改革原有教學模式，構建材料學專業基礎實驗教學新體系

尹斌+陳石林

[摘 要]實驗教學是高校人才培養過程中的重要環節，通過實驗可以將理論教學與實踐教學有機融合，以鞏固夯實學生的基礎理論知識，加強學生在科學研究的基本方法、實驗方法和技能上的訓練，培養學生獨立分析、解決實際問題的能力，使學生的綜合素質及實踐、創新能力得以全面提升。我院實驗教學中心在金屬材料專業基礎及材料科學與工程專業基礎實驗教學中改革原有教學模式，積極探索新的實踐教學方法，構建提高人才培養質量的實驗教學新體系，取得了很大成效。

[關鍵詞]材料專業;基礎實驗教學;教研教改;實驗教學新體系

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）01-0165-02

實驗教學是高校人才培養過程中的重要環節，通過實驗可以將理論教學與實踐教學有機融合，以鞏固夯實學生的基礎理論知識，加強學生在科學研究的基本方法、實驗方法和技能上的訓練，培養學生獨立分析、解決實際問題的能力，使學生的綜合素質及實踐、創新能力得以全面提升。

在材料學科專業的學習和培養計劃中，“材料學專業基礎”是重要的專業基礎課，它從材料學科領域的基礎理論出發，闡述各種材料的共性基礎知識，從材料的組織結構出發，研究材料性能中材料結構和制備工藝之間的關系，因而教學既要強調基礎理論知識，又要與生產實際保持緊密的聯系。但在傳統的教學模式中，長期以來將實驗教學附屬于理論教學，將其視為理論教學的輔助手段，或是驗證基礎理論的工具，這種狀況容易使學生在專業基礎理論的學習過程中產生知識的斷裂和缺陷，不能將各門專業理論課程的知識加以融會貫通，造成學生的實驗技能不強，工程、創新意識淡薄。

因此在人才培養過程中，要使學生既能牢固掌握專業基礎理論知識，又能培養提高學生的實踐能力、分析解決問題的能力與創新意識，使學生能從被動學習變為主動的、自主思考的學習，就必須以教研教改為抓手，改變原有的教學模式，構建新的金屬材料專業基礎實驗教學體系。近幾年來我們大力開展教研教改，積極探索新的實踐教學方法，在我們的教學實踐中進行了如下兩個方面的改革，取得了明顯的成效。

一、理論與實踐相結合，合理設置專業實驗教學內容

材料學科基礎實驗主要包含兩個方面的實驗環節：一是課程實驗，學生通過實驗驗證理論學習內容，鞏固理論知識，加深對知識的理解，初步掌握材料測試的基本方法，對材料測試先進技術的應用及實驗主要儀器設備加以了解。二是設計性的綜合性實驗，這也是目前我們重點進行教研教改的部分。在實踐教學中，我們讓學生根據所學的材料專業基礎知識自主選題，自行設計實驗方法。將實驗方案制訂、材料選擇、材料處理、試樣制備、儀器設備使用、性能測試、組織結構分析、實驗結果分析到相關文獻資料的查閱組成一個完整的綜合性實驗。學生可以應用學到的專業理論知識來進行實驗及對實驗測試結果進行分析，在這個過程中要求學生將“材料學專業基礎”、“材料性能學”、“材料工程基礎”、“金屬熱處理原理與工藝”、“金屬學原理”等專業基礎課的基礎理論知識系統的、全面的運用到材料研究、制備當中，從而培養、提高學生發現問題、解決問題的能力和創新意識，掌握一定的專業實驗實踐技能及進行材料科學研究的基本方法。

（一）材料學專業基礎實驗設置

實驗有“金相顯微鏡的構造”、“金相試樣制備”、“碳鋼平衡狀態下的顯微組織觀察”、“碳鋼的熱處理操作”、“組織觀察及硬度測試”、“顯微攝影”、“結晶學”、“材料力學性能測試”、“Fe-C平衡組織及觀察”、“材料的偏光分析”、“材料組織金相顯微鏡觀察”、“材料摩擦磨損以及沖擊性能的測定”、“材料密度的測定”、“材料電阻特性的測定”、“材料熱膨脹系數的測定”、“熱導率的測試”、“電容量C”、“電感量L”、“品質因數Q測試”等18個實驗內容。其實驗均為基礎性和驗證性實驗，通過實驗使學生掌握理論知識，熟悉了解專業的基本實驗技能、實驗手段和材料研究的基本方法。

（二）材料學專業基礎綜合實驗

金屬材料方向實驗內容為“金屬材料熱處理綜合實驗”。實驗內容涉及本專業“材料科學基礎”、“材料性能學”、“材料工程基礎”、“金屬熱處理原理與工藝”、“金屬學原理”等專業理論知識課程，通過綜合實驗使學生將學到的專業理論知識得以系統、連貫的應用起來。

