基于金相技能大賽的材料類大學生實踐創新能力培養模式探究

周小杰 張健 龍春光

摘要：金相技能是材料類大學生必備實驗技能，金相技能大賽是培養大學生實踐創新能力的重要途徑。本文以長沙理工大學2019年金相技能大賽為例，闡釋了大賽宣傳、籌備、組織和實施的全過程，分析了賽事的意義與作用，探究了賽事模式的改進方向，以期為大學生實踐創新能力的培養提供參考。

關鍵詞：金相大賽;實踐創新;能力培養

當前，國家正在實施的“大眾創業、萬眾創新”、“中國制造2025”以及“互聯網+”等重大戰略對高等教育質量提出了更高的要求。相對于傳統的工科教育模式，未來新興產業和新經濟的發展要求培養出實踐能力強、創新能力強、具備國際競爭力的高素質復合型“新工科”人才。

材料與人們的生活密切相關，是社會進步的物質基礎與先導，是現代文明的三大支柱之一。2017年的國家“雙一流”建設學科評選中，材料科學與工程學科入選高校達30所，居于所有學科之首，足見該學科發展的重要性。因此，如何培養專業理論基礎好、實踐創新能力強的材料類大學生是高校相關院系需要重點關注的課題。

一、舉辦校級金相大賽的意義與作用

（一）激發學研熱情、加強理論聯系實際

金相實驗是研究金屬材料顯微組織的重要手段，被譽為金屬學的先導，奠定了金屬學科形成與發展的基礎[3]。金相照片廣泛存在于材料專業基礎課程（如工程材料、材料科學基礎、金屬塑性加工原理等）之中，是分析材料成分——組織——性能——應用的重要依據[4]。從材料成型專業學生的問卷調查中發現，課堂教學時，學生們對于顯微組織照片中所包含或描述的現象感覺抽象，認為需要親身實踐來掌握各種金屬材料金相實驗的目的、方法、技巧等，探究或驗證金屬微觀結構的演變規律。金相大賽可以真正促成學生的理論聯系實際，激發學生的學習和科研熱情。

（二）提升綜合素質，培養創新實踐能力

金相實驗過程包括研磨、拋光、侵蝕、觀察等步驟，環環相扣，且每一個環節都包含其獨特的操作技巧和經驗[5]。例如，砂紙應根據試樣材料及其工藝狀態、試樣斷面情況、選手的操作習慣等進行選取;研磨時握樣的手勢、研磨的速度和方向、發力的均勻性等應在遵循一定規律的基礎上根據實際情況適當調整或創新;拋光膏或拋光粉的粒度應根據砂紙型號及試樣狀態進行選擇;拋光設備參數、用水量、試樣位置方向等也需在操作過程中根據積累的經驗進行調整等。

（三）促進教學改革，助力實驗平臺建設

金相大賽的組織和實施有助于教師重構相關課程或章節的教學內容體系。通過整合現有知識體系各章節的內容，反向設計成金相大賽所需的知識體系模塊，突出理論課程結合金相大賽、理論課程結合實踐的特色。讓學生對于相應知識的了解更加系統、理解更加深入、應用更加頻繁、創新更加順暢。

二、金相大賽的籌備與實施

（一）宣傳與籌備

為擴大金相大賽的參與度、提升賽事影響力，提前2周進行宣傳。主要采取3種宣傳方式：1）學校教務處網上發正式通知;2）學院學工部推送教務處通知給學院各年級及其他兄弟院系;3）任課教師在教學過程中宣傳并發出邀請。由于宣傳工作到位，報名人數由第二屆的330人增加至第三屆的792人，分別來自汽車與機械工程學院、材料科學與工程學院、能源與動力學院、土木工程學院等。

為了便于組織和管理，在總結第二屆賽事經驗的基礎上健全了報名方式：1）要求以班級而非個人的名義報名，由學委負責;2）提供至少2個可參加培訓的時間段供選擇;3）對于個別不能隨班級一起培訓的選手，酌情安排在最后一天混合培訓。報名截止后，騰出2-3天時間整理報名表以制備選手花名冊、招募志愿者、編排培訓時段、采購實驗耗材等。

