applied undergraduate university; first-class curriculum; metallography and heat treatment; two characteristics and one challenge; curricula construction

1 应用型本科高校“一流课程”内涵建设的必要性

应用型本科高校的教学以行业需求和产学研为导向，注重学生的应用实践能力提升和职业素质养成，旨在培养具有创新精神和实践能力的应用型人才，以满足社会发展的需要[1]。应用型本科高校应紧密围绕行业需求，根据产业和行业的发展趋势和人才需要灵活调整专业设置和课程内容，确保两者的紧密衔接。教师在教学过程中要注意理论和实践的结合，通过大量的实习和实践性教学环节，使学生掌握实际操作的专业知识和技能。通过与行业和科研机构的合作培养机制，实现产学研的有机融合，使学生了解实际工程项目和科研课题的具体内容，提升学生的实践能力和创新意识，从而为学生职业道德和职业规范等方面的养成打下基础[2]。

“一流课程”建设是为贯彻习近平总书记关于教育的重要论述和全国教育大会精神，将深化教育教学改革落实到课程建设上而实行的课程研究、建设、实践。“一流课程”建设旨在建设适应新时代要求的一流本科课程，让课程优起来、教师强起来、学生忙起来、管理严起来、效果实起来，形成中国特色、世界水平的一流本科课程体系，构建更高水平人才培养体系。“一流课程”的基本内涵可概括为“两性一度”，即课程的高阶性、创新性和挑战度[3]。课程通过“两性一度”建设，可以激励教师采用新的教学内容和教学方法更有效地传递知识，激发教师的教学热情和创新精神；培养学生的高级思维、综合能力和解决复杂问题的素质；激发学生的学习积极性，增强学生的自我驱动力，深化其对课程内容的理解和掌握。课程“两性一度”建设体现了教育对未来社会的适应和前瞻，使学生成为具有社会责任感和创新精神的未来人才[4]。

2 金属学与热处理课程的特色

金属学与热处理课程为机械工程学科材料成型及控制工程专业的核心课程，具有较强的专业性。随着新技术、新工业、新产业的发展和涌现，本课程强调引入新材料、新工艺和先进材料加工技术最新发展动态，以及本学科和本专业最新技术发展动态[5]。课程内容涉及的专业性知识主要包括晶体结构、晶体缺陷、金属及合金的凝固、相图和铁碳合金相图、相变、金属及合金的塑性变形、金属及合金的强度和塑性变形、金属的热处理原理和热处理工艺等。课程知识点繁多且分散、理论性强、概念抽象、逻辑性不强，导致本课程一直存在“教师难教、学生难学”的问题。

金属学与热处理课程与多学科有交叉体现。本课程中涉及金属和合金的晶体结构、相变等原理，与物理学中的固体物理等有密切的联系。在金属热处理过程中，金属的合金化、氧化、腐蚀等问题与化学密切相关，合金的设计和优化需要学生深入理解元素化学性质及其相互作用。金属材料的力学性能是其最重要的性能之一。金属学与热处理课程中涉及金属的弹性、塑性、断裂韧性等力学性能，与力学学科中的固体力学、材料力学等有紧密的联系。课程中的热处理工艺、金属材料的应用等都与实际的工程技术问题密切相关，需结合工程实际进行学习和应用。

金属学与热处理课程的授课内容具有极强的工程实用性。本课程所教授的知识和技能在工业生产中有广泛的应用。例如，热加工变形被广泛应用于提高金属材料的性能，提高产品的质量和寿命。通过课程学习，学生可以了解和掌握这些技术，为将来在工业生产领域工作打下基础。课程中涉及的金属材料的性能、组织结构、热处理工艺等内容，可以用来解决工程实际问题。学生通过学习了解金属材料的性能优化方法，为未来的产品研发和创新工作提供思路和支持，分析并解决金属材料在加工、使用过程中的问题。金属材料是众多行业的基础材料，如机械、汽车、航空航天、电子等。金属学与热处理课程所教授的知识，不仅适用于材料科学与工程领域，还可应用于其他相关行业中，从而拓宽学生职业发展的道路。

3 金属学与热处理课程“两性一度”建设

3.1 “两性一度”实施措施

课程改革中的“两性一度”可培养学生的高级思维、综合能力和解决复杂问题的素质；鼓励教师采用新的教学方法更有效地传递知识，同时也能够激发学生的学习积极性，增强学生的学习内驱动力，深化其对课程内容的理解和掌握；“两性一度”也体现了教育对未来社会的适应和前瞻，使学生成为具有社会责任感和创新精神的未来人才。应用型本科高校金属学与热处理课程的“两性一度”建设可从以下方面实施和开展。

教学改革的高阶性体现：强化课程的理论基础，引入更多高阶概念和原理，使学生对该领域的理解更加深入。将金属学与热处理领域的最新研究成果和发展趋势引入课程，扩大和夯实学生的学成度。如讲授金属断裂机制时，引入难熔金属断裂韧性的最新成果。卢艳[6]等基于晶体材料裂纹尖端位错成核的经典理论，在原子尺度原位动态观察了BCC难熔金属裂纹扩展过程，成功揭示了金属Mo裂纹脆性扩展与塑性扩展交替出现，为设计和开发具有高耐久性和抗断裂性的BCC金属提供了重要参考。在讲授金属塑性变形时，引入塑性变形方法制备纯金属的新进展。卢柯院士团队[7]通过严重塑性变形方法（如等通道挤压、叠轧等）制备纳米晶铜，利用快速升温可以在纳米晶铜中引入退火孪晶，提高纳米晶的热稳定性。在讲授固态相变时，引入纯铁同素异构转变新进展。刘永长[8]等确认了纯铁中的异常奥氏体→铁素体相变过程，其相应的相变机理将从多峰不连续转变逐渐过渡为单峰连续转变。

