蔣亮 劉貴群 李吉林 秦春 侯俊峰 李涌泉

摘要：在材料科學(xué)與工程學(xué)院材料成型及控制工程專業(yè)培養(yǎng)方案修訂之際，為了進(jìn)一步增強(qiáng)本專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生具備將理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)技能相結(jié)合以解決實(shí)際問題的能力，從而適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)對(duì)材料成型專業(yè)學(xué)生的需求，本文對(duì)《金屬材料及熱處理實(shí)驗(yàn)》進(jìn)行了教學(xué)改革，由原有的“驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)”向“綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”進(jìn)行轉(zhuǎn)變。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型人才;金屬材料及熱處理;綜合性實(shí)驗(yàn);課程建設(shè)

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2019）20-0277-02

一、引言

隨著應(yīng)用型人才培養(yǎng)的教學(xué)理念不斷深化發(fā)展，各個(gè)高校都進(jìn)一步加強(qiáng)了對(duì)實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐課程的重視程度，實(shí)驗(yàn)課程的主要作用是幫助學(xué)生加深對(duì)理論課程的理解，因此大多數(shù)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程是對(duì)課本上已有的知識(shí)進(jìn)行重復(fù)性驗(yàn)證。在此類實(shí)驗(yàn)課程的授課過程中，由老師決定實(shí)驗(yàn)方案，再由學(xué)生“劇本式”地完成后續(xù)的實(shí)驗(yàn)工作，甚至在涉及一些大型儀器或精密儀器時(shí)，老師會(huì)完成全部的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手內(nèi)容，而學(xué)生只作為旁觀者參與實(shí)驗(yàn)。由此，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中學(xué)生都處于被動(dòng)接受的位置，而本應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)激發(fā)的學(xué)生的學(xué)習(xí)能動(dòng)性和主觀創(chuàng)新性完全得不到發(fā)揮。實(shí)際上，實(shí)驗(yàn)教學(xué)不應(yīng)從屬于理論教學(xué)，二者之間應(yīng)該是辯證統(tǒng)一關(guān)系。實(shí)驗(yàn)教學(xué)相對(duì)于理論教學(xué)更具有真實(shí)性、綜合性和直觀性，對(duì)于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力更加有益，對(duì)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，理論知識(shí)運(yùn)用能力和研究創(chuàng)新能力更具有不可取代的作用。由此可見，專業(yè)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革在應(yīng)用型人才培養(yǎng)過程中勢(shì)在必行[1，2]。

二、應(yīng)用型人才培養(yǎng)的指導(dǎo)思想

隨著本科教學(xué)過程中大學(xué)生創(chuàng)新培養(yǎng)和綜合素質(zhì)提高的人才培養(yǎng)模式需要，金屬材料及熱處理課程傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)階段社會(huì)發(fā)展的人才需求。過去的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目盡管具有部分設(shè)計(jì)性理念，然而已經(jīng)難以滿足高素質(zhì)綜合人才培養(yǎng)的現(xiàn)實(shí)需要。為了適應(yīng)社會(huì)對(duì)成型專業(yè)的人才培養(yǎng)需求，使學(xué)生能夠合理運(yùn)用課本所學(xué)的理論知識(shí)并結(jié)合已有實(shí)驗(yàn)技能解決現(xiàn)實(shí)所遇到的實(shí)際問題，在培養(yǎng)方案調(diào)整過程中，通過修改教學(xué)大綱和重新制定實(shí)驗(yàn)講義，將原有的驗(yàn)證性金屬材料及熱處理實(shí)驗(yàn)變革為金屬材料及熱處理設(shè)計(jì)-實(shí)驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)。修改后的實(shí)驗(yàn)課程更注重學(xué)生的創(chuàng)新性、自主學(xué)習(xí)性、團(tuán)隊(duì)寫作能力和實(shí)際動(dòng)手能力。通過該課程的學(xué)習(xí)能夠促進(jìn)理論教學(xué)效果，有助于學(xué)生將理論課程與實(shí)際相結(jié)合，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和動(dòng)手能力。

三、教學(xué)目標(biāo)

結(jié)合本專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)以及應(yīng)用型人才培養(yǎng)的指導(dǎo)思想，新的《金屬材料及熱處理實(shí)驗(yàn)》應(yīng)實(shí)現(xiàn)以下教學(xué)目標(biāo)：（1）掌握通過熱處理方式改善合金鋼性能的方法;（2）學(xué)習(xí)材料研究的基本思路;（3）培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)理論知識(shí)綜合運(yùn)用于實(shí)踐中的能力。

四、教學(xué)模式

新的“金屬材料及熱處理實(shí)驗(yàn)”使學(xué)生能夠結(jié)合所學(xué)材料學(xué)相關(guān)知識(shí)和熱處理常識(shí)進(jìn)行常用材料的熱處理工藝設(shè)計(jì)，并參照自己制定的實(shí)驗(yàn)獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)所需的各項(xiàng)實(shí)際操作，完成熱處理工藝，并對(duì)熱處理后試樣進(jìn)行金相制備和顯微組織觀察分析，以及熱處理后試樣的力學(xué)性能檢測(cè)。在試驗(yàn)后對(duì)所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析與討論，描述熱處理工藝與所選材料的組織性能之間的聯(lián)系，并通過本課程的教學(xué)答辯。通過以上教學(xué)模式能夠較好地將課本所學(xué)理論知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐工作中，在未來工作中遇到材料學(xué)相關(guān)問題也具備了分析和解決問題的能力。

