智能制造工程学院logo

哈尔滨华德学院《金属学与热处理》课堂焕新!让金属学知识 “活” 起来
时间:2026-07-11

《金属学与热处理》作为焊接技术与工程、材料成型等专业的核心基础课,知识点兼具理论抽象性和工程实践性:一方面,晶体结构、相变原理、扩散机制等内容微观抽象,学生很难通过单纯的课堂讲授建立直观认知;另一方面,铁碳相图、热处理工艺、组织性能调控等知识点又是后续焊接工艺、材料性能分析等专业课程的核心基础,一旦基础不牢,后续专业学习会出现明显的知识断层。传统讲授模式下,学生往往靠死记硬背应付考试,知识应用能力薄弱,SC教学法的互动性、实践性特征恰好能匹配这门课程的教学痛点,实现知识传授和能力培养的双重目标。

SC教学法在课程中的应用贯穿课前、课中、课后全流程,每个环节都以学生的参与和反馈为核心调整教学节奏:

课前阶段,教师不再直接给学生发送课件,而是提前3天发布针对当次课程的引导问题包,比如讲解“铁碳合金相变”内容时,问题包会包含“为什么含碳量相同的钢材,冷却速度不同硬度会有明显差异?”“生活中哪些场景用到了铁碳合金的相变特性?”等贴近实际的问题,同时配套3-5个5-10分钟的微观结构仿真小视频、工厂热处理实操片段,要求学生提前预习并提交2-3个自己的疑问,教师根据学生的预习疑问调整课堂讲授的重点,对普遍掌握较好的知识点只做简单梳理,集中时间解决共性困惑。

课中阶段,45分钟的课堂被拆分为3个模块:前10分钟用于答疑,针对学生预习中提出的疑问做针对性讲解;中间25分钟采用小组探究模式,比如讲解“钢的热处理工艺”时,给每个小组分配不同的场景任务——“汽车齿轮的热处理工艺选择”“不锈钢餐具的热处理方案设计”,小组需要结合课前预习的知识讨论工艺参数,再派代表上台分享思路,其他小组可以提出质疑,教师在过程中只做引导,不对结论做直接对错判定,最后结合各组的思路梳理知识点逻辑;最后10分钟用于当堂检测,通过3-5道选择、简答题检验学生的知识点掌握情况,正确率低于70%的知识点课后再做补充讲解。传统课堂上提问,学生都低头怕被点到,就算回答也只会照着教材念,怕说错扣分。SC教学法的研讨环节不设“标准答案”,只要逻辑自洽就能得高分,比如有小组在设计“压力容器热处理工艺”时,没有选教材推荐的炉内整体热处理,而是提出用局部感应热处理降低成本,虽然忽略了压力容器的应力均匀性要求,但教师还是肯定了他们的成本控制思路,再引导他们补充适用场景的约束条件。后来课堂上甚至出现了不同小组为了一个工艺参数的选择争论10分钟的情况,学生不再把“答错”当成负担,反而会主动找资料支撑自己的观点。       

课后阶段,除了常规的习题作业,还会设置分层实践任务:基础层要求学生结合生活观察,找一个用到热处理的日常物品并分析其工艺逻辑;提升层则开放学校的材料实验室,鼓励有兴趣的学生自主设计小型热处理实验,验证课上学到的规律,比如对比不同回火温度下1Cr13不锈钢的硬度变化,实验报告可以替代平时作业成绩。学生作为知识接收端产生了一系列的具象变化

1. 知识点理解从“死记硬背”到“关联具象”

传统模式下,学生记铁碳相图的相区、温度线全靠顺口溜,甚至有人把相图打印出来贴在宿舍墙上反复背,但抽查发现有近40%的学生分不清“共析反应”和“共晶反应”的适用场景。SC教学法实施后,学生在讨论“汽车弹簧钢热处理”的任务时,会主动把“回火屈氏体的组织特征”和弹簧的“高弹性、抗疲劳”需求绑定,有学生甚至自己做了对比实验:把同样的45钢分别做淬火+低温回火、淬火+中温回火,用老虎钳掰断感受韧性差异,最后总结的笔记里没有生硬的定义,全是“低温回火硬但脆,适合做刀具;中温回火弹而韧,适合做弹簧”这类自己归纳的规律,知识点混淆率比传统阶段下降了68%。

2. 问题思考从“被动接收”到“主动延伸”

传统阶段的课后答疑,学生问的基本都是“这个知识点考不考”“作业题的答案是什么”这类应试导向的问题。SC教学法实施后,学生的提问方向完全转向应用:有人问“家里的旧菜刀淬火后硬度变高,但很容易崩口,怎么调整回火温度?”有人在做焊接接头热处理实验时发现按照教材参数处理后硬度始终不达标,主动查了焊接热影响区的组织演变文献,提出“因为焊接过程已经有一次淬火效应,后续热处理的保温时间可以缩短15%”的优化思路,甚至有3名学生发现教材里关于高碳钢淬透性的表述和实际实验结果有出入,主动找教师讨论边界条件的差异。

3. 小组协作从“搭便车”到“权责清晰”

传统的小组作业基本是“1个人做,3个人署名”,大部分学生处于划水状态。SC教学法的研讨任务设置了明确的分工角色:每个小组有“资料收集员”负责查工艺参数、“逻辑梳理员”负责推导组织变化过程、“成果展示员”负责上台讲解,每次任务的角色轮换,最终成绩由方案合理性、展示逻辑、质疑应对三个部分共同评分。原本成绩靠后的学生,有的对实操感兴趣,会主动承担实验验证的工作;有的擅长PPT制作,负责成果展示,每个人都能找到自己的参与点。没有再出现全部内容由单一学生完成的情况。SC教学法助力学生在专业相关比赛中斩获佳绩。      

随着SC教学法在课程中的应用,贯穿了课前、课中、课后全流程,每个环节都以学生的参与和反馈为核心调整教学节奏,不仅使知识点理解从“死记硬背”到“关联具象”,而且问题思考从“被动接收”到“主动延伸”, 更加增强了小组协作从“搭便车”到“权责清晰”的发展,相信在之后的教学中,随着SC教学法的逐步改进,对学生的学习成效会越发显著。