金屬材料工程專業(yè)綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討

馬冬威 趙紅利 羅 成

湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料與科學(xué)工程學(xué)院 湖北十堰 442002

金屬材料工程專業(yè)綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討

馬冬威 趙紅利 羅 成

湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料與科學(xué)工程學(xué)院 湖北十堰 442002

從培養(yǎng)適應(yīng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、科技進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展需求的高級(jí)工程技術(shù)人才出發(fā)，以解決工程應(yīng)用、科技研發(fā)等實(shí)際問題為目標(biāo)探討了綜合性實(shí)驗(yàn)的改革方法。改革后發(fā)現(xiàn)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性得到了很大提高，并使學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用和科技創(chuàng)新能力得到了系統(tǒng)的訓(xùn)練和強(qiáng)化。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革；綜合性實(shí)驗(yàn)；金屬材料工程

目前，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)、科技的高速發(fā)展，對(duì)工程技術(shù)人才綜合能力的要求也隨之提高，各種行業(yè)都急需專業(yè)理論扎實(shí)和實(shí)踐動(dòng)手能力強(qiáng)的應(yīng)用型人才[1,2]。培養(yǎng)具有較強(qiáng)動(dòng)手能力、創(chuàng)新和解決實(shí)際問題能力的工程技術(shù)人才是工科類專業(yè)的重要教學(xué)目標(biāo)，綜合性實(shí)驗(yàn)作為實(shí)踐環(huán)節(jié)的一個(gè)重要組成部分，是提高學(xué)生綜合能力的主要手段之一[3,4]。傳統(tǒng)的金屬材料工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、方法和實(shí)驗(yàn)室管理模式已經(jīng)不能滿足教學(xué)需求[5]，因此我校對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了一系列改革，更新了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、方法和實(shí)驗(yàn)室管理模式，綜合了多門實(shí)驗(yàn)課程，使綜合性實(shí)驗(yàn)課變得更加合理和具有吸引力。

1 對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革

以往的實(shí)驗(yàn)課大多局限于一門理論課對(duì)應(yīng)一門實(shí)驗(yàn)課程，各實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容之間不連貫，缺乏學(xué)科間的相互聯(lián)系，很大程度上影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的系統(tǒng)性、科學(xué)知識(shí)的連貫性。同時(shí)，學(xué)生由于不能感受到所學(xué)知識(shí)給他們帶來綜合分析和解決問題的樂趣，因此往往對(duì)實(shí)驗(yàn)課不感興趣、不積極、不主動(dòng)，表現(xiàn)出敷衍、消極應(yīng)對(duì)的態(tài)度。因此我們?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行了大量改革，致力于引發(fā)學(xué)生的求知欲望和創(chuàng)新意識(shí)。

1.1 開設(shè)新型綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

根據(jù)金屬科學(xué)工程專業(yè)“材料、組織、性能”三大特點(diǎn)，將原來按課程進(jìn)行組織的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容按照內(nèi)在聯(lián)系合成為綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程。并結(jié)合工程生產(chǎn)實(shí)際需要，提出了工具鋼、結(jié)構(gòu)鋼、齒輪鋼和耐磨鋼等鋼種的生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，每個(gè)小組的學(xué)生可以任選一個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。每一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括：查閱文獻(xiàn)、制定方案、合理分工、選擇材料、選擇熱處理工藝、熱處理實(shí)驗(yàn)、金相試樣制備、浸蝕劑選擇、金相照片拍攝、XRD檢測(cè)、SEM掃描電鏡觀察、硬度檢測(cè)、拉伸試樣制備、拉伸實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)總結(jié)、論文撰寫、答辯等。該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目將金屬材料工程專業(yè)的三大特點(diǎn)有機(jī)地融合在一起，通過這一完整的過程，學(xué)生對(duì)本專業(yè)從整體上將有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)，學(xué)生不僅學(xué)到如何應(yīng)用所學(xué)理論知識(shí)解決實(shí)際中所遇到的問題，而且還可以鍛煉學(xué)生的獨(dú)立思考、與人協(xié)作和實(shí)踐動(dòng)手能力，也有助于學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的開發(fā)和發(fā)揮。

