Web主导下材料工程论文

一、“Web主导下材料工程类

学生自主案例教学法”的含义“Web形式”是指在教学过程中，学生面对的对象不是教师，而是处于Web网络的虚拟仿真环境中，单人或多人合作进行设计成分或生产冶炼，Web网络系统自动记录学生操作的每一个步骤，教师通过前端软件观察学生的操作行为，实时回答他们提出的问题。“自主”是指学生学习的工程案例不是教师事先准备的，而是学生在仿真过程中自己得到的。由于学生掌握的专业知识和能力存在差异，使用的冶炼设备、设置的工艺参数和成分都不尽相同，因此得到的案例也不同，甚至很大一部分是失败的案例。“Web主导下材料工程类学生自主案例教学法”是在教师讲授专业知识的基础上，结合课堂教学内容，有针对性地给学生提供网络虚拟仿真平台，学生在平台内完成成分设计或产品冶炼任务，遇到问题可小组交流，提出改进方案。对典型个案，进行全班讲演，同时教师进行点评。该教学法以“任务”为主线，但不以“任务”的完成与否做为考核标准，提交的结果没有对错好坏之分，产生的结果不重要，结果产生的原因才重要。鼓励学生主动寻找可能出现的失常和事故，并运用所学理论知识去分析、去思考、去解决，强化对理论知识的学习渴望，激发学习的兴趣。

二、“Web主导下材料工程类

学生自主案例教学法”的实施方案在实施前，对实施的过程和步骤进行了认真分析，对实施方案的总体框架和实施具体步骤进行了设计，实施方案如下：第一阶段：规划。制定教学目标，确定实验班级。教材调整，确定讲授重点。以教师为主，包括课堂讲授的安排，讲授重点的确定，以及为学生编写模拟操作指导大纲等。第二阶段：执行。发动学生，明确任务。网络操作，案例设计。在线指导，提高案例质量。以学生为主，教师指导。使学生意识到自己的“工程师”角色，在虚拟仿真环境中动手操作，完成生产任务。教师可通过前端软件实时观察学生的操作行为，回答他们提出的问题并分析模拟结果。学生和老师之间、学生和学生之间在信息窗口通过文本进行交流。不同地点的学生可以组合起来，在同一个模拟模型中分别进行操作。第三阶段：分析和讨论。根据模拟操作记录，全班交流研讨，教师点评。师生结合，互动交流。教师从学生的操作结果中选取典型案例，让学生制作讲演课件，给全班同学分析自己的成功与失败经验，教师在交流中给予适时的点评，并进行成绩评定。第四阶段：总结。遴选优秀操作记录，编写示范案例。对学生的优秀设计案例进行整理归纳，为教师进行课62教学新思维堂多媒体教学时使用，也可作为学生课外预习、复习、自学的电子版的立体化教材。

三、个案举例

钢铁大学网站提供了钢铁应用、钢铁设计及冶炼等仿真模块，包括了现代钢铁生产的主要工序，可以为材料工程，尤其是金属材料工程专业大多数专业课程教学所采用。如在金属学材料学课程教学中，布置了一个生产任务：现收到一客户订单，要为一座海洋平台生产一种易焊接的高强度厚钢板，钢种的成份和工艺路线由生产方来确定。订单要求生产9000t的高强度厚板，钢板对机械性能的要求为：屈服强度，LYS＞375Mpa；抗拉强度，530Mpa＜UTS＜620Mpa；54J夏比冲击转变温度，ITT＜-40℃；屈强比LYS/UTS＜0.82。使用网站中关于海洋平台用中厚板钢的设计模块进行仿真。【学生自主案例】钢种成分的设计在工艺路线为50mm钢板中度控轧、25mm钢板轻度控轧、90mm钢板中度控轧的情况下，经过调试发现Cr、Mo、Ni、V可以不参与设计考虑范围，C、Si、Mn在一定的含量内变化，主要调节Cu、Al、N、Nb元素的含量改变钢材的力学性能，得到了满足客户性能要求的3种不同钢种。从而使基体强度提高，以及固溶体与运动位错间的相互作用，阻碍了位错的运动，从而使钢种强度提高；2号钢种N、Nb、Al含量较高，主要强化机理是：N与Te形成间隙固溶体，起到固溶强化；在钢中加入的Nb，Nb元素能形成碳的化合物、氮的化合物或碳氮化合物，在轧制或轧后冷却中沉淀析出，起到第二相沉淀作用；同时，N与Al、Nb形成氮化合物或碳氮化合物，能钉扎晶界，阻碍晶粒长大，起到细晶强化。3号钢种的设计是在2号基础上调试Al元素的含量，3号钢种Al含量较低。

四、总结

“Web主导下材料工程类学生自主案例教学法”是从新时期生产企业对适应现代材料行业发展、具有创新能力和国际竞争力的工程人才需求出发，分析教学薄弱环节，采用新的教学模式，使材料工程学科的课程教学达到既能传授知识、又能提高能力的“双赢”目标。该教学法使学生成为教学活动的主体，形成了学生自主学习、合作学习、研究性学习和探索性学习的开放型学习氛围。所进行的“Web主导下材料工程类学生自主案例教学法”的改革，仅仅是一种探索性的尝试，还需要不断改进和完善，以使之真正成为有利于学生成长和发展的新的教育教学模式。

作者：贾涓熊玮宋新莉单位：武汉科技大学材料与冶金学院