金屬熱處理工藝課程實踐教學改革

馮佃臣 李 濤 王玉峰 張慧敏內蒙古科技大學材料與冶金學院 內蒙古包頭 014010

?

金屬熱處理工藝課程實踐教學改革

馮佃臣 李 濤 王玉峰 張慧敏
內蒙古科技大學材料與冶金學院 內蒙古包頭 014010

摘 要：金屬熱處工藝是金屬材料工程專業的一門實踐性很強的專業課程。本文分析了內蒙古科技大學材料與冶金學院金屬材料工程專業的金屬熱處理工藝課程實踐教學方面存在問題，主要的問題是重理論輕實踐且實踐學時偏少。提出了相應的改革措施，單獨開設該課程相關內容的實驗課，改革實驗課的考核內容及方式。

關鍵詞：金屬熱處理工藝；實踐教學；教學改革

金屬熱處理工藝課程是材料學科中理論和實踐并重的一門專業核心課。金屬材料工程專業的本科畢業生對固態相變原理和金屬熱處理工藝的掌握，對其將來從事本專業的科研工程技術工作都具有非常重要意義。本科生不但需要掌握鐵碳合金中過冷奧氏體發生珠光體、馬氏體、貝氏體轉變及回火轉變的原理，更應該掌握為了實現這些轉變的具體熱處理工藝即：正火、退火、淬火、回火工藝[1]。金屬熱處理工藝課程主要講授“四把火”(正火、退火、淬火、回火)和表面熱處理(表面淬火和化學熱處理)內容的一門實踐性非常強的課程。該課程也是畢業工作后用到最多的一門專業課程。本文就目前我校該課程實踐教學中存在的問題及將來改革的構想做一個簡要的敘述。

1 我院金屬熱處理工藝課程教學的現狀1.1 重課堂理論教學 輕實踐教學

目前，我們多采用“接受式教學模式”課堂講授該課程[2]。在課堂教授的過程中，教師在講臺上講解課程的內容，學生在下面做筆記聽課。沒有調動學生的主觀能動性，學生學習完該課程后也容易混淆“四把火”的意義。在課程教學的過程中在插入幾個學時的實驗課。在做實驗的時候，學生在實驗室金相顯微鏡下觀察實驗室教師為其準備好的試樣組織，觀察組織后寫份試驗報告。教師就完成該門課程的教學任務，學生完成了該門課程的學習。結課以理論考試為主，實驗成績僅占總成績的10%。因此，該課程的教學是以課堂理論教學為中心，學校的教學檢查、教師教學質量的評價也以理論教學為主,而忽視了對理論知識的實際應用。而學生普遍存在的知識面過窄、實踐動手能力差等問題，與這種“重理論、輕實踐”的教學指導思想皆有關系，這樣不僅不利于學生動手能力、素質的培養，更談不上培養學生的創新精神。

1.2采用“告知實驗”教學方法

在實驗教學方法上我們一直采用的是“告知實驗”傳統方式。在學生下實驗室前就告知學生做那個實驗，學生在實驗前通過預習實驗指導書，了解了實驗原理、使用儀器、測試方法、實驗步驟乃至數據記錄表格等等。來實驗室后，學生只需要在顯微鏡下觀察實驗室教師已經為其準備好了試樣的組織，在實驗指導書上畫出組織示意圖即可。這種教學方法使得學生產生很強的依賴性，盡管實驗做了很多，但很多學生還是既不會設計實驗，也不會動手完成實驗，更不會分析、解決在實驗中觀察到的現象和遇到的問題。學生只能在教師指定的時間進實驗室，完成實驗指導書上明確規定的任務。學生盡管做完了熱處理后的組織觀察，但是如何通過加熱、冷卻熱處理得到的組織，學生并沒有親手去做，而是實驗室的教師為其代勞，甚至熱處理后的試樣制備也是實驗室老師為其代勞。當然這也與實驗學時分配上偏少有很大關系，因為，教學學時較少，學生沒有足夠的時間去完成樣品的熱處理及熱處理后的制樣，因此，只有實驗室老師在學生下實驗室前為其準備好試樣。這樣的實驗教學方法與高校拓寬專業面、增強適應性的改革思路不相適應, 與實踐教學改革要求不相適應[3]。

1.3分組實驗教學安排

目前金屬材料工程專業實行分組實驗。由于實驗室教師和本科實驗教學設備臺套數的原因，有好多實驗項目實行分組實驗，每組大約5～6人來完成實驗的任務。實驗室教師分組后，分配實驗任務，由該組的所有學生來完成實驗的全部內容。但在完成實驗任務的過程中，存在一個很大的問題，有一部分同學替代了其他學生的實驗過程，實驗結果或數據出來后，他們共享實驗數據和結果，甚至有些學生實驗結果的分析都按照其他學生的分析來做一點修改，來應付實驗課。這樣的結果，讓很大一部分學生并沒有真正參與到實踐環節中。

這一現狀使學生難于了解當代熱處理工藝的最新成果，同時，也很難調動學生學習的主觀能動性創新性。在后續的教學過程中，尤其是本科畢業論文階段，指導教師分配題目后，本科生不知如何制定熱處理工藝，制定好熱處理供以后有的同學不會使用熱處理爐子進行熱處理實驗，甚至有部分學生都不會制備金相試樣，更不會分析熱處理過程中遇到的問題和熱處理后的組織及性能。針對這一現狀，結合內蒙古科技大學金屬材料工程專業于2015年開始準備工程教育認證的工作，認證需要加強實踐教學，因此要在實驗教學上做一定的改革的構想。

