基于卓越工程师计划的材料热处理课程改革

材料热处理是金属材料、焊接和材料物理专业的主要专业基础课之一。通过该课程的学习，使学生掌握相变强化的基本原理。了解钢在加热时发生的奥氏体相变和在冷却时发生的珠光体、贝氏体、马氏体相变及淬火回火时转变的基本规律、转变机理和影响因素。同时掌握各种热处理工艺的制订原则和使用方法。该课程的目的在于阐明钢的内部转变、组织及性能之间的内在联系，以及它的在各种因素（如:化学成分、温度、冷却速度、形变等）作用下的变化规律，以此来指导制定合理的热处理工艺，以改善钢材的使用性能，更好地发挥材料的潜力，满足国民经济各部门发展的需要。“卓越工程师教育培养计划”(简称“卓越计划”)是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010—2020年)》的重大改革项目[1]。

1 材料热处理课程现状

该校材料科学与工程专业于2013年入选卓越工程师教育培养计划第三批学科专业。材料热处理课程是材料科学与工程专业的重要基础课，多年来，学校一直重视课程建设，在2013年被评为校级质量工程项目，通过不断吸收先进的教学内容和教学方法，教学效果不断提升。随着教学、实验等硬件设施的改善和多媒体、网络技术等软件设施的提高，材料热处理内容与教学方法也有了长足的发展与进步，多媒体教学在理论和实验课中得到了广泛应用。为了实施卓越工程师计划，结合卓越工程师的培养计划的特点：一是行业企业深度参与培养过程；二是学校按通用标准和行业标准培养工程人才；三是强化培养学生的工程能力和创新能力。学校于2013年针对课程教学大纲和教学内容进行了修订，增加了实践课时，减少理论教学课时。

2 材料热处理改革内容

2.1 教学大纲的修订

为提高学生的工程能力和创新能力，对材料热处理教学体系进行改革，保证理论教学课时的基础上，增加实践技术的课时。首先对教学大纲和教学内容进行了修订。材料热处理课程课时由原来的72学时减少为56学时（包括6课时的课程内实践课时），相对于理论讲授课时减少到50学时。增加课时一周的《热处理工艺课程设计》课程，提高学生综合运用所学基本知识和技能的能力。通过课程设计，使学生具有综合运用所学知识和独立进行热处理工艺设计的基本技能，培养学生理论联系实际和分析问题解决问题的能力，同时根据具体零件的性能要求，进行热处理生产工艺设计。

2.2 教学内容和教学方式的改变

为适应教学课时的减少，选择赵乃勤主编的十二五规划教材《材料热处理原理与工艺》代替原来使用的徐洲、赵连城主编的《金属固态相变原理》和夏立芳《金属热处理工艺学》。原有教材教材中热处理工艺内容明显滞后于工业应用,无法体现出最先进的生产技术与手段。在新的教学内容中增加了目前钢厂广泛使用的控制冷却工艺的介绍、基于“离异共析原理”的快速球化退火工艺[2]、淬火分配（QP）工艺的讲授[3]。在原有教材中，主要讲授的是钢的热处理原理与工艺，缺少有色金属的热处理理论和工艺，为拓宽学生的知识面，为此增加部分有色金属铝、镁、钛热处理工艺的讲授，相应的减少理论方面的学时。在原理和工艺的教学过程中，让学生掌握热处理的三个典型过程：加热、保温、冷却，其中重点掌握加热和冷却过程中发生的固态相变原理。教会学生理解并牢记加热过程要结合Fe-Fe3C相图分析不同温度下的相组成，冷却时结合C曲线和CCT曲线分析不同冷却方式冷去后的组织，切记在冷却过程中只有奥氏体会发生向珠光体、贝氏体、马氏体的相变，铁素体和渗碳体在冷却过程中不发生相变。

教学方式上采取启发式和案例式教学。在讲解淬火前后组织和性能不同时，利用酒精灯将钢锯条烧红，然后分别在水中和空气中冷却，并进行折弯。水中冷却的钢锯条折弯时断为两截，而空气中冷却的锯条并未发生断裂现象。让同学们结合组织和性能分析产生两种现象的原因。在讲授热弹性马氏体时，结合热弹性马氏体的发展历史，购置Ni-Ti形状记忆合金，在课堂上演示热弹性马氏体在热水中的形状变化，结合形状记忆合金在卫星天线上的应用，增加同学们的兴趣和学习的积极性。

2.3 加强实践和创新能力

为提高创新能力、增加团队合作能力，指导学生积极申报各级大学生创新创业计划项目（SRTP）。目前已有多个团队成功申请国家级、省级和校级科技创新项目。在指导教师的协助下，完成了项目的研究，发表相关科研论文一篇。通过SRTP的训练，锻炼了同学们的动手能力和团队协作精神，为后续的毕业设计和走上工作岗位奠定了基础。

文章来源：《材料热处理学报》 网址: http://www.clrclxbzz.cn/qikandaodu/2021/0708/700.html