金属材料工程专业金相实验技术能力提升与改革实践
2022-06-08
摘 要：针对金相实验课教学中存在的问题，为进一步提高学生实践技能、培养学生创新意识，作者探索了实验教学体系及教学方法的改革，介绍了其实施过程。
关键词：金相实验技术;实验教改;金属材料
为培养学生分析问题和解决问题的能力，提高学生实践技能，使学生养成自主求取知识的意识，改革过程中总的指导思想是将传统实验教学中教师为中心的观念转变为“教师为主导， 学生为主体”。因此，对金相实验课进行了单独设课，增加了实验学时，提出以材料加工制备—组织结构分析—性能表征为主线的实验教学改革新思路，构建实验教学与理论教学有机结合的实验教学新体系。在强化应用、突出工程实际的基础上，构建一个有宽度（实验丰富）、有厚度（基础实验加综合实验）、有尖峰（为学有余力的学生提供创新平台）的金字塔型实验体系，具体措施如下图所示，：
金相实验教学体系示意图
一、围绕能力培养，制订系统化、多层次、模块式教学体系
1.“多模块”实验体系
实验教学内容分为基础认知实验、工程检测实验、综合实验及技术应用三个模块，分别针对学生专业基础技能、实践应用及创新能力的培养展开。基础认知实验中设置了学生必须掌握的金相显微试样的制备，金相显微镜的构造及使用，并对典型铁碳合金的平衡组织进行了观察分析。工程检测实验模块以工程检测为导向，包含了工程常用晶粒尺度的测定及评级、金属塑性变形与再结晶、金属凝固过程及组织观察等项目。综合实验及技术应用模块则以工程应用型实验为主，结合区域经济发展，以有色金属铝、铜及其合金生产过程中的实际问题为出发点，对企业工程应用问题开展研究性实验。
2.“多层次”实验体系
在多模块教学体系下，按照“以学生为本，因材施教”的原则，建立多层次实验教学。实验内容包含了基本性、综合设计性及研究创新性3个层次，同时针对学生特点，将各层次的实验进一步细化，增强实验教学的针对性，满足不同层次学生的需求。
3.“多样化”实验体系
为满足学生个性化培养的需要，实验内容进行及时调整和更新，在保留基础实验知识的前提下，实验内容的安排应更具新颖性、应用型和综合性。而且结合授课老师科研工作及生产企业工程问题，引入最新科研项目成果和工程应用，呈现丰富多彩的多样化实验内容。
二、优化实验师资队伍建设，改革教学方法
按照创新人才培养要求，对实验教师队伍进行了改革，教学团队中既有理论教学、科研经验丰富的骨干教师，也有长期承担实验教学的青年教师。与此同时，教学过程中弱化教师地位，教师只负责对学生实验方案的审查和指导仪器的操作，学生自行设计实验步骤和方案，实验结果也由学生自行讨论、分析。每一步操作对学生来说都是亲自操作，印象深刻，学习效果得到巩固。
三、加强学生创新能力培养，搭建创新平台
鼓励学生加入教师的科研项目组，使学生自身理论知识得到实践检验，实验技能得到进一步的训练。许多学生通过承担项目中不同的研究任务，独立完成一个小领域的科研工作，如某种零件的失效分析、材料热处理工序的评价等，这些项目在日常实验中很难有机会完整地进行下来。学生的多项实验技能得到锻炼，在实验中思考问题、解决问题的能力大大增强，创新能力有明显的提高。同时，学校设立了大学生科技创新基金，从制度上规范和鼓励学生参与科研项目活动，极大提高了学生从事科技创新的热情，规范了学生的科研活动，收到了良好的效果。
提高学生实验技术能力，培养学生创新思维在实验教学过程中具有重要的作用和现实意义。目前，教师在相实验课教学体系及模式方面进行了一些探索，取得了部分成果，但还有许多实际问题需要解决。因此，下一步切实从实际出发，开拓教学思路，将创新型、实用型人才培养的理念贯穿到教学的各个环节。
参考文献：
[1]谷志刚，马胜男，胡亚伦等.开设现场金相实验增强学生实践能力[J].辽宁工业大学学报（社会科学版），2011（13）：133-135.
[2]李蛟，张大富，王发刚等.基于材料类本科生实践创新能力培养的实验教学体系改革研究[J].大学教育，2013（20）：75-76.
[3]姚鸿年.金相实验技术的现状及其发展[J].理化检验：物理分册，1994（5）.