綜合實驗項目設置：

1.金相分析與力學性能測試：實驗要求學生運用已學的“金屬學原理”、“金屬熱處理原理與工藝”理論知識，以預定的力學性能指標為依據，查閱相關文獻及資料，正確選用材料，根據所選材料制訂合理的實驗方案，制訂熱處理工藝，進行熱處理操作、硬度測試、試樣制備、數據、圖片采集，應用專業理論知識進行組織結構、成分、性能的分析，通過實驗增強學生實踐動手能力和綜合運用專業知識解決實際問題的能力。

2.金屬材料綜合實驗：實驗涉及金屬材料的制備、塑性成形、組織性能檢測等內容，其任務是使學生學會綜合運用常用金屬成型加工方法進行材料制備和性能檢測。實驗結合了我校材料學科在材料科學研究方面的成果，金屬材料采用鋁鎂材料，實驗內容主要包括金屬材料熔煉與鑄造、塑性加工（擠壓、軋制）、熱處理、金相組織觀察與力學性能檢測。

上述實驗從選題、制訂實驗方案、選材、實驗、試樣制備、性能測試、組織觀察、數據分析及結果分析均由學生自主完成，并要求完成2000字實驗報告。

二、構建和實施實驗教學新體系

（一）新的材料學專業基礎實驗體系

新的材料科學基礎性實驗體系改變了原有的實驗教學模式，主要是根據理論教學內容和要求來科學合理的設置實驗內容、實驗方法，將先進的實驗測試技術、方法及儀器設備應用于實驗教學中，實驗教學由驗證式的實驗轉變成基礎驗證性、綜合設計性、研究創新性的綜合實驗，以加強學生的主動學習能力、實踐能力和創新能力，使學生得到系統性的訓練。我們將實驗教學內容進行模塊化，主要分為基礎型實驗、專業實驗、實踐應用型綜合實驗和創新實驗四個模塊。

通過新的實驗模塊的確立，形成了以材料科學基礎、材料性能測試與評價、材料微觀組織結構觀察與分析為主線，以材料實驗基本操作、材料研究方法、材料現代測試分析手段為基本內容的材料基礎實驗、綜合設計實驗、專業實驗、研究創新實驗的實驗教學新體系。

（二）創新設計與技能競賽平臺是實驗教學新體系的有益補充

為營造良好的學習氛圍，充分調動學生自主學習的積極性，作為新的實驗教學體系的一種有益補充，我們以全國大學生金相技能大賽、全國大學生材料設計大賽為依托，完善實驗室的建設，搭建學科競賽平臺。近年來我校已組織了三次金相技能大賽和材料設計大賽，同時積極組織學生參加了全國大學生金相技能競賽及材料設計大賽并取得了優異成績，通過競賽促進了學生之間、學校之間的相互交流學習，開闊了學生的視野，調動了學生自主學習的積極性，豐富了學習內容，也提高了人才培養的質量。

（三）考核和質量監控機制是檢驗實驗教學新體系成效的必要手段

綜合性設計性實驗的考核注重過程，對于設計性實驗我們更重視學生在整個設計及實驗過程中的表現，而實驗結果只作為考核的次要因素。學生在設計方案中是否有獨到新穎的想法，整個實驗思路邏輯是否清楚，實驗過程是細節嚴密還是顧此失彼，整個實驗報告書寫是否規范，結果是否可信，對不同實驗因素導致實驗結果的差異如何進行分析等都是評定設計實驗成績的重要因素。考核中要充分鼓勵和肯定學生在設計過程中所表現出的敢于挑戰、主動學習、大膽創新的精神，及由此帶來的思維水平和實踐水平的全面提高。

實驗考核和質量監控是檢驗實驗教學效果的一個關鍵步驟，它既能檢驗教師的實驗教學思路和方法的正確性，也能檢驗學生在實驗過程中的知識運用、創新思維及分析總結能力，它可作為激勵學生發揮主觀能動性的培養的一種教學措施。實驗考核主要在3個階段：實驗方案的設計和討論;實驗實施;實驗結果分析匯報。通過這三個階段的把關，提高實驗教學質量，同時能檢驗教師的實驗教學思路和正確性以及學生在實驗過程中的知識運用、創新思維，由此激發學生主觀能動性和創新意識。

（四）實驗教學管理模式的配套改革是實驗教學新體系得以實施的有力保障

實驗單獨設課和實驗室面向學生全面開放是我們改革實驗教學管理模式的主要內容。我校材料實驗中心所有實驗室對學生全面開放，使學生在學習中的創意、想法均能在實驗室得到驗證，也為學生進行材料科學研究的自我選題提供了實驗條件。同時，實驗單獨設課，全面實行實驗教學學分制，從制度上保證了教與學對實踐實驗教學環節的重視和實驗教學水平的提高。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 陳石林，李玉平，尹斌.構建材料類課程實驗教學體系的思考[J].大學教育，2013（9）.

[2] 鄭冬梅，王悅.構建研究生實驗教學體系，培養研究生創新能力[J].實驗技術與管理，2010（5）.

[3] 龍夢晴.素質教育與高校人才培養的理論與實踐探析[J].大學教育，2012（12）.

[4] 廖桂英，夏華.構建創新人才培養的開放式大學化學教學平臺[J].大學教育，2012（12）.

[責任編輯：鐘 嵐]