1.2 走進(jìn)企業(yè)了解生產(chǎn)實(shí)際及實(shí)際案例分析

學(xué)以致用，是學(xué)習(xí)的最終目的；只學(xué)不用，久而久之，學(xué)生難免失去興趣[6]。只有在深入了解知識(shí)的價(jià)值之后，學(xué)生的求知欲望和動(dòng)手欲望才能夠被有效地調(diào)動(dòng)起來。例如我校坐落于中國(guó)車城十堰，二汽的發(fā)源地，汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)，在組織學(xué)生去工廠實(shí)習(xí)方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。在綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容中我們?cè)黾恿苏J(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，用一天的時(shí)間組織本專業(yè)學(xué)生進(jìn)入相關(guān)企業(yè)進(jìn)行認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)，學(xué)生在車間里可以了解到零件的整個(gè)生產(chǎn)過程，它的應(yīng)用范圍和價(jià)值，零件在生產(chǎn)中出現(xiàn)問題的原因以及造成的后果。通過認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)，一方面開闊了學(xué)生的視野，提高了學(xué)生對(duì)本專業(yè)的興趣；另一方面，學(xué)生也深刻地認(rèn)識(shí)到科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性，對(duì)待實(shí)驗(yàn)的態(tài)度也認(rèn)真很多。此外，實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，我們還會(huì)給學(xué)生展示一些實(shí)際中失效的汽車零部件，并分析其失效原因，極大提高了學(xué)生的興趣，培養(yǎng)了學(xué)生思考和分析問題的能力。

2 對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法進(jìn)行改革

目前，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法：課前預(yù)習(xí)—教師講解—課堂實(shí)驗(yàn)—課后寫報(bào)告—教師批閱報(bào)告—給出實(shí)驗(yàn)成績(jī)。這對(duì)于學(xué)生理解和掌握教材基本理論和基本概念是必要的，但是對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。在這種教學(xué)方法下，學(xué)生始終處于被動(dòng)地位，學(xué)生不能很好地將所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通，因此，降低了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的積極性，影響了學(xué)生科學(xué)想象力、綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?chuàng)新能力的發(fā)展與發(fā)揮。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與現(xiàn)代高級(jí)技術(shù)工程人才的培養(yǎng)目標(biāo)不吻合，已經(jīng)不適應(yīng)當(dāng)代高等教育的發(fā)展需要。

2.1 讓學(xué)生主導(dǎo)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程

將大部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，即以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)。教師只需提出實(shí)驗(yàn)名稱、目的等信息，例如：實(shí)驗(yàn)名稱為“鋼的熱處理實(shí)驗(yàn)”，實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖钦莆胀环N材料不同熱處理工藝對(duì)鋼熱處理后硬度和組織的影響，學(xué)生小組可以自行選題、討論并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)可行性分析，自己制定實(shí)驗(yàn)方案，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，擬定詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟，完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析和總結(jié)。這種教學(xué)方法要求學(xué)生在制定實(shí)驗(yàn)方案過程中必須查閱大量資料，運(yùn)用所掌握的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能完成實(shí)驗(yàn)。把學(xué)生放在主體地位，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性，能夠擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)范圍、提升學(xué)生的科研能力、科學(xué)素養(yǎng)以及創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

2.2 網(wǎng)絡(luò)和多媒體教學(xué)方法的引入

為了適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)教育發(fā)展的需要，學(xué)校開發(fā)了網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)[7,8]，教師和學(xué)生通過平臺(tái)進(jìn)行互動(dòng)，教師可以將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目通過平臺(tái)進(jìn)行發(fā)布，學(xué)生根據(jù)自己的興趣愛好進(jìn)行選題，實(shí)驗(yàn)方案制定后提交教師審核，教師審核后給出指導(dǎo)意見，如有必要可與學(xué)生小組對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行探討。教師可以通過平臺(tái)實(shí)時(shí)跟進(jìn)學(xué)生的整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，學(xué)生每完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中的一個(gè)步驟需要將實(shí)驗(yàn)進(jìn)展情況以及實(shí)驗(yàn)中遇到的問題上傳到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目里，以便教師和其他學(xué)生參考。項(xiàng)目指導(dǎo)教師看到后可以將指導(dǎo)意見進(jìn)行及時(shí)反饋，學(xué)生之間也可以通過平臺(tái)對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目展開討論。除了網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)之外，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)中還引入了多媒體教學(xué)方法，在實(shí)驗(yàn)操作之前，教師可以通過多媒體播放相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)錄像講解實(shí)驗(yàn)過程中的一些注意事項(xiàng)。通過新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的引入，不僅可以有效節(jié)約資源，節(jié)省教師和學(xué)生的時(shí)間，還可以引發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的熱愛，從而達(dá)到良好的教學(xué)效果。

