金属材料热处理的实验教学改革

亓海全 焦慧彬 周 伍

（桂林理工大学材料科学与工程院，广西 桂林541004）

《金属材料与热处理》是很多高校、高职院校金属材料专业均开设的一门重要基础课程，目的在于使学生掌握金属学基础理论及热处理原理和工艺，而热处理实验则是加深学生对上述理论与工艺认识的重要途径，是该学科不可分割的一部分[1-3]。进一步地，通过热处理实验还可以提高学生的动手能力，增加学生对热处理工序与工艺的感性认识，更重要地，可以为日后从事热处理行业的学生奠定理论与实践基础[4]。金属学、热处理理论与技术发展迅猛，加之学生思想的进步，传统的实验教学方法逐渐变得不能适应上述改变，为顺应学科发展要求和进一步提高教学质量，我们应该进行实验教学改革。

1 热处理实验教学改革思路

在各高校、高职院校的热处理实验课程中，一般安排8～10个单独实验[5]，有钢的奥氏体晶粒度与加热温度的关系、钢的淬透性、碳钢淬火后马氏体形态的观察、碳钢等温淬火后贝氏体形态的观察、C曲线的测定、碳钢淬火后的性能与组织、高速钢的二次硬化、转变温度对铁素体、珠光体形态及性能的影响以及铝合金的时效硬化等。在传统教学过程中，按照教学大纲、教学计划要求，上述实验一般都开课实行，但是在教学过程中发现，这种教学演示型实验无法激起学生的创新意识，学生只是被动地接受设计好的实验过程与可预料的实验结果，而且由于全班同做一个实验，按照设定好的实验步骤、方案、数据分析方法、实验报告模板进行实验，不存在理论与操作上的交叉和互动，很难达到良好的教学效果。

热处理实验课程的开设目的在于通过学以致用的过程巩固理论基础知识以获得金属材料发展所提出的理论与实践要求。钢铁、有色金属材料科学与热处理学科的发展突飞猛进，新技术、新工艺以及检测仪器、实验用品升级等不断出现，热处理实验教学应当紧跟专业升级进行针对性普适性的改革，达到课程的开设目标。基于这种思路通过改革，有助于学生综合运用知识能力的提高和创新能力的培养，使学生能够紧跟热处理专业与行业的研究与技术进展，真正做到理论与实践结合，学以致用，体现出热处理专业的水准。

2 热处理实验教学改革方案

2.1 教师队伍的培养

教师队伍的素质、教学水平及经验直接影响实验教学的质量，只有加大实验教师队伍创新能力的培养，才能在传授学生理论知识与实验技能的同时开发学生的创新能力，促进学生动手动脑能力的全面提升。建设一直素质高、能力强、技术过硬的教师队伍，要求实验教师不仅需要掌握专业学科知识，具有扎实的专业基础理论储备和丰富的实践经验，同时还应该对学科发展前沿、设备更新与教学手段都有深入的理解。实验教师还应该积极参加相关培训，汲取其它院校先进的教学理念，重视交流，主动参与教学科研及工程实践活动，以提高自身实验教学的水平。此外，实验教师应能够因材施教，具体问题具体分析，积极的设计热处理实验方案，使其更能符合教学目的，并且针对学生兴趣点联系实验，使热处理实验课程不再千篇一律，而是充满师生互动，学生互动的趣味课堂。

2.2 优化热处理实验教学安排与设备环境

热处理实验在教学时间安排上，应以靠后为佳（如大三学年），一方面，学生经过了前面材料科学基础理论、材料表征与测试等学科的学习，对金属材料特别是钢有了较为完整的知识认知体系，已经完成金属学实验（如晶体学、金属学的课程实验）、材料分析表征实验（如金相制样与分析、电镜、X射线衍射分析等）、材料性能实验（如力学性能拉伸、冲击等测试，工艺性能如焊接、成形等测试的课程实验）等实验课程，在进行热处理实验时能够更充分运用所学到理论知识，对实验过程所产生的实验现象先自行作初步的理论表述，然后通过学生间交流，特别是实验教师的讲解，学生将能够深刻领悟热处理实验的过程本质，实验教学质量自然有所提高。