2 我院金屬熱處理工藝課程教學改革的構想

2.1課堂理論教學方式的改變

堅持“多媒體教學與黑板板書相結合”的授課方式。為了加強實踐教學環節，在金屬熱處理工藝課程教學手段上也進行改革，改革的內容包括教學內容和教學手段上。針對金屬熱處理工藝課程教材知識體系為了滿足培養創新人才的現狀，合理積極利用豐富的電子圖書和網絡資源，把一些難以理解的熱處理工藝，利用實例的形式去講解。比如在講解淬火時，從網上搜一段視頻：武俠電視劇中，我國古代鐵匠師傅鍛造兵器時，常將燒得發紅的鐵器放入冷水中，會聽到“嗤嗤”聲，加工出來兵器削鐵如泥，非常鋒利。在看完視頻后再去講解這一過程就是淬火。淬火的主要特點時快速加熱，目的是得到高硬度的馬氏體組織。這樣學生就很容易記住淬火，并且也看到了淬火的操作過程。讓學生切實體會到金屬熱處理課程的學習價值, 增強了學生的學習的內動力，加深了學生對學科理論的理解與把握，為培養學生的創新能力夯實了基礎。在講解各種熱處理共以后的在組織時，如珠光體、馬氏體、貝氏體等時，把不同典型組織的金相照片和電子照片放到多媒體課件上，多讓學生觀察不同組織的形貌特征。從而，在感官讓學生記住了不同熱處理后的在組織。

2.2加強實驗教學單獨設課

加強實驗教學方面主要從兩個方面出發，一增加實驗學時，單獨設課。能讓學生有時間在實驗室自己動手完成不同熱處理的實驗過程，在熱處理后自己制備金相試樣，測試試樣的硬度和觀察組織。并整理實驗結果，對實驗過程進行分析，寫成實驗報告。通過上述實踐訓練給學生創造了運用理論知識解決實際問題的環境，讓學生學以致用，實現從理論向實踐能力的轉化，培養學生獨立分析問題解決問題的能力。為了讓學生有足夠的時間完成并理解不同熱處理工藝對性能和組織的影響，我們單獨設一門實驗課。這樣避免了不同熱處理工藝實驗隔段時間去完成，隔段時間長了容易忘記前面做過的實驗內容，使學生不容易掌握不同熱處理工藝對性能影響的比較。

2.3加強實踐教學考核內容

結課成績的評定對學生平時的學習態度有很大的影響。目前實踐課程的考核還存在不少弊端，學生對實踐課程的考核抱無所謂態度。為了全面培養學生的綜合能力，實踐教學中要調動學生的學習積極性，應進行全面考核，與理論課一樣嚴格考核，應制訂實踐教學考核規范，嚴格執行考試制度。在結課考核內容上做一定的修改。考核內容包括：學生的上課出勤率(10%)、實踐動手能力表現(20%)、實驗報告完成情況(20%)、結課考試(50%)四個方面。結課考試試題內容主要是實踐內容，如不同熱處理后組織的辨認；給定某一種鋼，為了實現某一目的，為其制定熱處理工藝等[3]。

3 結束語

根據金屬熱處理工藝課程的特點，在教學過程中，一定要改掉“重課堂理論教學，輕實踐教學”的思想。通過單獨設實驗課和改革實驗課成績評定內容，教師調動學生的積極性、主動性，培養學生的動手能力和分析問題解決問題的能力。以培養出更多的高素質合格人才。

參考文獻

[1] 王順興.金屬熱處理原理與工藝[M].哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社,2009.

[2] 倪俊杰,張旺.《金屬熱處理原理與工藝》多元協同教學模式構建及實施效果的研究[J].中國科教創新導刊,2013(29):74-76.

[3] 葉宏閆忠琳.材料科學與工程專業實踐教學環節的現狀與對策[J].重慶科技學院學報:社會科學版.2007(2):126-127.

[4] 倪俊杰,王文宏.金屬熱處理原理與工藝”課程建設及教改實踐[J].中國科教創新導刊,2013(32):38-39.

The Practical Teaching Reforms of Course of the Technology of Metal Heat Treatment

Feng Dianchen, Li Tao, Wang Yufeng, Zhang Huimin
College of Material and Metallurgy, Inner Mongolia University of Science and Technology, Baotou, 014010, China

Abstract:The technology of metal heat treatment is a very practical course in metal material engineering. Some problems were analyzed which were found during the practice teaching of the course in Inner Mongolia University of Science and Technology. Teachers have paid too much more attention on theory than practice in teaching hours before. So practicing course was separated from theory course and the test of the course was reformed by contents and style.

Key words:the technology of metal heat treatment; practical course; teaching reforms

基金項目：內蒙古科技大學重點課程建設項目(編號：3073013)；金屬材料工程高等學校“專業綜合改革試點”項目(編號：3071086)。

作者簡介：馮佃臣，碩士，副教授

收稿日期：2015-07-30