金相實驗教學(xué)改革及實驗技術(shù)能力提升探索

馬杰　王長征　黃寶旭　陳輝　趙性川

摘 要： 本文分析了傳統(tǒng)金相實驗課程教學(xué)中存在的一些問題，在“貼近實際工程，以工程技術(shù)為主線”的背景下提出了引進(jìn)多媒體、數(shù)據(jù)庫，完善實驗教學(xué)手段，夯實實驗技能，加強學(xué)生實踐能力及改革實驗成績考核方式等措施，旨在對實驗教學(xué)及提高學(xué)生實驗技術(shù)能力進(jìn)行探索。

關(guān)鍵詞： 金相實驗技術(shù) 實驗教學(xué) 實驗課程改革

金相實驗技術(shù)是材料科學(xué)與工程專業(yè)類學(xué)生必須掌握的一門基本實驗技能，也是當(dāng)今金屬材料開發(fā)、產(chǎn)品質(zhì)量檢驗及失效分析常用的分析方法。現(xiàn)代金相檢驗技術(shù)將材料組分—加工工藝—顯微組織形貌—材料性能有機關(guān)聯(lián)，為調(diào)整材料組分、改善加工工藝，最終提高材料性能提供可靠的技術(shù)支持。相較而言，金相實驗技術(shù)的實踐性和操作性很強，其課程目的是使學(xué)生一方面掌握金相顯微分析的基本知識和方法，加深對相關(guān)材料科學(xué)理論知識的理解，另一方面在鍛煉學(xué)生動手實踐能力、培養(yǎng)學(xué)生實驗技能的基礎(chǔ)上，著重培養(yǎng)學(xué)生在材料研究中觀察問題、發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，為學(xué)生解決后續(xù)實際工程問題奠定基礎(chǔ)。

長期以來，金相實驗課程教學(xué)以理論講授為主，疏于學(xué)生操作實踐能力的培養(yǎng)和鍛煉。而且，實驗講義所采用的金相組織照片多為試樣的典型組織形貌，與工程實際組織相差甚遠(yuǎn)。因此，針對現(xiàn)行實驗教學(xué)中的不足，在貼近實際工程，以工程技術(shù)為主線的背景下，同時借助我校“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，材料科學(xué)與工程學(xué)院金屬材料工程系在現(xiàn)行實驗教學(xué)的基礎(chǔ)上，針對學(xué)生參與實踐訓(xùn)練機會少、所學(xué)理論知識與工程實際脫節(jié)的不足，對金相實驗教學(xué)進(jìn)行改革及探討如何進(jìn)一步提高學(xué)生的實驗技術(shù)能力。筆者現(xiàn)結(jié)合近些年的實驗工作經(jīng)驗和體會，提出對金相實驗課程改革的設(shè)想。

1.引進(jìn)多媒體、數(shù)據(jù)庫，進(jìn)一步完善實驗教學(xué)手段

傳統(tǒng)金相實驗教學(xué)模式中教師先講解實驗?zāi)康?、?nèi)容、原理及方法，借助一些典型的金相顯微組織形貌圖，對顯微組織特征給予必要的文字說明。隨后將制作好的若干金相試樣提供給學(xué)生觀察。由于學(xué)生自身差異性較大，加之對金相組織形態(tài)認(rèn)同度較低，該種教學(xué)方法往往導(dǎo)致學(xué)生茫茫然，很難達(dá)到實驗的目的。多媒體技術(shù)及大數(shù)據(jù)的引入可以很好地解決該類問題。可以將實驗涉及的試樣標(biāo)準(zhǔn)組織形貌及不同熱處理條件下的金相試樣利用多媒體呈現(xiàn)出來，將實驗內(nèi)容準(zhǔn)確、迅速地傳達(dá)給學(xué)生，讓學(xué)生首先有充分的感性認(rèn)識，抓住試樣典型顯微組織特征，隨后有更多的時間觀察、體會實驗內(nèi)容。同時，學(xué)生在觀察過程中如果對組織形貌存在疑問，就可以方便在數(shù)據(jù)庫中尋找。這種啟發(fā)式的教學(xué)勢必會提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，實驗教學(xué)質(zhì)量也會大大提高。

2.進(jìn)一步夯實實驗技能，增強學(xué)生的實踐能力

提升學(xué)生實驗技能最直接、最有效的方法是增加學(xué)生動手實踐機會。具體做法可以由任課老師講授完必要的背景知識，學(xué)生有初步認(rèn)識后，分發(fā)給每一個學(xué)生不同的試樣，讓學(xué)生制備金相試樣，完成組織形貌觀察分析。在制備試樣、觀察形貌的過程中對相關(guān)理論首先形成自己的體會，然后任課教師進(jìn)行系統(tǒng)的講解。這樣學(xué)生在課堂講解過程中，可能會有更深入的理解。再有，在金相試樣顯微組織分析中，學(xué)生制備試樣，完成金相組織顯微鏡觀察及圖像拍照，生生間相互對比觀察，了解不同處理條件下試樣金相組織形態(tài)的特點及觀察分析方法。而且在相互對比過程中，既多方面了解不同組織形貌，加深記憶，又比較各自的勞動成果。這樣學(xué)生更重視也更珍惜自己的勞動成果，形成積極向上、相互競爭的氛圍，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。對于學(xué)有余力的學(xué)生，可鼓勵其參與老師的科研項目，全面開放實驗室，為學(xué)生提供創(chuàng)新性、研究性試驗條件，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。

3.改革實驗成績考核方式

成績考核是考查學(xué)生所學(xué)知識掌握程度的一種手段，同時也是調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的一種有效措施。為全面把握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和實驗技能，充分調(diào)動學(xué)生上好實驗課的積極性，構(gòu)建科學(xué)、合理的實驗考核體系具有重要的意義。在具體操作過程中，對驗證性基礎(chǔ)實驗可根據(jù)學(xué)生的實驗預(yù)習(xí)、操作和報告情況進(jìn)行考核；綜合實驗主要基于實際工程問題開設(shè)，題目具有一定的難度。其目的是讓學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動性，在探索的氛圍中積極主動思考問題、分析問題，提出實驗方案最終解決問題。此類實驗的考核可結(jié)合學(xué)生自評或團(tuán)隊互評，最后結(jié)合學(xué)生各方面的表現(xiàn)由老師進(jìn)行綜合評定，確定每一個學(xué)生的實驗成績。成績考核中應(yīng)突出學(xué)生的主體地位，強化學(xué)生的主人翁意識，調(diào)動學(xué)生參加實驗的積極性和主動性，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。

金相實驗技術(shù)是金屬類學(xué)生必須掌握的一門基本實驗技能。用先進(jìn)的實驗教學(xué)方法、手段等措施完善實驗課教學(xué)，進(jìn)一步提高學(xué)生的實驗技術(shù)能力，培養(yǎng)高素質(zhì)的學(xué)生是實驗教師的責(zé)任，我們將繼續(xù)努力對金相實驗教學(xué)進(jìn)行改革及探討。

參考文獻(xiàn)：

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基金項目：聊城大學(xué)實驗技術(shù)研究項目（LDSY2014004）

通訊作者：王長征