3 對(duì)實(shí)驗(yàn)室管理模式進(jìn)行改革

由于綜合性實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間較長(zhǎng)，而且實(shí)驗(yàn)設(shè)備、場(chǎng)地、師資有限，為確保綜合性實(shí)驗(yàn)順利開展，我們對(duì)實(shí)驗(yàn)室管理模式進(jìn)行了相應(yīng)的改革。

在實(shí)驗(yàn)中心方面，根據(jù)學(xué)校自身?xiàng)l件最大限度地延長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間，讓感興趣的學(xué)生有機(jī)會(huì)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行鍛煉，學(xué)生可以根據(jù)需要自由進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行教師布置的實(shí)驗(yàn)或者自行設(shè)計(jì)的探究性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)易耗品等也對(duì)學(xué)生開放，并作出相應(yīng)的管理規(guī)定，為學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)創(chuàng)造有利條件。

在師資方面，整合實(shí)驗(yàn)教師資源，為了滿足學(xué)生自行選擇實(shí)驗(yàn)時(shí)間，除了增設(shè)實(shí)驗(yàn)員，還可以采取任課教師和實(shí)驗(yàn)室專業(yè)指導(dǎo)教師共同負(fù)責(zé)的方法，以確保實(shí)驗(yàn)室全天開放。

4 結(jié)束語

通過對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、方法和實(shí)驗(yàn)室管理模式的改革，使目標(biāo)、知識(shí)、能力和需求四者融會(huì)貫通。以培養(yǎng)解決工程和科研實(shí)際問題的高級(jí)技術(shù)工程人才為目的，綜合多門實(shí)驗(yàn)課程，開設(shè)了具有完整性、系統(tǒng)性、前沿性、工程實(shí)用性和研究性的新型綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，使學(xué)生得到系統(tǒng)性訓(xùn)練，所學(xué)知識(shí)得以融會(huì)貫通，學(xué)生由原來的“要我學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”。新型網(wǎng)絡(luò)和多媒體教學(xué)方法的引入，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，學(xué)生占據(jù)了主體地位，教師起到主導(dǎo)者的作用。實(shí)驗(yàn)室管理模式的革新為學(xué)生順利開展綜合性實(shí)驗(yàn)保駕護(hù)航。

[1] 鄧紅梅,周天,王春.開設(shè)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)探討[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù),2012,10(4):148-151.

[2] 周新貴,白書欣.改進(jìn)高校材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的思考與建議[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2011,28(6):234-235.

[3] 吉愛國(guó).綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探討與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2007,26(1):94-96.

[4] 石繼紅,武保林,王洪順.金屬材料工程專業(yè)多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2009,26(9):120-122.

[5] 劉銀萍,彭端,蔣力立.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的比較[J].廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2010,10(5):27-30.

[6] 張守魁.提高學(xué)生對(duì)實(shí)踐教學(xué)的興趣[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué),2007(4):10-11.

[7] 黃啟來,初建崇,呂宏偉.基于校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)教研活動(dòng)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2012,29(5):25-26.

[8] 邢紅宏,梁承紅,柳葉.網(wǎng)絡(luò)課程在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用探索[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2011,28(10):127-129.

Exploration of Comprehensive Experiment Teaching Reformation of Metal Material Engineering
Specialty

Ma Dongwei, Zhao Hongli, Luo Cheng
Hubei University of Automotive Technology, Shiyan, 442002, China

In order to cultivate senior engineers in new century to satisfy the needs of national economic construction, the progress of science and technology and social development, exploration the comprehensive experiment teaching reformation based on solving practical problems of engineering application， scientific research， etc. Results show that the students’ enthusiasm and initiative have been greatly improved， at the same time， the students’ practical abilities and scientific and technological innovation capabilities have been received systematic training and strengthen.

experiment teaching reformation; comprehensive experiment; metal material engineering

2014-08-04

馬冬威，碩士，助理實(shí)驗(yàn)師。