（二）賽前培訓

綜合考慮班級人數及其提供的可參加培訓的時間段來安排培訓，持續時間為2周，每天分為兩個時段，上午9：00-12：00和下午14：00-17：00，每個時段的培訓人數控制在35人左右。材料成型及控制工程系的任課教師輪班組織培訓教學（每個時段2名教師）。志愿者人數占報名人數的2.5%左右，協助教師整理試樣和耗材、組織簽到、維持紀律和秩序、清掃實驗室等。

（三）組織與實施

根據培訓情況確定最終的比賽選手（1. 對于從未參加過培訓的選手，取消其參賽資格;2.由學委根據各班同學經過培訓后的意愿篩選出棄權選手），控制人數在650人以內以將比賽總時長控制為2天。分組編號，每組30人左右，在40分鐘內完成磨制、拋光和侵蝕工作后將樣品裝在對應編號的試樣袋中，上交給3-5位評委老師評分。評分細則與全國金相技能大賽的要求完全一致，從樣品表面平整度、樣品清潔程度、組織清晰度、劃痕、操作規范性與實驗習慣等5個方面進行評定[1]。

（四）獎勵

金相大賽獲獎總人數設置為參賽人數的30%左右，其中一等獎取前5%，二等獎人數占10%，三等獎人數占15%。賽后召開頒獎大會，由教務處和相關院系的領導和老師頒發證書，同時，教務處和各學院對獲獎學生在評獎評優過程中給予政策支持。獲得一等獎的選手經過后期的篩選，選拔為校隊隊員參加國賽。由于獲獎率較高，且有機會代表學校出征，同學們的參賽積極性十分高漲，在參賽過程中也鍛煉了能力、增強了信心、提升了學研興趣。

三、金相大賽的反思與改進

金相大賽參賽人數充足且呈現逐屆遞增的趨勢，這確實擴大了賽事的覆蓋面和影響力，但由于經費有限，生均經費隨人數增多而減少，限制了人均培訓時間和次數，高水平比賽作品的數量有所下降。此外，有部分同學報名動機不當，存在“跟風報名”、“打醬油”的現象，浪費了資源。實際上，長沙理工大學開設了課外開放性實驗課程，本科生須利用周末或課余時間選修2-3門感興趣的實驗課程以達到畢業要求規定的課外學分，學校也給予實驗教師相應的課時工作量支持。今后，可以考慮將課外金相實驗課程和金相大賽的培訓環節有機融合，將金相大賽的培訓經費用于提高課外金相實驗課程的規模和質量。

四、結語

金相技能大賽是我校覆蓋面最廣的理工科專業基礎技能競賽，是培養材料、機械及其它相關專業大學生實踐創新能力的有效途徑。應以金相技能大賽為載體和契機，改革教學設計和教學內容，助力實驗平臺建設，將競賽與高等教育有機結合，突出理論課程與競賽相結合的特色，促成“以賽促教、以賽促改、以賽促學，不斷提高材料學科人才培養質量”的目標，全力培養實踐能力強、創新能力強、具備國際競爭力的高素質復合型“新工科”人才。

參考文獻：

[1] 葉宏， 昌霞. 材料專業金相技能大賽的探索與實踐， 中國冶金教育[J]， 2017， 6， 26-28.

[2] 趙潔婷， 包文斌， 吳迪. 金相技能大賽對實踐教育教學工作發展的影響， 科技創新導報[J]， 2017， 35， 219-221.

[3] 王嵐， 楊平， 李長榮. 金相實驗技術[M]： 北京： 冶金工業出版社， 2010.

作者簡介：

周小杰（1990.05-），男，漢族，籍貫：湖南邵東，學歷：博士，職稱：講師，研究方向：金屬材料。

張健（1980.08-），男，漢族，籍貫：山西霍州，學歷：博士，職稱：教授，研究方向：金屬材料。

龍春光（1965.09-），男，漢族，籍貫：湖南溆浦，學歷：博士，職稱：教授，研究方向：高分子材料。

基金項目：1. 湖南省本科教改項目（JG201809）：基于學科競賽與科研活動協同的大學生實踐創新能力培養模式研究。2. 湖南省本科教改項目：“材料成型及控制工程”專業課程思政教學設計與實踐。