王玉峰　張慧敏　王權(quán)　吳忠旺

摘 要 在金屬材料專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中采用顯微數(shù)碼互動教學(xué)方式，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)了學(xué)生鑒別材料金相組織的能力和學(xué)習(xí)趣味性，鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

關(guān)鍵詞 顯微數(shù)碼 互動教學(xué) 師生互動 實(shí)驗(yàn)改革

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2017.12.045

The Influence of Micro - digital Interactive Teaching on the

Basic Experiment of Metal Materials

WANG Yufeng， ZHANG Huimin， WANG Quan， WU Zhongwang

（Inner Mongolia University of Science and Technology， College of Material and Metallurgy，

Baotou， Inner Mongolia 014010）

Abstract In the basic experiment of metal materials， the use of micro-digital interactive teaching methods to improve the enthusiasm of students to enhance the ability of students to identify the organization of materials and learning interest， the ability of students to cultivate innovative thinking.

Keywords micro-digital interactive teaching； interaction between teachers and students； experiment reform

金屬材料專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)是一門知識面廣泛的課程，包括材料科學(xué)基礎(chǔ)課程、固態(tài)相變課程的理論內(nèi)容，從金屬凝固過程到熱處理后組織及性能，內(nèi)容涉及物理、化學(xué)等跨學(xué)科知識。該課程實(shí)踐性較強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生獨(dú)立操作設(shè)備完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)幫助鞏固理論知識，形象地認(rèn)知各種材料的組織特征。如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，在有限的學(xué)習(xí)時(shí)間內(nèi)掌握更多的內(nèi)容成為課程探索要點(diǎn)，在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，大部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目仍采用傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，這種教學(xué)方法嚴(yán)重影響學(xué)生觀察能力、創(chuàng)造能力和綜合分析能力的培養(yǎng)和發(fā)展。

1 傳統(tǒng)專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)法存在的弊端

（1）聽課時(shí)間多，操作時(shí)間少，不利于學(xué)生動手能力的培養(yǎng)。傳統(tǒng)的專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師先講授組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及原理，在課上講得非常細(xì)致，花費(fèi)的時(shí)間較多，學(xué)生動手做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間減少，在講課時(shí)學(xué)生一心想動手做實(shí)驗(yàn)，不能專心聽講，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)課效果不理想。

（2）實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，實(shí)驗(yàn)過程中教師先講解組織結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)，然后學(xué)生每人一組使用顯微鏡觀察標(biāo)準(zhǔn)金相試樣，再與教師講授的內(nèi)容進(jìn)行對比驗(yàn)證，達(dá)到認(rèn)知和熟悉金相組織特點(diǎn)的目的，實(shí)驗(yàn)過程中指導(dǎo)教師通過巡視的方式掌控實(shí)驗(yàn)的進(jìn)程。該教學(xué)方法學(xué)生與指導(dǎo)教師互動較少，教師只是在巡視過程中發(fā)現(xiàn)問題對學(xué)生進(jìn)行個(gè)別指導(dǎo)，且學(xué)生之間的互動也較少，一般是周圍的幾個(gè)同學(xué)相互探討，更多是獨(dú)自進(jìn)行組織觀察。不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)課與理論課相結(jié)合，教材中的很多理論性知識應(yīng)該通過典型實(shí)驗(yàn)總結(jié)得出，卻直接以定論的形式出現(xiàn)，這就不利于發(fā)展學(xué)生的思維和培養(yǎng)其研究問題的能力。因此新的教學(xué)模式和設(shè)備就應(yīng)運(yùn)而生。

2 顯微數(shù)碼互動教學(xué)系統(tǒng)的特點(diǎn)

顯微數(shù)碼互動教學(xué)系統(tǒng)由金相顯微鏡系統(tǒng)、數(shù)碼互動教學(xué)圖像系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)組成，是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的一種新型網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)設(shè)施，該系統(tǒng)將學(xué)生顯微鏡、教師顯微鏡分別與計(jì)算機(jī)相連，并將教師計(jì)算機(jī)與數(shù)碼投影儀相連，實(shí)現(xiàn)師生之間有限互動。[1]該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

（1）一對多系統(tǒng)：由1臺連接顯微鏡的教師用服務(wù)器和40臺學(xué)生用顯微鏡及計(jì)算機(jī)組成，教師用服務(wù)器可看到任意一位學(xué)生計(jì)算機(jī)顯示的金相組織，任意學(xué)生可以通過計(jì)算機(jī)聯(lián)系教師服務(wù)器。[2]

