金屬材料工程專業(yè)綜合實驗教學(xué)改革研究

曲立杰 （廈門大學(xué)嘉庚學(xué)院）

金屬材料工程專業(yè)是一個集理論與實踐，理工一體的工程應(yīng)用型專業(yè)，它涉及的知識面較廣，將工程的開發(fā)與應(yīng)用緊密地聯(lián)系在一起。實驗教學(xué)能夠有效地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，促進(jìn)學(xué)生將理論知識轉(zhuǎn)變?yōu)閷嵺`能力。然而傳統(tǒng)的實驗教學(xué)還依附于理論教學(xué)中，大多數(shù)的實驗教學(xué)還是穿插到理論教學(xué)中來實現(xiàn)，在實驗的內(nèi)容上以簡單的驗證性實驗為主，割裂了各個模塊之間的聯(lián)系性和整體性，致使學(xué)生對實驗的興趣不高，掌握的知識面狹窄，無法培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實踐能力。專業(yè)的綜合實驗是對學(xué)生學(xué)習(xí)的專業(yè)理論性知識進(jìn)行綜合性鞏固，以此來為創(chuàng)新性實驗打下基礎(chǔ)。在以往的傳統(tǒng)實驗中，專業(yè)實驗環(huán)境常常臟而亂，極大地降低了學(xué)生的實驗興趣以及實驗的質(zhì)量，因此本文就專業(yè)綜合實驗改革的內(nèi)容及措施進(jìn)行了闡述，希望能對未來的實驗教學(xué)改革有所幫助。

一 對實驗教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改進(jìn)

過去的傳統(tǒng)實驗教學(xué)，也能夠在一定程度上反映學(xué)生的專業(yè)知識和實踐能力，但僅僅是通過學(xué)生對金屬材料的熱處理，金相試樣的制備，顯微組織的觀察以及力學(xué)性能測試等環(huán)節(jié)進(jìn)行實驗，學(xué)生對這些內(nèi)容的興趣不高，導(dǎo)致在學(xué)生的參與度低，且實驗積極性不高，敷衍了事。根據(jù)這種情況，應(yīng)該對專業(yè)綜合實驗教學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)的重點是要提高學(xué)生的興趣，不斷地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新力。

1 為學(xué)生創(chuàng)建能夠充分展示自己的平臺

重視學(xué)生在實驗教學(xué)中的主體性作用，金屬材料工程圍繞金屬材料展開進(jìn)行，在進(jìn)行試驗教學(xué)時可以根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)的理論知識進(jìn)行聯(lián)系試驗教學(xué)，比如增設(shè)一些金屬塑性成形工藝，金屬熱處理控制等實踐環(huán)節(jié)。例如在對典型零件進(jìn)行設(shè)計時，先讓學(xué)生課前制定研究計劃，即明確研究目標(biāo)（具體零件）、合理選材、制定加工工藝路線和熱處理方案、提出檢測手段及方法。在熱處理工藝制定環(huán)節(jié)，嚴(yán)格按照理論制定金屬的加熱溫度，保溫時間以及冷卻方式。在具體操作環(huán)節(jié)，例如退火、正火、淬火以及回火等環(huán)節(jié)按照規(guī)范操作。對獲得的試驗結(jié)果進(jìn)行綜合分析，第一要體現(xiàn)實際結(jié)果與理論結(jié)果之間的差異，第二要總結(jié)產(chǎn)生差異的因素，第三明確理論與實踐的關(guān)聯(lián)，最后寫出綜合試驗報告及感受。通過這樣的綜合性訓(xùn)練，不僅提高了學(xué)生的理論認(rèn)識和學(xué)生的動手能力，加強(qiáng)了學(xué)生對生產(chǎn)實踐的認(rèn)識，而且充分的提高了學(xué)生的實驗積極性，加深了學(xué)生對金屬熱處理方面的專業(yè)知識的理解，使摸不著看不到的理論知識同實踐相結(jié)合，最大限度地發(fā)揮了綜合實驗教學(xué)的作用。

