《合金固態(tài)相變》課程實(shí)踐教學(xué)體系改革與實(shí)踐

實(shí)踐教學(xué)是金屬材料專業(yè)教育中非常重要的環(huán)節(jié)，為了適應(yīng)新時期對材料科學(xué)與工程專業(yè)人才綜合能力培養(yǎng)的迫切需要，重點(diǎn)介紹了《合金固態(tài)相變》課程實(shí)踐教學(xué)中的一系列改革與實(shí)踐，對金屬材料及相關(guān)專業(yè)課程的實(shí)踐教學(xué)改革具有明顯的借鑒意義。

合金固態(tài)相變實(shí)踐教學(xué)改革實(shí)踐教學(xué)體系工程實(shí)踐一、引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人才培養(yǎng)的需要，合金固態(tài)相變課程在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)形式上發(fā)生了較大變化，但是它在金屬材料專業(yè)本科課程體系中，始終占有非常重要的地位。實(shí)踐證明，本課程對培養(yǎng)學(xué)生的研究能力，特別是對學(xué)生利用專業(yè)理論解決工程實(shí)際問題和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)上，起到了極為重要的作用。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是最直接、最活躍的素質(zhì)教育環(huán)節(jié)，也是實(shí)施全面素質(zhì)教育的關(guān)鍵。為此，合金固態(tài)相變課程除了在課堂教學(xué)中加強(qiáng)教學(xué)改革，培養(yǎng)創(chuàng)新精神以外，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)以及課余學(xué)習(xí)等實(shí)踐環(huán)節(jié)中，采用先進(jìn)教學(xué)方法及手段，提升和培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力與綜合素質(zhì)同樣重要。為此，本課程打破傳統(tǒng)模式，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)采用多層次實(shí)踐教學(xué)模式，全方位培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力。經(jīng)過幾年的改革與實(shí)踐，收到良好的效果。

二、實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建

《合金固態(tài)相變》課程屬于專業(yè)方向基礎(chǔ)課，處于專業(yè)基礎(chǔ)課（專業(yè)基礎(chǔ)教育）和專業(yè)工程類課程之間，兼有“基礎(chǔ)課程知識深化，專業(yè)工程教學(xué)啟蒙”的雙重任務(wù)，對學(xué)生從事專業(yè)科學(xué)研究和相關(guān)工程工作都是極其重要的。根據(jù)該課程在本科生培養(yǎng)計劃中的定位及其職責(zé)，確定了“基礎(chǔ)深化、工程啟蒙、能力培養(yǎng)、實(shí)踐創(chuàng)新”的課程目標(biāo)。與課程目標(biāo)相對應(yīng)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主導(dǎo)思想是“加強(qiáng)理論基礎(chǔ)，結(jié)合工程應(yīng)用，能力與創(chuàng)新相促進(jìn)”。為實(shí)現(xiàn)這一主導(dǎo)思想，實(shí)踐教學(xué)采取獨(dú)立設(shè)課、分層次模塊化設(shè)計、校內(nèi)與校外相結(jié)合等多種方式，建立一個完整的實(shí)踐教學(xué)體系。這一體系的模塊與功能分別為：

1.基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。分為必做和必修選作基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，其中必做基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與課程重要知識點(diǎn)密切相關(guān)。通過基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)深入認(rèn)識金屬合金材料的相變現(xiàn)象和相變過程，掌握相變的分析方法，理解相變過程熱力學(xué)和動力學(xué)基本理論，具備分析和研究固態(tài)相變的基本技能；必修選做實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大都涉及多個知識點(diǎn)的綜合。通過這部分基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生能夠把各個知識點(diǎn)關(guān)聯(lián)起來認(rèn)識和學(xué)習(xí)，重在掌握知識點(diǎn)的綜合應(yīng)用能力。

2.綜合型創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。為必修選做實(shí)驗(yàn)，分為理論實(shí)驗(yàn)和工程實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可根據(jù)自己的興趣進(jìn)行選做。該類實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用基礎(chǔ)理論、基本技能分析問題和解決問題的能力，同時強(qiáng)調(diào)學(xué)生發(fā)揮自身的主觀能動性，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

3.工程應(yīng)用實(shí)踐。為必修選做實(shí)驗(yàn)，該類實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要結(jié)合天津市經(jīng)濟(jì)發(fā)展，根據(jù)企業(yè)需求，解決工程實(shí)際問題，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生工程意識和工程能力。

在進(jìn)行開設(shè)可行性分析后，綜合及工程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可根據(jù)金屬材料及技術(shù)的發(fā)展酌情進(jìn)行更新。

三、實(shí)踐教學(xué)組織過程及考核體系改革

我們始終堅持實(shí)驗(yàn)應(yīng)為教學(xué)服務(wù)，重在能力培養(yǎng)的原則。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排上，《合金固態(tài)相變》實(shí)踐教學(xué)獨(dú)立于課程教學(xué)，與《金屬學(xué)實(shí)驗(yàn)》共同形成專業(yè)方向?qū)嶒?yàn)?zāi)K，單獨(dú)開設(shè)，主講教師、助課教師和實(shí)驗(yàn)教師一起指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并堅持實(shí)驗(yàn)室開放，以學(xué)生為主體進(jìn)行自主性設(shè)計的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ健?/p>

