金屬材料工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)研究與探索

宋新莉+賈涓+吳雋+沈冬冬+劉靜

摘要：實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)應(yīng)用型人才的高等院校的重要教學(xué)環(huán)節(jié)之一，本文針對金屬材料工程專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)目前存在的問題：教學(xué)內(nèi)容不完善，教學(xué)質(zhì)量不高，設(shè)備不足等，提出要更新實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，融入交叉學(xué)科實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，實(shí)踐教學(xué)方式的多樣化及增加設(shè)備投入，提高教學(xué)質(zhì)量等。

關(guān)鍵詞：金屬材料工程專業(yè);實(shí)踐教學(xué);教學(xué)質(zhì)量

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）22-0111-02

實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)應(yīng)用型人才的高等院校的重要教學(xué)環(huán)節(jié)之一，實(shí)踐教學(xué)對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力、動手能力、分析問題及解決問題的能力等方面均有重要意義[1]。金屬材料工程專業(yè)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科專業(yè)，新材料的研發(fā)和制備，離不開實(shí)踐過程。學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)是他們以后能夠適應(yīng)社會、獨(dú)立完成某一項(xiàng)工程任務(wù)的重要條件。實(shí)踐教學(xué)包括理論課實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)（認(rèn)識實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)等）與畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）等。實(shí)驗(yàn)教學(xué)大多數(shù)是在實(shí)驗(yàn)室完成的，而實(shí)習(xí)是學(xué)生參與企業(yè)生產(chǎn)的一種實(shí)習(xí)形式，畢業(yè)論文是學(xué)生參與教師的科研項(xiàng)目，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)及鐫寫論文等[2-3]。本文針對實(shí)踐教學(xué)中存在的問題并結(jié)合本校金屬材料工程專業(yè)的具體情況，探討實(shí)踐教學(xué)改革方法。

一、目前金屬材料工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的弊端

1.實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容不完善。金屬材料工程專業(yè)的核心專業(yè)課是《材料科學(xué)基礎(chǔ)》、《金屬材料學(xué)》、《熱加工工藝》、《材料力學(xué)性能》及《材料分析方法》等。目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)及實(shí)習(xí)等實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容均與這些理論課程密切相關(guān)，而且實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主，例如《鐵碳合金平衡組織觀察》、《鋼的熱處理組織觀察》等，大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為，通過這些課程實(shí)驗(yàn)，學(xué)會了利用顯微鏡識別金屬材料的微觀組織的能力，掌握了一些材料性能測試方法等，但是，目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容涉及的綜合型及設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對較少，而這些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是綜合利用所學(xué)理論知識設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)工藝并進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究等，以培養(yǎng)學(xué)生的思維創(chuàng)新能力和分析問題、解決問題的能力。

此外，金屬材料工程專業(yè)畢業(yè)生的追蹤調(diào)查表明，大多數(shù)畢業(yè)生從事與本專業(yè)相關(guān)的工作，但是還有從事與金屬材料相關(guān)的冶煉及材料的成型與控制相關(guān)的工作。由于目前實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)缺少綜合型及交叉學(xué)科的相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，影響了學(xué)生在相關(guān)專業(yè)的工作崗位上的實(shí)際操作技能。調(diào)查研究表明大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為大學(xué)實(shí)踐教學(xué)應(yīng)該涉及到交叉學(xué)科內(nèi)容，根據(jù)目前金屬材料工程專業(yè)培養(yǎng)方案課程設(shè)置，開設(shè)了材料成型與控制及鋼鐵冶金相關(guān)的課程，如《軋制原理及工藝導(dǎo)論》、《鋼鐵冶金概論》等，因此可以開設(shè)與鋼的冶煉、模擬軋制等相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。這樣有利于拓展學(xué)生的知識面，從而使得學(xué)生畢業(yè)后能夠擴(kuò)大就業(yè)面，增強(qiáng)社會適應(yīng)性。如果實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容不完善，會影響學(xué)生在相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的就業(yè)前景，從而降低就業(yè)率。

2.實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量不高。實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量不高的原因是多方面的：實(shí)踐教學(xué)系統(tǒng)及內(nèi)容不完善、實(shí)驗(yàn)設(shè)備條件及環(huán)境因素等。簡單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，由于沒有太多的新意，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中缺乏積極性、主動性，被動按照實(shí)驗(yàn)程序完成任務(wù)，學(xué)生的思維能力得不得培養(yǎng)。而實(shí)驗(yàn)設(shè)備條件也會影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。例如學(xué)校的大型精密設(shè)備，例如透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡及X射線衍射儀等大型設(shè)備，由于需要培訓(xùn)上崗，因此，學(xué)生也只能是觀摩而不能動手操作，只是觀看實(shí)驗(yàn)老師的演示性實(shí)驗(yàn)，這樣實(shí)驗(yàn)對所學(xué)課程的幫助意義并不是很大，學(xué)生到了企業(yè)，遇到這種大型設(shè)備還是不會馬上上崗進(jìn)行操作。