2 讓學(xué)生充分理解實驗的價值

只有學(xué)生充分了解到實驗的重要性以及價值后，才會積極主動地參加實驗，并珍惜實驗機(jī)會，認(rèn)真地制定實驗中的每一個環(huán)節(jié)，例如在快速成型及相關(guān)的三維造型的模具設(shè)計課程中，可以通過具體的實踐課堂中，盡可能為學(xué)生多提供一些貼近生活的實體模型進(jìn)行教學(xué)，例如選擇用來收藏或者裝飾用的青銅器“鼎”，首先構(gòu)建鼎的三維模型，再通過計算機(jī)掃描三維模型將其中的數(shù)據(jù)傳送到選區(qū)激光燒結(jié)設(shè)備，制作模型，再利用硅酸乙酯-硅溶膠在模型的表面進(jìn)行制殼，然后將金屬液倒置入殼體內(nèi)，在冷卻后進(jìn)行清理，最后就得到一個高成品的“鼎”的仿制品，學(xué)生們也可以將現(xiàn)有的收藏品帶來進(jìn)行仿制，這樣能極大地增加了學(xué)生實驗的積極性，也更好的達(dá)到了實驗的教學(xué)目的。

3 學(xué)生學(xué)習(xí)知識需走在科學(xué)的前沿

學(xué)生普遍對新鮮的事物表現(xiàn)出很強(qiáng)的興趣，對于科學(xué)的新技術(shù)和新知識方面也表現(xiàn)出來較強(qiáng)的學(xué)習(xí)欲望，他們渴望掌握最先進(jìn)，最科學(xué)的新技術(shù)。根據(jù)這一情況，在實驗中，教師要更新拓寬自己的知識面，為學(xué)生提供更多的新技術(shù)和方法，再結(jié)合本院校或者專業(yè)的研究成果進(jìn)行講述，效果會更好，學(xué)生更易于理解和接受。例如對選區(qū)激光燒結(jié)這一項先進(jìn)的技術(shù)的講解上教師聯(lián)系著本院研究的3D 打印技術(shù)的相關(guān)研究成果進(jìn)行講解，學(xué)生們的興趣表現(xiàn)得會更高，對技術(shù)的理解與把握也更強(qiáng)。

二 靈活多變的實驗方法

在影響實驗教學(xué)質(zhì)量的因素分析中了解到，實驗教學(xué)的手段是影響教學(xué)質(zhì)量的一個重要因素，因此對實驗教學(xué)手段進(jìn)行有效的改進(jìn)，也可以使實驗教學(xué)質(zhì)量有很大程度的提高，對實驗教學(xué)手段的改進(jìn)內(nèi)容主要有以下幾點[1]。

1 采用先進(jìn)的多媒體手段

在每一節(jié)實驗教學(xué)開始之前，都應(yīng)該先為學(xué)生上一節(jié)專業(yè)的理論知識作為基礎(chǔ)，方便學(xué)生更好地掌握實驗中的技術(shù)與知識，在對理論知識的講解上，要多運用多媒體進(jìn)行教學(xué)，通過圖片和視頻的展示，能夠加深學(xué)生對知識的理解，從而有效地保證了實驗質(zhì)量。

2 堅持學(xué)生的主體性地位

在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中，經(jīng)常是由老師準(zhǔn)備一個完整的實驗課題，然后教學(xué)生重復(fù)實驗一次。這種情況下，束縛了學(xué)生思維的擴(kuò)展，每一步都是按照老師的要求進(jìn)行，學(xué)生的主觀能動性不高，所以部分學(xué)生在實驗完成結(jié)束后還不知道實驗的目的以及方法等，嚴(yán)重地影響了實驗的質(zhì)量，無法體現(xiàn)出學(xué)生的創(chuàng)新性。因此在綜合實驗中，可以讓每組學(xué)生自帶課題，在實驗開始前要先對實驗課題的可行性進(jìn)行分析，通過分析制定具體的實驗方案，經(jīng)過老師分析同意后再進(jìn)行實驗操作，這樣不僅擴(kuò)展了學(xué)生的知識面，而且增強(qiáng)了學(xué)生的主體性意識，能夠有效地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性，能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生的科研動手能力。

3 在實驗中實行小組制

在傳統(tǒng)的實驗過程中，往往是老師在上面指導(dǎo)具體操作步驟，學(xué)生在下面重復(fù)性的操作，沒有小組分工合作的意識。在綜合實驗教學(xué)中，可以將學(xué)生分成幾個小組，然后通過選舉或推薦選擇一位小組長[2]，由小組長負(fù)責(zé)帶領(lǐng)成員進(jìn)行實驗課題的選擇以及具體的實驗操作等相關(guān)內(nèi)容，通過小組合作能夠增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊合作意識以及集體觀念，為他們以后更好地適應(yīng)社會打下堅實的基礎(chǔ)。

