金相實驗教學改革及實驗技術能力提升探索

馬杰　王長征　黃寶旭　陳輝　趙性川

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

關鍵詞： 金相實驗技術 實驗教學 實驗課程改革

金相實驗技術是材料科學與工程專業類學生必須掌握的一門基本實驗技能，也是當今金屬材料開發、產品質量檢驗及失效分析常用的分析方法。現代金相檢驗技術將材料組分—加工工藝—顯微組織形貌—材料性能有機關聯，為調整材料組分、改善加工工藝，最終提高材料性能提供可靠的技術支持。相較而言，金相實驗技術的實踐性和操作性很強，其課程目的是使學生一方面掌握金相顯微分析的基本知識和方法，加深對相關材料科學理論知識的理解，另一方面在鍛煉學生動手實踐能力、培養學生實驗技能的基礎上，著重培養學生在材料研究中觀察問題、發現問題、分析問題和解決問題的能力，為學生解決后續實際工程問題奠定基礎。

長期以來，金相實驗課程教學以理論講授為主，疏于學生操作實踐能力的培養和鍛煉。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。因此，針對現行實驗教學中的不足，在貼近實際工程，以工程技術為主線的背景下，同時借助我校“卓越工程師教育培養計劃”，材料科學與工程學院金屬材料工程系在現行實驗教學的基礎上，針對學生參與實踐訓練機會少、所學理論知識與工程實際脫節的不足，對金相實驗教學進行改革及探討如何進一步提高學生的實驗技術能力。筆者現結合近些年的實驗工作經驗和體會，提出對金相實驗課程改革的設想。

1.引進多媒體、數據庫，進一步完善實驗教學手段

傳統金相實驗教學模式中教師先講解實驗目的、內容、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生觀察。由于學生自身差異性較大，加之對金相組織形態認同度較低，該種教學方法往往導致學生茫茫然，很難達到實驗的目的。多媒體技術及大數據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準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出來，將實驗內容準確、迅速地傳達給學生，讓學生首先有充分的感性認識，抓住試樣典型顯微組織特征，隨后有更多的時間觀察、體會實驗內容。同時，學生在觀察過程中如果對組織形貌存在疑問，就可以方便在數據庫中尋找。這種啟發式的教學勢必會提高學生的學習積極性和主動性，實驗教學質量也會大大提高。

2.進一步夯實實驗技能，增強學生的實踐能力

提升學生實驗技能最直接、最有效的方法是增加學生動手實踐機會。具體做法可以由任課老師講授完必要的背景知識，學生有初步認識后，分發給每一個學生不同的試樣，讓學生制備金相試樣，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理論首先形成自己的體會，然后任課教師進行系統的講解。這樣學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，提高學生的學習興趣。對于學有余力的學生，可鼓勵其參與老師的科研項目，全面開放實驗室，為學生提供創新性、研究性試驗條件，充分調動學生學習的主動性和積極性。

3.改革實驗成績考核方式

成績考核是考查學生所學知識掌握程度的一種手段，同時也是調動學生學習積極性的一種有效措施。為全面把握學生的學習情況和實驗技能，充分調動學生上好實驗課的積極性，構建科學、合理的實驗考核體系具有重要的意義。在具體操作過程中，對驗證性基礎實驗可根據學生的實驗預習、操作和報告情況進行考核；綜合實驗主要基于實際工程問題開設，題目具有一定的難度。其目的是讓學生充分發揮主觀能動性，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合學生自評或團隊互評，最后結合學生各方面的表現由老師進行綜合評定，確定每一個學生的實驗成績。成績考核中應突出學生的主體地位，強化學生的主人翁意識，調動學生參加實驗的積極性和主動性，培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力。

金相實驗技術是金屬類學生必須掌握的一門基本實驗技能。用先進的實驗教學方法、手段等措施完善實驗課教學，進一步提高學生的實驗技術能力，培養高素質的學生是實驗教師的責任，我們將繼續努力對金相實驗教學進行改革及探討。

參考文獻：

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[3]姚鴻年.金相實驗技術的現狀及其發展[J].理化檢驗：物理分冊，2009.

基金項目：聊城大學實驗技術研究項目（LDSY2014004）

通訊作者：王長征