金屬材料工程專業綜合實驗教學改革研究

曲立杰 （廈門大學嘉庚學院）

金屬材料工程專業是一個集理論與實踐，理工一體的工程應用型專業，它涉及的知識面較廣，將工程的開發與應用緊密地聯系在一起。實驗教學能夠有效地激發學生學習的積極性，促進學生將理論知識轉變為實踐能力。然而傳統的實驗教學還依附于理論教學中，大多數的實驗教學還是穿插到理論教學中來實現，在實驗的內容上以簡單的驗證性實驗為主，割裂了各個模塊之間的聯系性和整體性，致使學生對實驗的興趣不高，掌握的知識面狹窄，無法培養學生的創新思維和實踐能力。專業的綜合實驗是對學生學習的專業理論性知識進行綜合性鞏固，以此來為創新性實驗打下基礎。在以往的傳統實驗中，專業實驗環境常常臟而亂，極大地降低了學生的實驗興趣以及實驗的質量，因此本文就專業綜合實驗改革的內容及措施進行了闡述，希望能對未來的實驗教學改革有所幫助。

一 對實驗教學內容進行改進

過去的傳統實驗教學，也能夠在一定程度上反映學生的專業知識和實踐能力，但僅僅是通過學生對金屬材料的熱處理，金相試樣的制備，顯微組織的觀察以及力學性能測試等環節進行實驗，學生對這些內容的興趣不高，導致在學生的參與度低，且實驗積極性不高，敷衍了事。根據這種情況，應該對專業綜合實驗教學的內容進行改進，改進的重點是要提高學生的興趣，不斷地激發學生的創新力。

1 為學生創建能夠充分展示自己的平臺

重視學生在實驗教學中的主體性作用，金屬材料工程圍繞金屬材料展開進行，在進行試驗教學時可以根據學生學習的理論知識進行聯系試驗教學，比如增設一些金屬塑性成形工藝，金屬熱處理控制等實踐環節。例如在對典型零件進行設計時，先讓學生課前制定研究計劃，即明確研究目標（具體零件）、合理選材、制定加工工藝路線和熱處理方案、提出檢測手段及方法。在熱處理工藝制定環節，嚴格按照理論制定金屬的加熱溫度，保溫時間以及冷卻方式。在具體操作環節，例如退火、正火、淬火以及回火等環節按照規范操作。對獲得的試驗結果進行綜合分析，第一要體現實際結果與理論結果之間的差異，第二要總結產生差異的因素，第三明確理論與實踐的關聯，最后寫出綜合試驗報告及感受。通過這樣的綜合性訓練，不僅提高了學生的理論認識和學生的動手能力，加強了學生對生產實踐的認識，而且充分的提高了學生的實驗積極性，加深了學生對金屬熱處理方面的專業知識的理解，使摸不著看不到的理論知識同實踐相結合，最大限度地發揮了綜合實驗教學的作用。

2 讓學生充分理解實驗的價值

只有學生充分了解到實驗的重要性以及價值后，才會積極主動地參加實驗，并珍惜實驗機會，認真地制定實驗中的每一個環節，例如在快速成型及相關的三維造型的模具設計課程中，可以通過具體的實踐課堂中，盡可能為學生多提供一些貼近生活的實體模型進行教學，例如選擇用來收藏或者裝飾用的青銅器“鼎”，首先構建鼎的三維模型，再通過計算機掃描三維模型將其中的數據傳送到選區激光燒結設備，制作模型，再利用硅酸乙酯-硅溶膠在模型的表面進行制殼，然后將金屬液倒置入殼體內，在冷卻后進行清理，最后就得到一個高成品的“鼎”的仿制品，學生們也可以將現有的收藏品帶來進行仿制，這樣能極大地增加了學生實驗的積極性，也更好的達到了實驗的教學目的。

3 學生學習知識需走在科學的前沿

學生普遍對新鮮的事物表現出很強的興趣，對于科學的新技術和新知識方面也表現出來較強的學習欲望，他們渴望掌握最先進，最科學的新技術。根據這一情況，在實驗中，教師要更新拓寬自己的知識面，為學生提供更多的新技術和方法，再結合本院校或者專業的研究成果進行講述，效果會更好，學生更易于理解和接受。例如對選區激光燒結這一項先進的技術的講解上教師聯系著本院研究的3D 打印技術的相關研究成果進行講解，學生們的興趣表現得會更高，對技術的理解與把握也更強。

二 靈活多變的實驗方法

在影響實驗教學質量的因素分析中了解到，實驗教學的手段是影響教學質量的一個重要因素，因此對實驗教學手段進行有效的改進，也可以使實驗教學質量有很大程度的提高，對實驗教學手段的改進內容主要有以下幾點[1]。

