淺談《工程材料》實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革

崔承云

摘要：《工程材料》作為高校機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，其實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)雖然課時(shí)較少，但和課堂教學(xué)環(huán)節(jié)同等重要。實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的順利開(kāi)展和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的與時(shí)俱進(jìn)不但可以提高學(xué)生獨(dú)立解決實(shí)際問(wèn)題的能力與學(xué)習(xí)積極性，而且也能鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力，讓學(xué)生透過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)事物本質(zhì)，是培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)需求人才的有效方法和途徑。

關(guān)鍵詞：《工程材料》；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；改革

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）02-0108-02

《工程材料》是高等學(xué)校機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)必修的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，主要目的是讓學(xué)生了解和掌握工程材料組織結(jié)構(gòu)、性能、成型及其應(yīng)用。該課程是在工程圖學(xué)、理論力學(xué)、材料力學(xué)等課程的基礎(chǔ)上開(kāi)設(shè)的，理論性和實(shí)踐性較強(qiáng)，并且知識(shí)點(diǎn)較煩瑣，相對(duì)枯燥乏味，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，導(dǎo)致整體教學(xué)效果不佳。對(duì)學(xué)生來(lái)講，掌握較多理論知識(shí)有一定難度，為了加深學(xué)生對(duì)相關(guān)理論知識(shí)的理解，該課程設(shè)置了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。通過(guò)一系列相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作，讓學(xué)生從實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)分析等過(guò)程中總結(jié)相關(guān)知識(shí)和規(guī)律，實(shí)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象到理論知識(shí)的反饋，從而有助于培養(yǎng)學(xué)生的研究能力、分析能力及解決實(shí)際問(wèn)題的能力。所以，該課程主要采用課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的方式進(jìn)行，希望能擴(kuò)大學(xué)生的專(zhuān)業(yè)視野、提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力及理解綜合知識(shí)的能力。該課程設(shè)置符合我國(guó)關(guān)于工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的要求。

根據(jù)中國(guó)工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)（2015版）的最新要求[1]，專(zhuān)業(yè)認(rèn)證“畢業(yè)要求”第四條規(guī)定：“第四，研究：能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行研究，包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過(guò)信息綜合得到合理有效的結(jié)論”，著重指出了實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)在畢業(yè)生知識(shí)與能力培養(yǎng)目標(biāo)中的重要性，強(qiáng)調(diào)了學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)分析和撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的必要性。因此，對(duì)于工程材料課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)要予以高度重視，不僅能夠極大提高教師理論教學(xué)質(zhì)量，而且能夠豐富和鍛煉學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和能力[2]。

在工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證指導(dǎo)下，結(jié)合機(jī)械業(yè)工程材料實(shí)驗(yàn)課程目前存在的主要問(wèn)題進(jìn)行分析和探索。通過(guò)問(wèn)題的分析和措施的提出，對(duì)工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行改革，從而激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣、鍛煉學(xué)生的動(dòng)手操作能力，培養(yǎng)高素質(zhì)的、符合專(zhuān)業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的高級(jí)人才。

