陳煒曄　張樹玲　蔣亮　耿桂宏

摘要：本文對我?！安牧峡茖W(xué)基礎(chǔ)”實驗教學(xué)存在的問題進(jìn)行分析，引入學(xué)科競賽激勵機(jī)制，對實驗內(nèi)容進(jìn)行改革。改革后的實驗教學(xué)體系，能較好地培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，提高了實驗課程教學(xué)的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：材料科學(xué)基礎(chǔ)；實驗教學(xué)；學(xué)科競賽

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）28-0108-02

“材料科學(xué)基礎(chǔ)”是材料類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，內(nèi)容涉及材料的晶體結(jié)構(gòu)與缺陷、形變和再結(jié)晶、相圖等知識，具有概念多、內(nèi)容抽象、學(xué)科知識面寬等特點。該課程的教學(xué)內(nèi)容包括理論和實驗教學(xué)兩部分，其中實驗教學(xué)與學(xué)科結(jié)構(gòu)、課程體系和教學(xué)改革等都有著非常密切的關(guān)系，是課程教學(xué)工作的重要組成部分[1-3]。

材料成型及控制專業(yè)屬于工程性、實踐性非常強(qiáng)的專業(yè)，培養(yǎng)的是具有一定材料科學(xué)、材料加工理論知識和應(yīng)用能力，并能在材料加工領(lǐng)域從事工藝設(shè)計和技術(shù)開發(fā)的高素質(zhì)應(yīng)用型專門人才。因此實驗教學(xué)作為理論聯(lián)系實際的重要環(huán)節(jié)，對于鞏固學(xué)生的基礎(chǔ)理論知識、掌握實驗研究的基本技能、培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)方法開發(fā)高性能新材料、改善和提高傳統(tǒng)材料組織性能、解決實際工程問題等方面具有非常重要的作用[4，5]。

近期，我校全面制訂并開始實施了2014版本科人才培養(yǎng)方案，根據(jù)新版培養(yǎng)方案要求，《材料科學(xué)基礎(chǔ)》成為材料成型及控制工程專業(yè)的專業(yè)核心課程，學(xué)時由64增加至88，授課學(xué)期也從原來的第三學(xué)期轉(zhuǎn)變?yōu)榈谌?、四兩個學(xué)期，也相應(yīng)地設(shè)置了兩個學(xué)期的材料科學(xué)基礎(chǔ)實驗及分布在不同學(xué)期的材料學(xué)綜合實驗，且均為必修課，強(qiáng)調(diào)了實踐教學(xué)在這門專業(yè)核心課中的作用。

一、現(xiàn)狀與問題

目前，我院材料科學(xué)基礎(chǔ)實驗課依附于理論課程，并受到實驗學(xué)時以及條件的限制，導(dǎo)致實驗教學(xué)中存在一些問題：①學(xué)時少、實驗內(nèi)容少；②以驗證性為主，缺少綜合性、開放性和創(chuàng)新性實驗項目；③指導(dǎo)書編寫較為簡單；④教學(xué)方法與手段相對落后。而且隨著新版培養(yǎng)方案的實施，材料科學(xué)基礎(chǔ)的實驗課程也需要做出相應(yīng)調(diào)整。

黨的十八大報告提出“把立德樹人作為教育的根本任務(wù)，培養(yǎng)德智體美全面發(fā)展的社會主義建設(shè)者和接班人”，狠抓教育教學(xué)質(zhì)量，為實現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興培養(yǎng)有能力、有本事的接班人。作為實驗性較強(qiáng)的一個學(xué)科，學(xué)科競賽可以引導(dǎo)學(xué)校在教學(xué)中強(qiáng)化材料類專業(yè)基礎(chǔ)知識、注重培養(yǎng)大學(xué)生的材料專業(yè)基本技能的實踐動手能力，激發(fā)材料類專業(yè)大學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激勵學(xué)生學(xué)習(xí)、掌握材料專業(yè)基本技能的積極性，促進(jìn)對材料類專業(yè)基礎(chǔ)知識和科學(xué)內(nèi)涵的掌握，落實十八大的要求，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

目前，全國范圍內(nèi)的金相大賽包括“全國大學(xué)生金相技能大賽”、“全國高校大學(xué)生金相大賽”和“全國高校大學(xué)生材料綜合技能大賽”。將大賽與實驗教學(xué)改革相結(jié)合，更好地發(fā)揮實驗教學(xué)對理論教學(xué)與實踐能力培養(yǎng)的作用，落實新版培養(yǎng)方案精神，以賽促改，以賽促學(xué)，探索出培養(yǎng)具有實踐能力和創(chuàng)新意識人才的有效途徑，具有重要意義。

二、實驗教學(xué)改革內(nèi)容

課題組圍繞培養(yǎng)實踐動手能力這個重要目標(biāo)，對原有實驗體系進(jìn)行改革，加強(qiáng)學(xué)生的實際應(yīng)用能力的培養(yǎng)，將材料科學(xué)基礎(chǔ)主干專業(yè)知識點與實驗課程設(shè)置配套，并進(jìn)行分層設(shè)計。