基金项目：聊城大学实验技术研究项目（课题编号：LDSY2014004）。
作者简介：王长征（1970- ），男，山东聊城人，博士，教授，主要从事金属材料教学科研工作。
关键词：金相实验技术;实验教改;金属材料
为培养学生分析问题和解决问题的能力，提高学生实践技能，使学生养成自主求取知识的意识，改革过程中总的指导思想是将传统实验教学中教师为中心的观念转变为“教师为主导， 学生为主体”。因此，对金相实验课进行了单独设课，增加了实验学时，提出以材料加工制备—组织结构分析—性能表征为主线的实验教学改革新思路，构建实验教学与理论教学有机结合的实验教学新体系。在强化应用、突出工程实际的基础上，构建一个有宽度（实验丰富）、有厚度（基础实验加综合实验）、有尖峰（为学有余力的学生提供创新平台）的金字塔型实验体系，具体措施如下图所示，：
金相实验教学体系示意图
一、围绕能力培养，制订系统化、多层次、模块式教学体系
1.“多模块”实验体系
实验教学内容分为基础认知实验、工程检测实验、综合实验及技术应用三个模块，分别针对学生专业基础技能、实践应用及创新能力的培养展开。基础认知实验中设置了学生必须掌握的金相显微试样的制备，金相显微镜的构造及使用，并对典型铁碳合金的平衡组织进行了观察分析。工程检测实验模块以工程检测为导向，包含了工程常用晶粒尺度的测定及评级、金属塑性变形与再结晶、金属凝固过程及组织观察等项目。综合实验及技术应用模块则以工程应用型实验为主，结合区域经济发展，以有色金属铝、铜及其合金生产过程中的实际问题为出发点，对企业工程应用问题开展研究性实验。
2.“多层次”实验体系
在多模块教学体系下，按照“以学生为本，因材施教”的原则，建立多层次实验教学。实验内容包含了基本性、综合设计性及研究创新性3个层次，同时针对学生特点，将各层次的实验进一步细化，增强实验教学的针对性，满足不同层次学生的需求。
3.“多样化”实验体系
为满足学生个性化培养的需要，实验内容进行及时调整和更新，在保留基础实验知识的前提下，实验内容的安排应更具新颖性、应用型和综合性。而且结合授课老师科研工作及生产企业工程问题，引入最新科研项目成果和工程应用，呈现丰富多彩的多样化实验内容。
二、优化实验师资队伍建设，改革教学方法
按照创新人才培养要求，对实验教师队伍进行了改革，教学团队中既有理论教学、科研经验丰富的骨干教师，也有长期承担实验教学的青年教师。与此同时，教学过程中弱化教师地位，教师只负责对学生实验方案的审查和指导仪器的操作，学生自行设计实验步骤和方案，实验结果也由学生自行讨论、分析。每一步操作对学生来说都是亲自操作，印象深刻，学习效果得到巩固。
三、加强学生创新能力培养，搭建创新平台
鼓励学生加入教师的科研项目组，使学生自身理论知识得到实践检验，实验技能得到进一步的训练。许多学生通过承担项目中不同的研究任务，独立完成一个小领域的科研工作，如某种零件的失效分析、材料热处理工序的评价等，这些项目在日常实验中很难有机会完整地进行下来。学生的多项实验技能得到锻炼，在实验中思考问题、解决问题的能力大大增强，创新能力有明显的提高。同时，学校设立了大学生科技创新基金，从制度上规范和鼓励学生参与科研项目活动，极大提高了学生从事科技创新的热情，规范了学生的科研活动，收到了良好的效果。
提高学生实验技术能力，培养学生创新思维在实验教学过程中具有重要的作用和现实意义。目前，教师在相实验课教学体系及模式方面进行了一些探索，取得了部分成果，但还有许多实际问题需要解决。因此，下一步切实从实际出发，开拓教学思路，将创新型、实用型人才培养的理念贯穿到教学的各个环节。
参考文献：
[1]谷志刚，马胜男，胡亚伦等.开设现场金相实验增强学生实践能力[J].辽宁工业大学学报（社会科学版），2011（13）：133-135.
[2]李蛟，张大富，王发刚等.基于材料类本科生实践创新能力培养的实验教学体系改革研究[J].大学教育，2013（20）：75-76.
[3]姚鸿年.金相实验技术的现状及其发展[J].理化检验：物理分册，1994（5）.
基金项目：聊城大学实验技术研究项目（课题编号：LDSY2014004）。
作者简介：王长征（1970- ），男，山东聊城人，博士，教授，主要从事金属材料教学科研工作。