1.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。當(dāng)學(xué)生已經(jīng)修完材料科學(xué)基礎(chǔ)、金屬材料學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)和材料物理性能等課程，并在金屬材料及熱處理課程學(xué)習(xí)過半的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，為學(xué)生下達(dá)實(shí)驗(yàn)任務(wù)。要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，在常用材料（20鋼、35鋼、45鋼、T8鋼、球墨鑄鐵和灰鑄鐵等）中任意選擇一種，通過查閱文獻(xiàn)和熱處理手冊(cè)，在小組討論后制定實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)方案應(yīng)包含常用材料介紹、熱處理工藝的合理選擇，以及性能檢測(cè)和顯微組織分析的實(shí)驗(yàn)方法，實(shí)驗(yàn)方案經(jīng)任課教師審核通過后，即可準(zhǔn)備實(shí)施。

2.實(shí)施實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)以小組形式完成，每組包含四到五名同學(xué)并推舉一名組長(zhǎng)。每組成員在實(shí)驗(yàn)前應(yīng)熟知本課程核心內(nèi)容，掌握常規(guī)熱處理工藝并能夠以熱處理原理作為指導(dǎo)，能夠操作常規(guī)力學(xué)性能檢測(cè)設(shè)備，如硬度計(jì)、萬能材料試驗(yàn)機(jī)、沖擊韌性試驗(yàn)機(jī)等。在本實(shí)驗(yàn)開放的兩周時(shí)間內(nèi)，實(shí)驗(yàn)室全天對(duì)學(xué)生開放，學(xué)生可以自由選擇實(shí)驗(yàn)時(shí)間，在實(shí)驗(yàn)前首先由實(shí)驗(yàn)老師進(jìn)行基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，后續(xù)實(shí)驗(yàn)由學(xué)生自主完成。大型設(shè)備（如萬能材料試驗(yàn)機(jī)）在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過程中需有老師陪同。每小組學(xué)生在完成全部實(shí)驗(yàn)后，需完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)報(bào)告中應(yīng)包含實(shí)驗(yàn)結(jié)果及相應(yīng)的原理分析，并針對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果制作PPT準(zhǔn)備后續(xù)答辯。指導(dǎo)教師組成評(píng)審小組，通過評(píng)審小組共同評(píng)議，選拔金相制備和熱處理操作技能優(yōu)秀的學(xué)生參加同類型國(guó)家級(jí)學(xué)科競(jìng)賽;針對(duì)實(shí)驗(yàn)過程完成出色的小組，對(duì)其實(shí)驗(yàn)過程錄制示范性教學(xué)視頻，并選取完成較好的實(shí)驗(yàn)報(bào)告和金相照片裝訂成冊(cè)，作為示范性教學(xué)材料。

金屬材料及熱處理設(shè)計(jì)綜合性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)過程如圖1所示。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程包含了金屬材料及熱處理課程的理論知識(shí)以及金屬材料及熱處理的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，其中包括熱處理工藝操作、金相制備、顯微組織觀察和力學(xué)性能檢測(cè)等。通過該實(shí)驗(yàn)?zāi)茌^好地培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識(shí)于實(shí)際實(shí)踐過程中的能力，同時(shí)又能培養(yǎng)學(xué)生較好的創(chuàng)新實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

五、實(shí)施效果

經(jīng)改革后的“金屬材料及熱處理實(shí)驗(yàn)”選拔推薦學(xué)生參加國(guó)家級(jí)學(xué)科競(jìng)賽，僅在2014—2015年本方案實(shí)施的兩年中，材料科學(xué)與材料成型專業(yè)學(xué)生在2014年“蔡司杯”第三屆全國(guó)大學(xué)生金相技能大賽中獲得一、二、三等獎(jiǎng)各一項(xiàng)，在2015年“蔡司金相學(xué)會(huì)杯”全國(guó)高校大學(xué)生金相大賽中獲得二等獎(jiǎng)一項(xiàng)，三等獎(jiǎng)兩項(xiàng)，在2015年“蔡司金相學(xué)會(huì)杯”全國(guó)高校大學(xué)生熱處理技能大賽中獲得二等獎(jiǎng)一項(xiàng)，在2015年“永冠杯”第六屆中國(guó)大學(xué)生鑄造工藝設(shè)計(jì)大賽獲得優(yōu)秀獎(jiǎng)一項(xiàng)，相關(guān)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師獲得國(guó)家級(jí)優(yōu)秀指導(dǎo)教師十余次。

六、結(jié)語

教學(xué)改革后的“金屬材料及熱處理實(shí)驗(yàn)”自2014年面向材料學(xué)院材料科學(xué)與工程專業(yè)和材料成型及控制工程專業(yè)本科生開設(shè)以來，受到了學(xué)生的廣泛歡迎和一致好評(píng)。學(xué)生自發(fā)性地在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中談?wù)撛诒菊n程中的實(shí)驗(yàn)體會(huì)，通過本實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)，能夠提高學(xué)生查閱文獻(xiàn)資料的能力、自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)際動(dòng)手能力，能夠使得學(xué)生們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)合理解決實(shí)際問題。通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生普遍意識(shí)到金屬材料及熱處理課程講授內(nèi)容與實(shí)際生產(chǎn)息息相關(guān)，今后學(xué)習(xí)與工作相輔相成，從而學(xué)習(xí)積極性大大提高。

參考文獻(xiàn)：

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[2]曹忠亮，王云鵬，胡清明，張宏斌，郭建華.基于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目的大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)研究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2018，（08）：23-26.