工程認證背景下金屬材料熱處理實驗教學改革探索*

楊琳　李黎忱　鄧世岐（太原理工大學 材料科學與工程學院，山西 太原 030024）

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工程認證背景下金屬材料熱處理實驗教學改革探索*

楊琳李黎忱鄧世岐
（太原理工大學 材料科學與工程學院，山西 太原 030024）

摘要：文章從工程認證提出的新型教育理念出發，分析了金屬材料熱處理實驗教學環節存在的問題。在工程認證評價標準的導向下，從加強實踐性教學環節及大力培養學生工程應用能力的角度，合理設置兼具創新性和開放性的《金屬材料熱處理》實驗，為材料學科實驗教學提供一種可資借鑒的實驗教學模式。

關鍵詞：金屬熱處理；開放性實驗；實驗工程認證

一、現狀分析及存在的問題

（一）忽視實驗教學

在以往的實驗教學模式中，學生的創新能力和實踐能力得不到重視，實驗內容與實踐內容沒有緊密結合起來，也必然無法達到工程教育認證的要求。過去的金屬材料熱處理課程實驗課程得不到足夠的重視，課時數較少。在較短的熱處理實驗課時下，學生沒有時間對實驗樣品進行顯微分析，無法將熱處理原理和實驗結果結合起來，使得學生對試樣在熱處理實驗前后的組織改變缺乏直觀對比，妨礙了教學目標的實現。

（二）實踐教學與理論教學相脫節

當前金屬熱處理在實踐教學環節上普遍缺乏對理論課程操作的靈活度。 熱處理專業教學的主要內容，偏重于固態相變原理的傳授，而對于根據具體設備條件選擇合適的熱處理工藝方法方面的培訓基本上缺失，這對于培養材料機械專業的畢業生而言是個瑕疵。這使得學生參加實驗教學的積極性受到挫傷，難以正確掌握運用實驗分析方法的掌握，影響了應用型、技能型人才的培養。

（三）學生在實驗中缺乏自主性

教育“單向化”明顯，教學效果不佳。在熱處理實驗教學環節中，學生積極性不高，只是機械性的隨著教師的講解完成實驗過程，缺乏主動思考的能力和習慣，不會自學、不愿深究。這種“單向化”的教學手段難以提高學生的動手能力和實驗分析能力，影響教學目標的完成。這門課程帶給學生的感覺是理論性強，知識點繁雜，學習起來枯燥，知識點的連貫性和整體性差，因而學生學習興趣不高，進而會影響到材料及機械專業的人才培養的質量［1］。

從根本上說，工科高等學校的實驗教學過程應該成為一種有創造性的活動。主動性、能動性、研究性和創造性，應該成為實驗教學過程中的關鍵性要素。如果教師不能激發出學生的主動性和能動性，不能培養其研究性和創造性，最終學生的創新思維能力會被扼殺在“照葫蘆畫瓢”的練習中［2］。

綜上所述，目前實驗教學存在的問題是：本課程實驗對許多學生缺乏吸引力，具體表現為不進行課前預習準備；實驗中操作“依葫蘆畫瓢”，實驗報告雷同等。因此為了修正以往實驗教學中存在的問題，我們考慮對《金屬材料及其熱處理》進行新型實驗教學改革探索，摒棄傳統的教學模式，提高學生能動性和自主創新能力并提高學生實踐應用能力［3］。

我們進行《金屬材料及其熱處理》課程實驗教學改革的基本思路是：增加可以發揮學生自主性和能動性的實驗內容，給學生提供自己設計實驗、獨立動手和獨立分析實驗結果的機會；增加實驗室開放時間、提供豐富的實驗材料；在教學生了解材料分析的基本方法和相關實驗儀器的使用常識后，放手讓學生自己制定實驗方案并動手操作；充分調動學生的積極性，發揮自主性和創新性，使實驗教學成為課堂教學的有效補充。

二、改進的措施及方案

（一）改進實驗教學的原則

我們改進實驗教學模式依據遵循的是互動性、開放性、綜合性和實用性。互動性原則是指在將學生置于實驗教學的主體位置中，老師作為輔助的角色。在學生觀察和思考的基礎上，老師引導學生制定出合理是實驗方案，并在實驗教學中保持與學生積極互動，幫助學生全面理解實驗教學目標，順利完成實驗；開放性是指在實驗教學大綱中實驗內容只規定基本要求，其實驗步驟由學生自行設計。綜合性是指將簡單的實驗操作過程擴容為集設計實驗、獨立動手和獨立分析實驗結果為一體的綜合性實驗，讓學生在獨立制定方案、設計實驗步驟和分析數據的過程中深入地理解實驗目標，為專業理論的學習奠定堅實的基礎；實用性就是使實驗設置盡可能貼近生產實際，使學生在實驗中加深對材料的成分、組織和性能之間的關系的理解，為日后學習和實際工作中打下堅實的基礎。

（二）實施方案

1.第一階段：課題準備階段——進行實驗教學創新設計

教師選擇提出便于學生探究的實驗題目，讓學生能夠在明確實驗目標的前提下自行查找資料，確立實驗方案，設計實驗步驟并完成實驗任務。教師在此階段只提供合適的問題而并不進行方法上的指導。在工程認證原則的指導下，實驗教學由被動的知識傳輸過程轉變成由學生獨立探索和主動學習的過程。在這一階段中教師提出的題目最好有一定工程背景，給學生以學以致用的積極性。在學生主動探究的過程中，不但提高了學生的動手能力，而且培養了學生制定實驗方案和分析實驗結構的能力。