4 對實驗課題進(jìn)行總結(jié)

在實驗結(jié)束后，每組學(xué)生要對實驗的內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，通過總結(jié)能夠培養(yǎng)學(xué)生分析總結(jié)的能力以及查閱文獻(xiàn)的能力，對實驗中的一些現(xiàn)象進(jìn)行分析，然后提出自己的理解和觀點，運用科學(xué)的理論對觀點進(jìn)行佐證，同時利用查閱出的強(qiáng)有力的論據(jù)來證實自己的觀點。指導(dǎo)老師要對學(xué)生的總結(jié)進(jìn)行評定，并根據(jù)學(xué)生總結(jié)的內(nèi)容組織一次實驗的交流會。對實驗進(jìn)行分析，能夠擴(kuò)大學(xué)生的知識范圍，對學(xué)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行深層加工，有助于學(xué)生對課題的更好把握，對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和科研能力有很大的幫助[3]。

三 綜合性實驗的改革成效及特點

金屬材料工程專業(yè)綜合性實驗已經(jīng)在2015 級的90 名學(xué)生中實踐，并繼續(xù)在本專業(yè)實行。綜合實驗的改革已經(jīng)取得了一定的成效，具體內(nèi)容有以下幾點。

1 增加了學(xué)生實驗的積極性與主動性

綜合新實驗不再是簡單地進(jìn)行一些驗證或者演示類實驗，不再是由老師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行具體的實驗操作，而是由學(xué)生自己選擇實驗課題，將自己學(xué)到的理論知識都運用到實驗中，需要學(xué)生進(jìn)行實驗可行性分析并制定出具體的實驗操作步驟。雖然一定程度上增加了學(xué)生的任務(wù)，但卻高質(zhì)量地完成了實驗教學(xué)任務(wù)，達(dá)到了實驗教學(xué)的目的。學(xué)生在接收到實驗任務(wù)通知后，會進(jìn)行課題的選擇思考，會主動地去網(wǎng)上或者圖書館查找資料，來進(jìn)行實驗的可行性分析以及具體的實驗步驟，在不同的階段會主動向老師匯報實驗的進(jìn)展情況，遇到不懂的問題也會主動和老師一起積極商討，完成了被動實驗到主動實驗的轉(zhuǎn)變[4]。

2 有效培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新性

在綜合實驗中，不對學(xué)生的具體方案以及方法進(jìn)行規(guī)定，只為學(xué)生提供一個實驗內(nèi)容范圍，讓學(xué)生自己確定實驗課題以及小組內(nèi)每個成員的分工，學(xué)生的自主能力得到鍛煉，充分地發(fā)揮了學(xué)生在實驗中的主體性作用，鍛煉了學(xué)生的思維能力以及實踐能力，激發(fā)了學(xué)生的主動性和創(chuàng)新性。

3 提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)

在專業(yè)綜合實驗中，不僅提高了學(xué)生的分析能力，實踐能力以及綜合知識運用的能力，而且通過小組分工鍛煉了學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力以及集體意識，增強(qiáng)了學(xué)生處理人際關(guān)系的能力。

4 提高了學(xué)生的畢業(yè)論文質(zhì)量

未進(jìn)行綜合實驗改革前，學(xué)生在寫畢業(yè)論文時，由于沒有有效的實驗操作經(jīng)驗，對實驗的知識匱乏，導(dǎo)致學(xué)生的畢業(yè)論文內(nèi)容經(jīng)常是在網(wǎng)上東拼西湊的拼接，論文的質(zhì)量嚴(yán)重下降，并且許多學(xué)生對論文課題無從下手[5]，依賴于網(wǎng)絡(luò)或者指導(dǎo)教師。在開始了綜合實驗改革后，學(xué)生的實踐能力有了大幅度的提高，在拿到指導(dǎo)老師給的畢業(yè)論文課題時，能夠快速有效的開始協(xié)作，寫出的論文質(zhì)量也有顯著的提高。

四 小結(jié)

專業(yè)綜合實驗教學(xué)模式是一種有效的改革，經(jīng)過廣大師生的不懈努力，實驗改革也取得了顯著的成效，雖然在綜合實驗教學(xué)中還存在一些不足，但相信在未來不斷的實驗教學(xué)改革后，一定能夠有效地解決這些問題，隨著綜合實驗教學(xué)改革工作的不斷推進(jìn)，一定會成為未來的一項有效的實驗教學(xué)模式，值得進(jìn)行大力推廣。