（2）集中討論系統(tǒng)：教師用的服務(wù)器連接投影儀，屏幕上可同時(shí)顯示16位學(xué)生正在觀察的金相組織，采用換屏的方式實(shí)時(shí)顯示40位學(xué)生的實(shí)驗(yàn)效果，并可放大任意一位學(xué)生正在觀察的金相組織，可隨時(shí)進(jìn)行集體學(xué)習(xí)討論。

（3）學(xué)生互動系統(tǒng)：學(xué)生用的每一臺顯微鏡均有獨(dú)立計(jì)算機(jī)連接，觀察的金相組織可在計(jì)算機(jī)的顯示屏上展示，學(xué)生之間可以相互交流，找出組織特點(diǎn)。提高學(xué)生對金相組織的識別能力。

（4）師生互動系統(tǒng)：學(xué)生計(jì)算機(jī)可呼叫教師的服務(wù)器，及時(shí)向教師提問并溝通交流，減少了教師來回巡視的工作量，提高了教師的工作效率。

（5）安裝金相圖像分析軟件：該軟件可以測量面積、周長、形狀因子、等效直徑、最小直徑、最大直徑等幾十種形態(tài)參數(shù)，可以按照指定倍率，實(shí)時(shí)顯示動態(tài)圖像，可以用標(biāo)準(zhǔn)圖譜直接與屏幕上的金相組織進(jìn)行對比評級。

顯微數(shù)碼互動教學(xué)采用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的方式，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容展示在學(xué)生的計(jì)算機(jī)屏幕上，學(xué)生能夠更清晰地觀察到組織細(xì)節(jié)，調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和學(xué)習(xí)興趣，采用師生互動、學(xué)生之間的互動，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

3 顯微數(shù)碼互動教學(xué)的應(yīng)用

內(nèi)蒙古科技大學(xué)在金屬材料專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課中使用了顯微數(shù)碼互動教學(xué)方法，取得了良好的實(shí)驗(yàn)效果。在奧氏體晶粒度測定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，實(shí)驗(yàn)室提供幾種指定的鋼種，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)材料成分的特點(diǎn)，制定奧氏體晶粒的顯示方法工藝并撰寫預(yù)習(xí)報(bào)告，指導(dǎo)教師審核通過后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過程中指導(dǎo)教師簡要介紹實(shí)驗(yàn)操作要領(lǐng)及注意事項(xiàng)，學(xué)生領(lǐng)取實(shí)驗(yàn)室熱處理后的試樣，進(jìn)行金相樣品的初磨、細(xì)制，拋光、腐蝕及顯微鏡觀察。在前期金相樣品制備過程指導(dǎo)教師隨時(shí)巡視指導(dǎo)，及時(shí)糾正違反操作規(guī)程的試驗(yàn)方法，安全地完成樣品制備過程。隨后來到互動教室進(jìn)行奧氏體晶粒度的測定，采用兩種測試方法：與標(biāo)準(zhǔn)圖譜比較的對比法和定量金相法。在測試過程中首先調(diào)出金相軟件中的標(biāo)準(zhǔn)晶粒級別圖，在計(jì)算機(jī)顯示器上與學(xué)生磨出的樣品進(jìn)行比對，找出試樣的晶粒級別；然后利用金相軟件中的線段測量功能數(shù)出一定長度線段所截得晶粒個(gè)數(shù)，計(jì)算晶粒級別。學(xué)生在測量的過程中教師通過服務(wù)器實(shí)時(shí)觀察每位學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)指導(dǎo)糾正。學(xué)生在測量完自己的樣品后與其它工藝試樣的學(xué)生相互交流，共同探討測試奧氏體晶粒度的體會。發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)與教師服務(wù)器聯(lián)系，教師將該學(xué)生的問題圖像投影到教室的大屏幕上，與全班同學(xué)共同探討，加深知識的理解。endprint

4 教學(xué)效果

顯微數(shù)碼互動教學(xué)是一種活躍的、互動的教學(xué)方式，學(xué)生非常認(rèn)同顯微數(shù)碼互動教學(xué)的方式，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中互動的平臺給教師與學(xué)生、學(xué)生之間的溝通創(chuàng)造了條件，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的趣味性。學(xué)生對金屬材料的組織鑒別能力有了大幅度的提高，并擴(kuò)展了學(xué)生的知識量。相互溝通、共同探討的學(xué)習(xí)方式拓展了學(xué)生的思路，鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

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