基于金相技能大賽的材料類大學(xué)生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式探究

周小杰 張健 龍春光

摘要：金相技能是材料類大學(xué)生必備實驗技能，金相技能大賽是培養(yǎng)大學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的重要途徑。本文以長沙理工大學(xué)2019年金相技能大賽為例，闡釋了大賽宣傳、籌備、組織和實施的全過程，分析了賽事的意義與作用，探究了賽事模式的改進(jìn)方向，以期為大學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供參考。

關(guān)鍵詞：金相大賽;實踐創(chuàng)新;能力培養(yǎng)

當(dāng)前，國家正在實施的“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”、“中國制造2025”以及“互聯(lián)網(wǎng)+”等重大戰(zhàn)略對高等教育質(zhì)量提出了更高的要求。相對于傳統(tǒng)的工科教育模式，未來新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求培養(yǎng)出實踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備國際競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型“新工科”人才。

材料與人們的生活密切相關(guān)，是社會進(jìn)步的物質(zhì)基礎(chǔ)與先導(dǎo)，是現(xiàn)代文明的三大支柱之一。2017年的國家“雙一流”建設(shè)學(xué)科評選中，材料科學(xué)與工程學(xué)科入選高校達(dá)30所，居于所有學(xué)科之首，足見該學(xué)科發(fā)展的重要性。因此，如何培養(yǎng)專業(yè)理論基礎(chǔ)好、實踐創(chuàng)新能力強(qiáng)的材料類大學(xué)生是高校相關(guān)院系需要重點關(guān)注的課題。

一、舉辦校級金相大賽的意義與作用

（一）激發(fā)學(xué)研熱情、加強(qiáng)理論聯(lián)系實際

金相實驗是研究金屬材料顯微組織的重要手段，被譽(yù)為金屬學(xué)的先導(dǎo)，奠定了金屬學(xué)科形成與發(fā)展的基礎(chǔ)[3]。金相照片廣泛存在于材料專業(yè)基礎(chǔ)課程（如工程材料、材料科學(xué)基礎(chǔ)、金屬塑性加工原理等）之中，是分析材料成分——組織——性能——應(yīng)用的重要依據(jù)[4]。從材料成型專業(yè)學(xué)生的問卷調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，課堂教學(xué)時，學(xué)生們對于顯微組織照片中所包含或描述的現(xiàn)象感覺抽象，認(rèn)為需要親身實踐來掌握各種金屬材料金相實驗的目的、方法、技巧等，探究或驗證金屬微觀結(jié)構(gòu)的演變規(guī)律。金相大賽可以真正促成學(xué)生的理論聯(lián)系實際，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)和科研熱情。

（二）提升綜合素質(zhì)，培養(yǎng)創(chuàng)新實踐能力

金相實驗過程包括研磨、拋光、侵蝕、觀察等步驟，環(huán)環(huán)相扣，且每一個環(huán)節(jié)都包含其獨特的操作技巧和經(jīng)驗[5]。例如，砂紙應(yīng)根據(jù)試樣材料及其工藝狀態(tài)、試樣斷面情況、選手的操作習(xí)慣等進(jìn)行選取;研磨時握樣的手勢、研磨的速度和方向、發(fā)力的均勻性等應(yīng)在遵循一定規(guī)律的基礎(chǔ)上根據(jù)實際情況適當(dāng)調(diào)整或創(chuàng)新;拋光膏或拋光粉的粒度應(yīng)根據(jù)砂紙型號及試樣狀態(tài)進(jìn)行選擇;拋光設(shè)備參數(shù)、用水量、試樣位置方向等也需在操作過程中根據(jù)積累的經(jīng)驗進(jìn)行調(diào)整等。

（三）促進(jìn)教學(xué)改革，助力實驗平臺建設(shè)

金相大賽的組織和實施有助于教師重構(gòu)相關(guān)課程或章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容體系。通過整合現(xiàn)有知識體系各章節(jié)的內(nèi)容，反向設(shè)計成金相大賽所需的知識體系模塊，突出理論課程結(jié)合金相大賽、理論課程結(jié)合實踐的特色。讓學(xué)生對于相應(yīng)知識的了解更加系統(tǒng)、理解更加深入、應(yīng)用更加頻繁、創(chuàng)新更加順暢。

二、金相大賽的籌備與實施

（一）宣傳與籌備

為擴(kuò)大金相大賽的參與度、提升賽事影響力，提前2周進(jìn)行宣傳。主要采取3種宣傳方式：1）學(xué)校教務(wù)處網(wǎng)上發(fā)正式通知;2）學(xué)院學(xué)工部推送教務(wù)處通知給學(xué)院各年級及其他兄弟院系;3）任課教師在教學(xué)過程中宣傳并發(fā)出邀請。由于宣傳工作到位，報名人數(shù)由第二屆的330人增加至第三屆的792人，分別來自汽車與機(jī)械工程學(xué)院、材料科學(xué)與工程學(xué)院、能源與動力學(xué)院、土木工程學(xué)院等。

為了便于組織和管理，在總結(jié)第二屆賽事經(jīng)驗的基礎(chǔ)上健全了報名方式：1）要求以班級而非個人的名義報名，由學(xué)委負(fù)責(zé);2）提供至少2個可參加培訓(xùn)的時間段供選擇;3）對于個別不能隨班級一起培訓(xùn)的選手，酌情安排在最后一天混合培訓(xùn)。報名截止后，騰出2-3天時間整理報名表以制備選手花名冊、招募志愿者、編排培訓(xùn)時段、采購實驗耗材等。