目前金屬材料工程專業(yè)本科生實(shí)習(xí)是實(shí)踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。主要有認(rèn)識實(shí)習(xí)及針對熱加工工藝相關(guān)課程的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，實(shí)習(xí)場所主要安排在鋼鐵冶金相關(guān)的企業(yè)，但是由于大多數(shù)企業(yè)基于安全、效益、保密等方面考慮，不允許學(xué)生參與實(shí)際操作，學(xué)生只能看到表面現(xiàn)象，不能了解生產(chǎn)內(nèi)容的實(shí)質(zhì)性工藝及相關(guān)參數(shù)。大多數(shù)情況下，學(xué)生實(shí)習(xí)完后的感覺就是走馬觀花。因此，到企業(yè)中參加生產(chǎn)實(shí)習(xí)，學(xué)生得不到參與及動手操作的機(jī)會，更談不上分析問題、解決問題及創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)了，因此嚴(yán)重制約了我國工程人才實(shí)踐能力的培養(yǎng)[4]。

3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備不足。目前，大學(xué)擴(kuò)招是普遍存在的現(xiàn)象，而擴(kuò)招帶來了相應(yīng)的負(fù)面影響，給實(shí)踐教學(xué)帶來巨大壓力，實(shí)踐教學(xué)不同于課堂教學(xué)，老師在講臺上講課，幾十及上百學(xué)生可以同時在教室里聽老師講課。實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生動手能力的教學(xué)環(huán)境，是實(shí)踐與理論相聯(lián)系的教學(xué)環(huán)節(jié)。需要有一定的場地和設(shè)備支持，因此專業(yè)人數(shù)的增加，對設(shè)備及老師提出挑戰(zhàn)，設(shè)備不足，學(xué)生實(shí)驗(yàn)就需要分批次進(jìn)行，如果批次人數(shù)太多，達(dá)不到實(shí)踐的預(yù)期效果，批次人數(shù)減少，老師的工作量大大增加。

畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）過程，因?yàn)樵O(shè)備不足，學(xué)生要排隊(duì)長時間等待，往往由于時間限制，很多學(xué)生隨意得到一些結(jié)果，不考慮實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否合理，放到畢業(yè)論文中湊數(shù)以達(dá)到畢業(yè)的目的。例如，金屬材料專業(yè)學(xué)生畢業(yè)論文常常涉及鋼鐵材料的研發(fā)，需要用金相顯微鏡拍照微觀組織，目前實(shí)驗(yàn)室就一臺可以照相的設(shè)備，由于使用該設(shè)備人數(shù)比較多，不僅金屬材料工程專業(yè)的學(xué)生使用該設(shè)備，材料成型與控制專業(yè)、冶金專業(yè)的學(xué)生往往也用到該設(shè)備，因此，畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）期間，學(xué)生要用到這臺設(shè)備拍照，往往要等很長時間才能等到，而畢業(yè)論文工作時間是有限的，因此有些學(xué)生往往隨便拍照幾張，放到畢業(yè)論文中，有時拍出來的照片并不能反映真實(shí)的情況，所以就會影響到論文的分析總結(jié)等，從而影響畢業(yè)論文的總體質(zhì)量[5]。

二、實(shí)踐教學(xué)改革探索

1.更新實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，融入交叉學(xué)科實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。完善的實(shí)踐教學(xué)體系及教學(xué)內(nèi)容，有利于全面培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維能力、分析問題和解決問題的能力。研究表明高等院校課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容要包括驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)、綜合型實(shí)驗(yàn)及設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，其中驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)基本是學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證書本中的某種現(xiàn)象，該實(shí)驗(yàn)比較簡單，學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程只要得到與教材中相關(guān)的結(jié)果即可，但是，綜合型實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)是利用所學(xué)的理論知識，自己設(shè)計(jì)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)條件，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并利用書上所學(xué)的理論知識分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這兩種實(shí)驗(yàn)對培養(yǎng)學(xué)生的分析問題及解決問題的能力最為重要，因此，在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，應(yīng)該增加與專業(yè)相關(guān)的綜合型及設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。endprint