教学改革的创新性体现：采用项目教学、线上线下混合式教学、云班课的头脑风暴等创新教学方法，鼓励学生主动探索、创新思维，培养学生解决问题的能力。结合学科最新研究进展，根据每一章节的教学重点和难点，引入最新的金属材料、金属材料加工、金属材料强化的相关科研成果，确保学生在学习和掌握专业培养方案和教学大纲规定的基础知识外，还能接触和了解到最前沿和最具创新性的学科研究成果。在引入课程相关的拓展内容时，着重介绍和展示自党的十八大以来，国家在深入推进党的建设新的伟大工程中取得的重大成果和巨大成就。

教学改革的挑战度体现：在课程授课过程和考试中，增加一些具有挑战性的难题和复杂案例，检验学生对高阶内容的掌握情况。鼓励学生参与金属材料相关的学科竞赛和科研项目，这不仅提高了课程的挑战度，也锻炼了学生的研究能力，提升了学生的获得感。除了“互联网+”大学生创新创业大赛、“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛，以及“创青春”全国大学生创业大赛，本课程相关的大学生学科竞赛主要包括全国大学生金相技能大赛、中国大学生机械工程创新创意大赛—材料热处理创新创业赛等。通过本课程的学习，可为大学生参与大学生创新创业训练计划项目和科研项目打下坚实的理论基础。鼓励学生参与国家级、省级以及校级大学生创新创业训练计划项目。依托本课程建设，团队教师出版新形态教材2部，指导学生完成省级大学生创新创业项目4项，学生以第一作者发表或参与的科研论文12篇。指导学生参加全国大学生学科竞赛获得团体二等奖1项，学生个人奖13项，优秀指导教师奖9项，省级学科竞赛个人奖17项。

3.2 课程建设的评价方式

课程“两性一度”建设的评价方式主要包括定性评价和定量评价。定性评价主要依赖于观察、分析和描述课程建设中的高阶性、创新性和挑战度的表现。可以通过观察学生在课程中的参与度、创新思维的表现、解决问题的能力等，对课程的“两性一度”进行评价。定量评价通过收集和分析数据，对课程建设效果进行量化评估。教师可以通过考试成绩、项目完成情况、实践报告等量化指标，对学生的学习成果进行评价，从而反映课程的高阶性、创新性和挑战度，量化评价课程的“两性一度”。

课程建设的评价要明确多样化评价内容。主要包括学习目标、教育引导、学习内容、课堂氛围、学习兴趣、启迪思维、学习资源、学习辅导、学习体验、学习效果等。学生根据教师的教授情况进行打分评定。课程建设的评价也要注重评价方式的多元化，主要包括学生主观评价以及课堂匿名评价。学生主观评价通过学校教师教学评价系统相关规定执行。课堂匿名评价是在每一轮教学结束后，由学生自愿匿名对本课程的任一方面进行评价，可以较为有效地补充学校教师教学评价系统不能体现的内容，尤其是学生想跟教师交流的思想。经过多轮教学，本课程在教学内容更新、教学方法改革等方面取得了显著成效。这些评价证明本课程改革和建设取得了积极成果，对于本专业的发展和本课程的持续推进起到了重要作用。

4 结语

高校“一流课程”的建设直接关系到课程内容的学术质量、课程体系建设和本科专业发展，影响到高校人才培养质量和高校未来发展和建设。本文基于应用型本科高校机械工程材料成型及控制工程专业的专业基础课金属学与热处理，对“一流课程”的“两性一度”内涵建设的必要性、课程特色和课程建设的措施进行了分析和讨论。在课程建设过程中，应坚持以学生为中心，以学生的学成度和获得感为导向，以专业产出为教学目标进一步加强教学思想、教学措施、教学内容和教学方法等内容的凝练，并逐步合理提升课程的高阶性、创新性和挑战度，培养和提升学生分析和解决实际工程复杂问题的能力。

基金项目：2023年常熟理工学院一流本科课程建设“材料科学基础”（JXK202344）。

参考文献

[1] 赵巧琴，张媛.应用型本科高校学科建设的基本模式、现实困境与应对策略[J].高教学刊，2023，9（35）：71-75.

[2] 国洪建，李复丽，刘致远，等.《金属学及热处理》课程“两性一度”建设探索与实践[J].西北民族大学学报（自然科学版），2023，44（2）：79-84.

[3] 赵玉新，许德新，刘志林.“3I”特色新工科人才多维创新实践平台的建设[J].高等工程教育研究，2024（2）：31-37.

[4] 阚云超，张琨，郝兆杰.课程质量提升：困境与超越[J].中国大学教学，2023（7）：18-24.

[5] 任璐.本科生材料科学基础课程教学改革探索与实践[J].教育教学论坛，2020（51）：204-205.

[6] LU Y，CHEN Y C， ZENG Y P， et al.Nanoscale ductile fracture and associated atomistic mechanisms in a body-centered cubic refractory metal[J].Nature Communications，2023，14（1）：5540.

[7] Li X.Y.， Zhou X.， Lu K. Rapid heating induced ultrahigh stability of nanograined copper[J].Science Advances，2020，6（17）：eaaz8003.

[8] 刘永长，F.Sommer，E.J.Mittemeijer.纯铁中的异常奥氏体→铁素体相变[J].Chinese Science Bulletin，2004，49（10）：934-936.