針對不同層次的實(shí)驗(yàn)，采取不同的組織方法和實(shí)踐教學(xué)方法：

如必修基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)“熱分析法測定相變點(diǎn)及相變過程”，知識點(diǎn)來源于相變動力學(xué)。該實(shí)驗(yàn)由主講教師和實(shí)驗(yàn)老師共同指導(dǎo)。通過該實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可掌握研究相變過程的基本方法-熱分析法，并從實(shí)驗(yàn)中了解相變基本過程，為其它相變研究打下初步基礎(chǔ)。

如選修基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)“焊接熱影響區(qū)的顯微組織分析”，考察溫度梯度變化對金屬材料組織的影響以及不同冷卻速度下產(chǎn)物的組織，該實(shí)驗(yàn)由主講教師、助課講師和實(shí)驗(yàn)教師一起指導(dǎo)，旨在培養(yǎng)學(xué)生綜合多個章節(jié)的知識點(diǎn)系統(tǒng)進(jìn)行分析的能力。

對綜合設(shè)計實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來源廣泛，有的來自工程實(shí)際，有些則是根據(jù)課程教學(xué)目標(biāo)而設(shè)計的。如“改錐質(zhì)量問題的分析及改進(jìn)”實(shí)驗(yàn)的設(shè)計來源是不同質(zhì)量的改錐發(fā)生磨損甚至斷裂的程度不同，目的是使學(xué)生能夠掌握解決實(shí)際問題的思路和方法。在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生通過對改錐發(fā)生破壞的部位進(jìn)行觀察，收集信息，獨(dú)立制定實(shí)驗(yàn)方案，經(jīng)老師指導(dǎo)后，自己進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與整理，結(jié)合課程所學(xué)知識，判斷改錐失效的原因，并給出改進(jìn)建議。

對工程應(yīng)用實(shí)踐，題目均來自企業(yè)生產(chǎn)一線，有些還是企業(yè)生產(chǎn)過程中迫切需要解決的問題。如“鋼套熱處理不當(dāng)?shù)氖Х治觥睂?shí)驗(yàn)取自天津鋼管公司。鋼套經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后出廠，在油田井下使用兩年后端部出現(xiàn)裂紋。在教師及企業(yè)工程師的共同指導(dǎo)下，學(xué)生通過微觀分析及熱處理實(shí)驗(yàn)查明原因，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，旨在培養(yǎng)學(xué)生解決工程實(shí)際問題的能力。

在考核方法的改革中，結(jié)合實(shí)踐過程特點(diǎn)，提出靜態(tài)與動態(tài)結(jié)合的評價體系。其中靜態(tài)評價是指學(xué)生對整個實(shí)驗(yàn)過程中涉及的知識點(diǎn)掌握情況的評價，學(xué)生一般以書面報告的形式進(jìn)行提交，重在了解學(xué)生對知識點(diǎn)的理解和認(rèn)知程度，動態(tài)評價是指對學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作過程的評價，旨在激勵學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程勤動腦勤動手，注重主觀分析和現(xiàn)場操作。只有將兩種評價方式緊密結(jié)合，才能使實(shí)踐教學(xué)評價更客觀、更合理，從而對學(xué)生綜合能力的提升起到積極的推動作用。

四、實(shí)施效果

經(jīng)過基礎(chǔ)、綜合和設(shè)計多層次實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，學(xué)生具備了扎實(shí)的實(shí)驗(yàn)功底和較強(qiáng)綜合分析和解決問題的能力，為后續(xù)課程學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計和工作打下了堅實(shí)基礎(chǔ)。每年在畢業(yè)學(xué)生座談和企業(yè)校友調(diào)研時，他們都充分肯定綜合型設(shè)計型實(shí)驗(yàn)對其發(fā)展所起的重要作用?；A(chǔ)性和綜合性實(shí)驗(yàn)充分考慮了學(xué)生的興趣取向，對激發(fā)學(xué)生科研和工程興趣起到了關(guān)鍵作用，吸引了一批優(yōu)秀學(xué)生進(jìn)入到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行科研或工程研究工作，并在本科階段即取得研究成果，發(fā)表了高水平學(xué)術(shù)論文，參與了學(xué)術(shù)交流，顯示了突出的競爭能力。

五、結(jié)語

金屬材料作為傳統(tǒng)三大材料之一，仍然在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展中擔(dān)當(dāng)著重要的作用，同時金屬材料領(lǐng)域新材料、新工藝的不斷涌現(xiàn)，也迫切要求金屬材料專業(yè)人才培養(yǎng)緊跟時代發(fā)展需要。經(jīng)過幾年實(shí)踐教學(xué)方面的大膽改革和嘗試，合金固態(tài)相變課程的實(shí)踐教學(xué)收到喜人的成效，但是我們?nèi)匀恍枰逍训卣J(rèn)識到，未來的改革還任重道遠(yuǎn)。

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