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程存在的主要問(wèn)題

課堂教學(xué)主要是將理論知識(shí)傳授給學(xué)生，相對(duì)煩瑣、枯燥，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)則是將枯燥難懂的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為看得見(jiàn)、摸得著的實(shí)踐知識(shí)的重要環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以讓學(xué)生通過(guò)眼看、手觸、心記等方式對(duì)理論知識(shí)加深了解，同時(shí)提升學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手和創(chuàng)新能力。工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)也要求學(xué)校在制訂培養(yǎng)計(jì)劃時(shí)明確標(biāo)出相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)課時(shí)。但有些高校由于實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)人員等問(wèn)題的限制未能及時(shí)開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)，僅通過(guò)課上教師講解實(shí)驗(yàn)操作、動(dòng)畫(huà)演示等“課內(nèi)實(shí)驗(yàn)”方式代替實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作，導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法通過(guò)實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證理論知識(shí)，從而不具備實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)分析的能力，達(dá)不到關(guān)于實(shí)驗(yàn)的畢業(yè)要求。雖然有些高校有相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，但實(shí)驗(yàn)設(shè)備相對(duì)陳舊，數(shù)量不足，達(dá)不到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要。為了使學(xué)生正常開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，通常是分批分組，幾個(gè)人一起做，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生觀察和創(chuàng)新能力的要求。同時(shí)還存在某些學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作不夠重視，主要表現(xiàn)在：實(shí)驗(yàn)前不預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，在“填鴨式”教學(xué)環(huán)境下，差一些的學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上不認(rèn)真聽(tīng)講，甚至逃課，把實(shí)驗(yàn)課當(dāng)成理論課的附屬，抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)成績(jī)不理想，影響了整個(gè)班級(jí)或?qū)I(yè)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展或評(píng)分。這些問(wèn)題都會(huì)給實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來(lái)不良影響，因此需要對(duì)工程材料實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)進(jìn)行改革，以達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中存在的另一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是實(shí)驗(yàn)的課時(shí)數(shù)，課時(shí)數(shù)一直是值得關(guān)注的問(wèn)題。在高校的培養(yǎng)計(jì)劃中，工程材料理論教學(xué)課時(shí)占比高達(dá)83%左右，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)僅占17%。受實(shí)驗(yàn)課時(shí)的限制，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不能完全展開(kāi)，有些實(shí)驗(yàn)只能觀摩甚至取消，學(xué)生無(wú)法動(dòng)手參與操作，而且有些必要實(shí)驗(yàn)學(xué)生也只能在規(guī)定的時(shí)間進(jìn)行操作，記錄簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，由于課上沒(méi)有足夠的討論時(shí)間，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題只能課后或找時(shí)間和教師討論，無(wú)法創(chuàng)新，導(dǎo)致學(xué)生的創(chuàng)造性思維得不到充分發(fā)揮。由此看來(lái)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)過(guò)低在一定程度上影響了理論教學(xué)的效果，所以為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，保證良好的教學(xué)效果，需要對(duì)工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)和內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整和改革，以達(dá)到該課程的教學(xué)目的。

除了實(shí)驗(yàn)課時(shí)數(shù)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)安排或多或少存在一些問(wèn)題。首先，工程材料實(shí)驗(yàn)由于實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地或條件的限制多以演示性實(shí)驗(yàn)或驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，而考察綜合能力的綜合性實(shí)驗(yàn)較少。以“碳鋼的熱處理、組織觀察、性能測(cè)定”實(shí)驗(yàn)為例，實(shí)驗(yàn)過(guò)程沒(méi)有具體的熱處理操作過(guò)程，熱處理和碳鋼熱處理后的各種組織主要通過(guò)觀看多媒體計(jì)算機(jī)演示，學(xué)生能夠操作的只是碳鋼熱處理后的硬度測(cè)試，學(xué)生的動(dòng)手操作技能大打折扣。所以本該作為綜合性的實(shí)驗(yàn)定性只能作為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)開(kāi)展。這種實(shí)驗(yàn)操作很難激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的興趣，無(wú)法讓學(xué)生親身體會(huì)金屬熱處理后組織、性能的改變，使學(xué)生有一種似懂非懂、霧里看花的感覺(jué)，實(shí)驗(yàn)效果也不夠明顯，更是不能發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，不能通過(guò)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)本質(zhì)，從而對(duì)相關(guān)知識(shí)的掌握和理解不夠。其次，有些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容高大上，但學(xué)生無(wú)法動(dòng)手操作。以“掃描電子顯微鏡在工程材料中在應(yīng)用”實(shí)驗(yàn)為例，由于掃描電鏡造價(jià)昂貴，操作嚴(yán)格，該實(shí)驗(yàn)主要以實(shí)驗(yàn)教師現(xiàn)場(chǎng)操作演示的方式介紹掃描電鏡的結(jié)構(gòu)、原理及操作方法，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容使學(xué)生覺(jué)得沒(méi)意思，要么不聽(tīng)，要么不去，認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)也與今后的工作沒(méi)關(guān)系，缺乏認(rèn)真操作實(shí)驗(yàn)的動(dòng)力，實(shí)驗(yàn)效果不理想。第三，受實(shí)驗(yàn)課時(shí)數(shù)的限制以及學(xué)校機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生都要進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)操作，所以在實(shí)驗(yàn)安排上并不能完全和理論教學(xué)相匹配。有的實(shí)驗(yàn)做完了，理論課程還沒(méi)講，反之亦然。由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)教師有限，班級(jí)各實(shí)驗(yàn)在安排上有一定的時(shí)間間隔，如果間隔時(shí)間較長(zhǎng)，再加上實(shí)驗(yàn)印象不深，學(xué)生在做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)對(duì)上個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和具體操作基本沒(méi)有印象，這樣不利于學(xué)生系統(tǒng)地掌握理論知識(shí)、了解各個(gè)實(shí)驗(yàn)之間的前后聯(lián)系，影響對(duì)知識(shí)的綜合理解。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為高校某些課程實(shí)踐環(huán)節(jié)的一個(gè)重要考察點(diǎn)，是學(xué)生將理論知識(shí)與實(shí)踐知識(shí)相結(jié)合的重要途徑，也是學(xué)生綜合素質(zhì)的重要體現(xiàn)。針對(duì)以上實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的主要問(wèn)題，努力探索新形勢(shì)下如何做好實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革，才能使學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)將理論知識(shí)與實(shí)踐知識(shí)有效結(jié)合，獲得較好的綜合知識(shí)，努力提升個(gè)人綜合素質(zhì)，提高認(rèn)識(shí)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