金屬材料工程專業(yè)的學(xué)生主要學(xué)習(xí)金屬材料相關(guān)的性能與材料的化學(xué)成分、生產(chǎn)工藝過程等之間的相關(guān)性。因此，化學(xué)成分控制的冶煉過程，軋制冷卻及隨后的熱處理過程都會影響最終的性能指標(biāo)，這些環(huán)節(jié)涉及到冶金專業(yè)、材料成型與控制專業(yè)及金屬材料工程專業(yè)。因此，金屬材料工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容不能僅僅局限在本專業(yè)領(lǐng)域，而應(yīng)該考慮學(xué)科交叉，實(shí)踐教學(xué)涉及到一些關(guān)于鋼的冶煉、軋制等相關(guān)的內(nèi)容，這樣能夠彌補(bǔ)本專業(yè)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的不足，從而可以全面培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、分析問題和解決問題的能力，增大學(xué)生就業(yè)面。

2.實(shí)習(xí)基地的建設(shè)，增加實(shí)踐教學(xué)形式多樣化。針對前面提到的實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量不高，尤其是生產(chǎn)實(shí)習(xí)由于受到企業(yè)的限制影響了教學(xué)質(zhì)量，需要對生產(chǎn)實(shí)習(xí)的教學(xué)形式進(jìn)行改革。學(xué)生一方面去企業(yè)參觀，另一方面，要建立與大生產(chǎn)相似的工作環(huán)境，例如校內(nèi)實(shí)習(xí)基地建設(shè)，將企業(yè)的設(shè)備小型化，學(xué)生可以根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)模式，針對某種產(chǎn)品進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，然后動手操作制造，在該過程中，學(xué)生不僅要利用所學(xué)的理論知識制備相關(guān)工藝，同時可以學(xué)習(xí)設(shè)備的操作過程，實(shí)踐過程中，訓(xùn)練學(xué)生思考問題及解決問題的能力。

校內(nèi)實(shí)習(xí)基地建設(shè)要明確目標(biāo)，學(xué)生在學(xué)完《材料科學(xué)基礎(chǔ)》、《材料熱加工工藝》、《金屬材料學(xué)》等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課后需要到冶金廠生產(chǎn)實(shí)習(xí)，了解冶金產(chǎn)品熱處理方法及高倍缺陷、低倍缺陷的分析方法，力學(xué)性能測試設(shè)備及方法等。根據(jù)金屬材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備，購置一下小型設(shè)備及實(shí)驗(yàn)耗材，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室根據(jù)冶金廠實(shí)際的分析檢測方法對不同類型鋼鐵材料進(jìn)行工藝制備、微觀組織及缺陷分析等，在實(shí)習(xí)基地模擬大工業(yè)生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)條件，這樣可以彌補(bǔ)校外實(shí)習(xí)的不足，大大提高了實(shí)習(xí)教學(xué)質(zhì)量。

3.增加實(shí)驗(yàn)設(shè)備投入，滿足實(shí)踐教學(xué)多樣化需求。由于實(shí)踐教學(xué)形式多樣化，即包括實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)教學(xué)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)及畢業(yè)論文等，實(shí)驗(yàn)室教學(xué)中大量實(shí)驗(yàn)往往是驗(yàn)證性的，但是學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程也需要大量的顯微鏡等微觀分析設(shè)備的支持;而生產(chǎn)實(shí)習(xí)，重點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生將書本所學(xué)的理論知識應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中，得到我們所需要的材料，而畢業(yè)論文多數(shù)是屬于設(shè)計(jì)型、創(chuàng)新型，學(xué)生根據(jù)畢業(yè)論文題目，要學(xué)會利用學(xué)校資源查閱相關(guān)的文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案，并且自己動手操作設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到一定的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并根據(jù)所需的理論知識來分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。大多數(shù)畢業(yè)生感覺畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）期間，可以將書本所學(xué)的理論知識應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)研究中，并且通過本學(xué)期的論文工作，學(xué)會了文獻(xiàn)檢索及閱讀的能力、設(shè)備的實(shí)際操作能力、文本及圖形的處理能力，培養(yǎng)了分析問題及解決問題的能力。可見，不同的實(shí)踐教學(xué)形式目的不同，但是要達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，對實(shí)驗(yàn)場地及設(shè)備提出了更高的要求。因此，要培養(yǎng)出高素質(zhì)的應(yīng)用型人才，學(xué)校需要投入一定的經(jīng)費(fèi)，購買與實(shí)踐教學(xué)相關(guān)的設(shè)備以滿足學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)及畢業(yè)論文的需求。

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