1 采用先進的多媒體手段

在每一節實驗教學開始之前，都應該先為學生上一節專業的理論知識作為基礎，方便學生更好地掌握實驗中的技術與知識，在對理論知識的講解上，要多運用多媒體進行教學，通過圖片和視頻的展示，能夠加深學生對知識的理解，從而有效地保證了實驗質量。

2 堅持學生的主體性地位

在傳統的實驗教學中，經常是由老師準備一個完整的實驗課題，然后教學生重復實驗一次。這種情況下，束縛了學生思維的擴展，每一步都是按照老師的要求進行，學生的主觀能動性不高，所以部分學生在實驗完成結束后還不知道實驗的目的以及方法等，嚴重地影響了實驗的質量，無法體現出學生的創新性。因此在綜合實驗中，可以讓每組學生自帶課題，在實驗開始前要先對實驗課題的可行性進行分析，通過分析制定具體的實驗方案，經過老師分析同意后再進行實驗操作，這樣不僅擴展了學生的知識面，而且增強了學生的主體性意識，能夠有效地激發學生的創新性，能夠更好地培養學生的科研動手能力。

3 在實驗中實行小組制

在傳統的實驗過程中，往往是老師在上面指導具體操作步驟，學生在下面重復性的操作，沒有小組分工合作的意識。在綜合實驗教學中，可以將學生分成幾個小組，然后通過選舉或推薦選擇一位小組長[2]，由小組長負責帶領成員進行實驗課題的選擇以及具體的實驗操作等相關內容，通過小組合作能夠增強學生的團隊合作意識以及集體觀念，為他們以后更好地適應社會打下堅實的基礎。

4 對實驗課題進行總結

在實驗結束后，每組學生要對實驗的內容進行總結，通過總結能夠培養學生分析總結的能力以及查閱文獻的能力，對實驗中的一些現象進行分析，然后提出自己的理解和觀點，運用科學的理論對觀點進行佐證，同時利用查閱出的強有力的論據來證實自己的觀點。指導老師要對學生的總結進行評定，并根據學生總結的內容組織一次實驗的交流會。對實驗進行分析，能夠擴大學生的知識范圍，對學習的內容進行深層加工，有助于學生對課題的更好把握，對培養學生的創新能力和科研能力有很大的幫助[3]。

三 綜合性實驗的改革成效及特點

金屬材料工程專業綜合性實驗已經在2015 級的90 名學生中實踐，并繼續在本專業實行。綜合實驗的改革已經取得了一定的成效，具體內容有以下幾點。

1 增加了學生實驗的積極性與主動性

綜合新實驗不再是簡單地進行一些驗證或者演示類實驗，不再是由老師指導學生進行具體的實驗操作，而是由學生自己選擇實驗課題，將自己學到的理論知識都運用到實驗中，需要學生進行實驗可行性分析并制定出具體的實驗操作步驟。雖然一定程度上增加了學生的任務，但卻高質量地完成了實驗教學任務，達到了實驗教學的目的。學生在接收到實驗任務通知后，會進行課題的選擇思考，會主動地去網上或者圖書館查找資料，來進行實驗的可行性分析以及具體的實驗步驟，在不同的階段會主動向老師匯報實驗的進展情況，遇到不懂的問題也會主動和老師一起積極商討，完成了被動實驗到主動實驗的轉變[4]。

2 有效培養了學生的創新性

在綜合實驗中，不對學生的具體方案以及方法進行規定，只為學生提供一個實驗內容范圍，讓學生自己確定實驗課題以及小組內每個成員的分工，學生的自主能力得到鍛煉，充分地發揮了學生在實驗中的主體性作用，鍛煉了學生的思維能力以及實踐能力，激發了學生的主動性和創新性。

3 提高了學生的綜合素質

在專業綜合實驗中，不僅提高了學生的分析能力，實踐能力以及綜合知識運用的能力，而且通過小組分工鍛煉了學生的團隊協作能力以及集體意識，增強了學生處理人際關系的能力。

4 提高了學生的畢業論文質量

未進行綜合實驗改革前，學生在寫畢業論文時，由于沒有有效的實驗操作經驗，對實驗的知識匱乏，導致學生的畢業論文內容經常是在網上東拼西湊的拼接，論文的質量嚴重下降，并且許多學生對論文課題無從下手[5]，依賴于網絡或者指導教師。在開始了綜合實驗改革后，學生的實踐能力有了大幅度的提高，在拿到指導老師給的畢業論文課題時，能夠快速有效的開始協作，寫出的論文質量也有顯著的提高。

四 小結

專業綜合實驗教學模式是一種有效的改革，經過廣大師生的不懈努力，實驗改革也取得了顯著的成效，雖然在綜合實驗教學中還存在一些不足，但相信在未來不斷的實驗教學改革后，一定能夠有效地解決這些問題，隨著綜合實驗教學改革工作的不斷推進，一定會成為未來的一項有效的實驗教學模式，值得進行大力推廣。