1.開設(shè)基本技能實驗，培養(yǎng)學(xué)生材料學(xué)科實驗基本技能。開設(shè)金相顯微技術(shù)基本技能綜合實驗，實驗內(nèi)容包含：①不同金屬材料金相顯微樣品的制備；②光學(xué)金相顯微鏡的成像原理及使用；③偏光顯微鏡原理及其在非金屬夾雜物鑒別中的應(yīng)用；④金相顯微鏡幾種常用觀察方法；⑤金相顯微鏡數(shù)字圖像采集系統(tǒng)應(yīng)用。金相制備技能是材料學(xué)科實驗的基本技能，也是其他實驗的基礎(chǔ)。因此，課題組重點強(qiáng)化了學(xué)生金相制備技能的培養(yǎng)，以學(xué)科競賽為激勵方法，考核金相基本技能。課題組以校級金相大賽的形式對學(xué)生金相基本技能進(jìn)行考核，設(shè)置初賽和復(fù)賽，要求學(xué)生在40分鐘內(nèi)完成金相樣品的磨制、拋光、腐蝕和觀察過程，根據(jù)金相樣品組織形貌進(jìn)行打分，確定比賽成績。比賽全部過程完全按照全國大學(xué)生金相大賽要求，考察學(xué)生金相基本技能的掌握情況。決賽前十名同學(xué)進(jìn)入?yún)⒓尤珖髮W(xué)生金相大賽名單，進(jìn)行練習(xí)，最終確定七名同學(xué)參加全國大賽。

2.優(yōu)化整合實驗內(nèi)容，開設(shè)基礎(chǔ)性實驗。在原有實驗項目的基礎(chǔ)上對實驗項目及其內(nèi)容進(jìn)行擴(kuò)充，補(bǔ)充以下內(nèi)容：晶體結(jié)晶過程及凝固條件對金屬鑄錠組織影響、金屬的塑性變形及再結(jié)晶、金屬平均晶粒度的測定方法、常用金屬材料微觀組織觀察與分析、鹽類結(jié)晶過程及晶體生長形態(tài)的觀察、二元錫鉍合金相圖的繪制、陽極極化曲線的繪制。學(xué)生在掌握金相技能后，獨立制備金屬鑄錠、形變和再結(jié)晶、常見金屬的金相樣品，進(jìn)行組織觀察及硬度測定。通過基本技能培訓(xùn)，學(xué)生能夠系統(tǒng)地掌握材料微觀組織分析觀察基本實驗方法以及常用儀器設(shè)備的操作和維護(hù)，夯實實驗技能基礎(chǔ)。

3.提高“綜合性實驗”比例，加強(qiáng)學(xué)生綜合研究素質(zhì)培養(yǎng)。開設(shè)與該課程知識緊密相關(guān)的若干大型綜合開放性實驗，如“普通碳鋼的制備方法與組織表征”、“金屬材料中微觀缺陷組織分析”、“典型零件熱處理工藝與組織能的研究”等。學(xué)生需獨立完成選題、收集資料、設(shè)計實驗方案、選擇實驗設(shè)備和材料，完成熱處理操作、金相樣品制備、硬度測試，根據(jù)自己的實驗內(nèi)容撰寫實驗報告。

根據(jù)上述基礎(chǔ)性和綜合性實驗成績，推薦優(yōu)秀學(xué)生參加“全國高校大學(xué)生材料綜合技能大賽”。

三、實驗教學(xué)改革的預(yù)期效果

通過上述實驗教學(xué)內(nèi)容改革，重點培養(yǎng)了基本實驗技能，訓(xùn)練學(xué)生獨立設(shè)計實驗方案，開展實驗撰寫報告，體現(xiàn)了學(xué)生的實驗主體地位，調(diào)動了學(xué)生的積極性和主動性。同時，引入學(xué)科競賽的激勵機(jī)制，設(shè)置校級和國家級獎勵，使學(xué)生在實驗中主動嘗試，不僅是材料成型及控制工程本專業(yè)，也吸引了材料科學(xué)與工程、新能源材料與器件專業(yè)的學(xué)生積極參加比賽。課程改革一年多來，已有7名學(xué)生獲得了國家級獎項，受到了學(xué)生的普遍好評。

四、結(jié)束語

“材料科學(xué)基礎(chǔ)實驗”是“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程建設(shè)的有機(jī)組成部分，兩者相輔相成，實驗教學(xué)更是直接影響到學(xué)生專業(yè)實踐動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。經(jīng)過各實驗的學(xué)習(xí)和鍛煉后，學(xué)生掌握基本實驗技能，通過參加校級和國家級金相大賽，加深對實驗技能的理解和掌握，提高實踐動手能力。同時，通過比賽的鍛煉，也提高了學(xué)生的臨場發(fā)揮能力和心理素質(zhì)；感受不同高校同學(xué)的精神狀態(tài)，對我們學(xué)生綜合素質(zhì)的提高也有極大的促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)：

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Abstract：This paper analyzes the problems in the practical teaching of foundation of materials science experimental course. The content has been reformed，which introduced the incentive mechanisms of academic competition. The reformed experimental system fitted well with the feature of course，which will train comprehensive ability of students，and thus improve the teaching quality of experimental course.

Key words：foundation of material science；experimental teaching；academic competition