1.針對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備陳舊、數(shù)量不足的問(wèn)題，要根據(jù)實(shí)際情況報(bào)廢舊設(shè)備、更換新設(shè)備，同時(shí)增加實(shí)驗(yàn)設(shè)備臺(tái)套數(shù)，基本達(dá)到兩名最多三名學(xué)生一臺(tái)設(shè)備的條件，既滿足每位學(xué)生都能操作實(shí)驗(yàn)設(shè)備的要求，又鍛煉了學(xué)生實(shí)際動(dòng)手操作的能力，加深了對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的理解，能夠激勵(lì)學(xué)生認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，對(duì)創(chuàng)新能力、理解能力和推理能力的培養(yǎng)具有積極的作用。同時(shí)，針對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)課遲到或逃課的問(wèn)題，可以在實(shí)驗(yàn)考核成績(jī)中進(jìn)行體現(xiàn)，增加實(shí)驗(yàn)課平時(shí)成績(jī)所占比例，包括考勤、實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)、回答問(wèn)題等，可以按照“平時(shí)成績(jī)×40%+實(shí)踐報(bào)告成績(jī)×60%=總成績(jī)”的計(jì)分方式，既照顧到了學(xué)生平時(shí)表現(xiàn)，又突出了實(shí)驗(yàn)報(bào)告分析，并且有效杜絕了實(shí)驗(yàn)報(bào)告班內(nèi)大面積抄襲的不良現(xiàn)象。

2.根據(jù)工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證要求，為了提高學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用和鍛煉實(shí)踐能力，實(shí)驗(yàn)課時(shí)數(shù)占的比例將越來(lái)越高，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也會(huì)逐漸增加。但考慮現(xiàn)在的課時(shí)數(shù)，需要把原來(lái)課程中的一些小實(shí)驗(yàn)，如可以將各種硬度測(cè)試、光學(xué)顯微鏡的使用及顯微組織的觀察等小實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)修改成綜合性操作實(shí)驗(yàn)，既能夠鍛煉學(xué)生的綜合知識(shí)運(yùn)用能力，又能夠加強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的印象，同時(shí)還能將前面幾學(xué)期學(xué)到的基礎(chǔ)知識(shí)，如理論力學(xué)、材料力學(xué)等靈活運(yùn)用到整個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)中，所有實(shí)驗(yàn)過(guò)程均由學(xué)生自己操作，提高學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的主動(dòng)性。

三、結(jié)語(yǔ)

只有通過(guò)對(duì)工程材料實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行改革，緊跟時(shí)代形勢(shì)，設(shè)計(jì)修改實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，制訂合理的實(shí)驗(yàn)方案，合理安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間，才能充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性和親自動(dòng)手參與實(shí)驗(yàn)的積極性，才能有效提高學(xué)生解決工程實(shí)踐問(wèn)題的能力及創(chuàng)新能力。

參考文獻(xiàn)：

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[2]蔡曉君，劉湘晨，竇艷濤，等.機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)新體系的改革與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2015，（1）：210-214.

Abstract："Engineering Materials" is an important basic course for the major of mechanical engineering in Colleges and universities.Although the experimental teaching link is less，it is as important as the classroom teaching link.The smooth development of the experimental teaching link and the progress of the experiment can not only improve the students' ability to solve practical problems independently and learning enthusiasm，but also can exercise students' ability to do it，and let the students discover the essence of things through the experiment.It is an effective method and way to cultivate the talents to meet the needs of the society.

Key words："Engineering Materials"；experimental teaching；reform