（二）賽前培訓(xùn)

綜合考慮班級人數(shù)及其提供的可參加培訓(xùn)的時間段來安排培訓(xùn)，持續(xù)時間為2周，每天分為兩個時段，上午9：00-12：00和下午14：00-17：00，每個時段的培訓(xùn)人數(shù)控制在35人左右。材料成型及控制工程系的任課教師輪班組織培訓(xùn)教學(xué)（每個時段2名教師）。志愿者人數(shù)占報名人數(shù)的2.5%左右，協(xié)助教師整理試樣和耗材、組織簽到、維持紀(jì)律和秩序、清掃實驗室等。

（三）組織與實施

根據(jù)培訓(xùn)情況確定最終的比賽選手（1. 對于從未參加過培訓(xùn)的選手，取消其參賽資格;2.由學(xué)委根據(jù)各班同學(xué)經(jīng)過培訓(xùn)后的意愿篩選出棄權(quán)選手），控制人數(shù)在650人以內(nèi)以將比賽總時長控制為2天。分組編號，每組30人左右，在40分鐘內(nèi)完成磨制、拋光和侵蝕工作后將樣品裝在對應(yīng)編號的試樣袋中，上交給3-5位評委老師評分。評分細(xì)則與全國金相技能大賽的要求完全一致，從樣品表面平整度、樣品清潔程度、組織清晰度、劃痕、操作規(guī)范性與實驗習(xí)慣等5個方面進(jìn)行評定[1]。

（四）獎勵

金相大賽獲獎總?cè)藬?shù)設(shè)置為參賽人數(shù)的30%左右，其中一等獎取前5%，二等獎人數(shù)占10%，三等獎人數(shù)占15%。賽后召開頒獎大會，由教務(wù)處和相關(guān)院系的領(lǐng)導(dǎo)和老師頒發(fā)證書，同時，教務(wù)處和各學(xué)院對獲獎學(xué)生在評獎評優(yōu)過程中給予政策支持。獲得一等獎的選手經(jīng)過后期的篩選，選拔為校隊隊員參加國賽。由于獲獎率較高，且有機(jī)會代表學(xué)校出征，同學(xué)們的參賽積極性十分高漲，在參賽過程中也鍛煉了能力、增強(qiáng)了信心、提升了學(xué)研興趣。

三、金相大賽的反思與改進(jìn)

金相大賽參賽人數(shù)充足且呈現(xiàn)逐屆遞增的趨勢，這確實擴(kuò)大了賽事的覆蓋面和影響力，但由于經(jīng)費(fèi)有限，生均經(jīng)費(fèi)隨人數(shù)增多而減少，限制了人均培訓(xùn)時間和次數(shù)，高水平比賽作品的數(shù)量有所下降。此外，有部分同學(xué)報名動機(jī)不當(dāng)，存在“跟風(fēng)報名”、“打醬油”的現(xiàn)象，浪費(fèi)了資源。實際上，長沙理工大學(xué)開設(shè)了課外開放性實驗課程，本科生須利用周末或課余時間選修2-3門感興趣的實驗課程以達(dá)到畢業(yè)要求規(guī)定的課外學(xué)分，學(xué)校也給予實驗教師相應(yīng)的課時工作量支持。今后，可以考慮將課外金相實驗課程和金相大賽的培訓(xùn)環(huán)節(jié)有機(jī)融合，將金相大賽的培訓(xùn)經(jīng)費(fèi)用于提高課外金相實驗課程的規(guī)模和質(zhì)量。

四、結(jié)語

金相技能大賽是我校覆蓋面最廣的理工科專業(yè)基礎(chǔ)技能競賽，是培養(yǎng)材料、機(jī)械及其它相關(guān)專業(yè)大學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的有效途徑。應(yīng)以金相技能大賽為載體和契機(jī)，改革教學(xué)設(shè)計和教學(xué)內(nèi)容，助力實驗平臺建設(shè)，將競賽與高等教育有機(jī)結(jié)合，突出理論課程與競賽相結(jié)合的特色，促成“以賽促教、以賽促改、以賽促學(xué)，不斷提高材料學(xué)科人才培養(yǎng)質(zhì)量”的目標(biāo)，全力培養(yǎng)實踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備國際競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型“新工科”人才。

參考文獻(xiàn)：

[1] 葉宏， 昌霞. 材料專業(yè)金相技能大賽的探索與實踐， 中國冶金教育[J]， 2017， 6， 26-28.

[2] 趙潔婷， 包文斌， 吳迪. 金相技能大賽對實踐教育教學(xué)工作發(fā)展的影響， 科技創(chuàng)新導(dǎo)報[J]， 2017， 35， 219-221.

[3] 王嵐， 楊平， 李長榮. 金相實驗技術(shù)[M]： 北京： 冶金工業(yè)出版社， 2010.

作者簡介：

周小杰（1990.05-），男，漢族，籍貫：湖南邵東，學(xué)歷：博士，職稱：講師，研究方向：金屬材料。

張?。?980.08-），男，漢族，籍貫：山西霍州，學(xué)歷：博士，職稱：教授，研究方向：金屬材料。

龍春光（1965.09-），男，漢族，籍貫：湖南溆浦，學(xué)歷：博士，職稱：教授，研究方向：高分子材料。

基金項目：1. 湖南省本科教改項目（JG201809）：基于學(xué)科競賽與科研活動協(xié)同的大學(xué)生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式研究。2. 湖南省本科教改項目：“材料成型及控制工程”專業(yè)課程思政教學(xué)設(shè)計與實踐。