2.第二階段：課題實施階段——學生自主選擇研究課題

全班學生分成若干課題研究小組，設計研究方案，完成預習報告。經歷資料收集、實驗探究、分析檢測、完成實驗報告等學習過程。

受傳統教學的影響，學生善于被動接受知識，很多學生拿到實驗題目后不知該如何下手。 因此，在進入實驗操作環節前，教師需要講解如何運用基本原理去制定熱處理的工藝參數。在學生拿到實驗題目后教師要明確提出實驗要求，幫助學生回顧理論課上學習到的相關知識，并通過引導和提示使學生打開思路保證項目的可實施性。同時，在課題的實施階段要引導學生思考，及時糾正、總結出現的問題，增強項目的可實施性。

在教師給出實驗題目和注意事項后，組織學生分小組選題，以小組為單位實施完成熱處理實驗并檢查熱處理后的組織、性能變化情況。

3.第三階段：課題總結階段——以班級為單位進行課題交流小結

在學生實驗做完之后，以小組為單位在全班進行交流活動。交流活動中，教師鼓勵學生提出不同的想法、新的實驗方案，激發出學生的創新意識。實驗課題的及時總結不但使教學任務完成的更為完整，而且提高了學生的實踐能力，更重要的是培養了創新精神。

4.第四階段：實驗教學評價

《金屬材料及其熱處理》課程實驗教學改革需要改變僅以實驗報告為依據的評價方式，將實驗教學評價滲透到以上所述的各個環節中。可以將最終的實驗成績劃分為三個部分：課題準備階段占30%，以預習報告為評價依據；課題實施階段占30%，以實驗操作效果和學習態度為評價依據；課題總結階段占40%，以實驗報告為評價依據。改革評價方式的核心在于既評價學習過程也評價學習結果，將評價貫穿于整個課程的教學過程之中［4］。將實驗結果評價和實驗過程性評價結合起來，可以全面地反映學生個體學習成長的軌跡，記錄下學生學生能力發展的過程。同時，在教學評價中可以嘗試改變單一由教師作為評價主體的模式，鼓勵學生自評及互評，這樣可以使學生在更大限度地認同評價結果。

（三）實施案例

實驗設計題目：T10鋼熱處理工藝實驗。

實驗目的：應用所學到的知識，理論聯系實際，設計合理的熱處理工藝，將T10鋼的硬度分別調整至50～60HRC，60～65 HRC，40～50HRC，30～40HRC。研究熱處理工藝對T10鋼組織性能的影響。

實驗要求：測定加熱時間，加熱溫度和冷卻速度對T10鋼組織和性能的影響。

實驗任務：

（1）選用適當的熱處理工藝，將T10鋼的硬度調整至以下范圍內：50～60HRC，60～65HRC，40～50HRC，30～40HRC。

（2）制定實驗方案，完成工藝操作，測定試樣硬度，制備顯微觀察樣品并分析，撰寫實驗報告。

實驗日程安排：（1）選擇題目；（2）制定實驗方案，填寫實驗預習報告；（3）進行實驗操作并測定實驗數據；（4）分析實驗數據，撰寫實驗報告；（5）課題交流小結。

三、改進后的效果

1.激發了學生的學習興趣。學生在實驗教學中所表現出的高漲熱情和積極參與。學生在這個過程中學會提出方案、討論可行性、確定操作步驟、檢驗實驗結果和進行理論解釋。

2.引導學生在實驗中發揮自動性和創新性，培養學生獨立制定方案的能力，使學生深刻掌握基本原理，達到靈活運用專業理論知識來分析、解決實際問題的目的。

3.以實用化為目的改革《金屬材料及其熱處理》實驗教學，通過在實驗教學中滲透培養學生的創新精神和實踐能力的意識，為學生可持續發展打下基礎。

4.改變傳統的實驗教學理念，轉變了教學方式，提升了教師的研究意識，提高了教學質量。

四、結束語

通過實驗教學的改革研究，合理設置兼具創新性和開放性的《金屬材料及其熱處理》實驗，有效提升師生研究意識，發揮學生自動性和創新性，達到靈活運用專業理論知識來分析、解決實際問題的目的，引導學生深入理解熱處理學科內容、強化研究意識，在此基礎上提升創新意識和創新精神。

參考文獻

［1］馬春陽，丁俊杰，邢子健，等.“熱處理原理及工藝”課程教學改革與實踐［J］.中國電力教育，2011（33）：202-203.

［2］張燕玲.淺談《金屬材料與熱處理》課程的興趣教學［J］.職業教育研究，2007（8）：71-72.

［3］陳淑花，甘江明.行動導向教學法在高職金屬材料與熱處理課程教學中的應用［J］.新課程研究，2002（246）：98-100.

［4］黃寒青.基于工作過程導向的《金屬材料熱處理》課堂教學模式初探［J］.職教論壇，2012（1）：145-146.

［5］趙衛紅，王彥斌.工程認證背景下精細化工專業實驗教學改革研究［J］.吉林省教育學院學報，2015，8（31）：79-80.

李黎忱（1959-），男，山西省太原市人，碩士，太原理工大學材料科學與工程學院實驗員，學士，研究方向：材料成型及控制工程。

中圖分類號：G642

文獻標志碼：A

文章編號：2096-000X（2016）13-0071-02

*基金項目：2014年度太原理工大學教育教學改革項目：《金屬材料及其熱處理》的開放性實驗教學模式探索（主持人：楊琳）。

作者簡介：楊琳（1983，1-），女，山西省忻州市人，博士，太原理工大學材料科學與工程學院講師，研究方向：材料成型機控制工程。

Abstract：Based on educational idea of engineering authentication，the present status and problems of experimental teaching of metal materials in heat treating were analyzed.Under the guidance of the authentication standard for engineering，experimental teaching of metal materials in heat treating was reasonably designed to develop the engineering capacity and provide a teaching model.

Keywords：heat treating；opening experiments；experimental teaching；engineering authentication