另一方面，教学设备运行环境对于热处理实验也非常重要。首先，热处理实验涉及到高温加热，加热炉、淬火桶、试样等必须摆放有序，以防止在实验过程中试样出炉过程产生安全隐患。其次，热处理实验设备应保持良好的运行状态，如热处理炉应定期校准，防止加热过程温度过高或过低影响淬火效果，达不到教学目的；硬度计也应定期调校，避免出现淬火良好而硬度测定不准的低级失误而降低教学质量，最后，如淬火液质量等方面也对教学目标产生重要的影响作用。

2.3 创新热处理实验内容与形式

热处理实验专题内容大多是取材于金属学与热处理教材中重要的知识点或反映某一工程实践问题，本质的研究内容是统一而有针对性的，在核心研究内容方面不宜做修改。然而，实验教师可以在研究内容原则不变的基础上，进一步完善或优化实验步骤或方法，例如引入先进实验技能，或者在组织观测之后，加入力学性能检测，做到组织与性能匹配，提高学生对金属材料学及热处理的深入认识。此外，在教学形式上，对部分实验而言，打破传统实验教学过程中，学生按照实验指导书上的实验步骤进行机械式的验证性实验，而是在讲授实验原理与目的基础上，让学生成为实验的设计者与实施者，实验方案由学生本人确定并实施，可以分组进行，虽然取得的实验数据不一定是应有的实验结果，但是可以让学生从错误中发现问题，通过进一步的指导使其改进实验以解决问题，最终使学生对热处理实验有更深刻的认识。

2.4 以人为本，因人施教

热处理实验最重要的目的在于使学生能够掌握基础理论与实践知识，因此关键在于学生。金属材料专业知识范围跨度大，从化学成分+工艺≒组织结构≒性能间相互关系涉及学科内容复杂，理论又较为抽象，学生在理论学习中时常疲于应付，对基础理论的认识也参差不齐，再结合学习兴趣不同等方面的原因，实验教师在热处理实验教学过程中应该做到以人为本，因材施教。

3 热处理实验教学实施过程

热处理实验教学的改革本质在于更好地达到教学目的，提升教学质量，改革方案的提出是指明方向，而方案的切实执行才是保障。基于对上述方案的认识，我们认为，热处理实验要真正的实现改革需要几个方面内容的具体实施。

3.1 制度的保证

制定严格的实验教师教学与培训制度以及实验室管理制度，既能够保证教师队伍的高素质强能力，又能保证实验室运行顺畅，此外，还应该制定合理的奖惩措施。

3.2 思想的统一

统一思想是实现实验室改革的内在关键，这主要是针对校、院领导部门以及实验教师而言，只有大家统一思想，下定决心实现热处理实验的改革，才能够真正实现改革目的。

3.3 经济的扶持

实验教师的外出培训、交流、参观与学习及实验室建设与维护等均需要相当的费用才能完成，这需要学校、院系的领导部门给予经济上的扶持。

3.4 改革方向

实践环节教学是一门重要的基础理论辅助课程，更是一门重要的专业建设工程，是理论与实践的桥梁。对热处理实验教学而言，理论联系实际、学以致用是目标，教学改革是手段，切实执行是保障。随着实践教学以及学科的发展，教师队伍的培养将是重要的改革方向，实验教师除应具备扎实的基础理论与实践教学经验外，还应具备统领全局、自如控制课堂气氛及合理制定实验方案提高教学质量的能力。

［1］傅乐荣，李尧，余五新.应用型高效工程材料与热处理课程实验教学改革的探讨和实践[J].教育与职业，2011，9:161-163.

［2］何晓韬.多媒体CAI课件在《金属材料与热处理》教学中的应用[J].职业技术，2006，16:47.

［3］于钧,蓝蓝.金属材料与热处理课程教学改革与实践[J].中国冶金教育,2003，3:67-69.

［4］崔国明，李兴霞，吴金杰.金属学及热处理课程实验教学改革与实践[J].河南机电高等专科学校学报，2011，19(1)：84-86.

［5］蒋建清，梅建平，睢良兵,等.金属材料专业实验课的改革与实践[J].实验技术与管理，2004，21(1)：23-26.