工程认证背景下金属材料热处理实验教学改革探索*

杨琳　李黎忱　邓世岐（太原理工大学 材料科学与工程学院，山西 太原 030024）



工程认证背景下金属材料热处理实验教学改革探索*

杨琳李黎忱邓世岐
（太原理工大学 材料科学与工程学院，山西 太原 030024）

摘要：文章从工程认证提出的新型教育理念出发，分析了金属材料热处理实验教学环节存在的问题。在工程认证评价标准的导向下，从加强实践性教学环节及大力培养学生工程应用能力的角度，合理设置兼具创新性和开放性的《金属材料热处理》实验，为材料学科实验教学提供一种可资借鉴的实验教学模式。

关键词：金属热处理；开放性实验；实验工程认证

一、现状分析及存在的问题

（一）忽视实验教学

在以往的实验教学模式中，学生的创新能力和实践能力得不到重视，实验内容与实践内容没有紧密结合起来，也必然无法达到工程教育认证的要求。过去的金属材料热处理课程实验课程得不到足够的重视，课时数较少。在较短的热处理实验课时下，学生没有时间对实验样品进行显微分析，无法将热处理原理和实验结果结合起来，使得学生对试样在热处理实验前后的组织改变缺乏直观对比，妨碍了教学目标的实现。

（二）实践教学与理论教学相脱节

当前金属热处理在实践教学环节上普遍缺乏对理论课程操作的灵活度。 热处理专业教学的主要内容，偏重于固态相变原理的传授，而对于根据具体设备条件选择合适的热处理工艺方法方面的培训基本上缺失，这对于培养材料机械专业的毕业生而言是个瑕疵。这使得学生参加实验教学的积极性受到挫伤，难以正确掌握运用实验分析方法的掌握，影响了应用型、技能型人才的培养。

（三）学生在实验中缺乏自主性

教育“单向化”明显，教学效果不佳。在热处理实验教学环节中，学生积极性不高，只是机械性的随着教师的讲解完成实验过程，缺乏主动思考的能力和习惯，不会自学、不愿深究。这种“单向化”的教学手段难以提高学生的动手能力和实验分析能力，影响教学目标的完成。这门课程带给学生的感觉是理论性强，知识点繁杂，学习起来枯燥，知识点的连贯性和整体性差，因而学生学习兴趣不高，进而会影响到材料及机械专业的人才培养的质量［1］。

从根本上说，工科高等学校的实验教学过程应该成为一种有创造性的活动。主动性、能动性、研究性和创造性，应该成为实验教学过程中的关键性要素。如果教师不能激发出学生的主动性和能动性，不能培养其研究性和创造性，最终学生的创新思维能力会被扼杀在“照葫芦画瓢”的练习中［2］。

综上所述，目前实验教学存在的问题是：本课程实验对许多学生缺乏吸引力，具体表现为不进行课前预习准备；实验中操作“依葫芦画瓢”，实验报告雷同等。因此为了修正以往实验教学中存在的问题，我们考虑对《金属材料及其热处理》进行新型实验教学改革探索，摒弃传统的教学模式，提高学生能动性和自主创新能力并提高学生实践应用能力［3］。

我们进行《金属材料及其热处理》课程实验教学改革的基本思路是：增加可以发挥学生自主性和能动性的实验内容，给学生提供自己设计实验、独立动手和独立分析实验结果的机会；增加实验室开放时间、提供丰富的实验材料；在教学生了解材料分析的基本方法和相关实验仪器的使用常识后，放手让学生自己制定实验方案并动手操作；充分调动学生的积极性，发挥自主性和创新性，使实验教学成为课堂教学的有效补充。

二、改进的措施及方案

（一）改进实验教学的原则

我们改进实验教学模式依据遵循的是互动性、开放性、综合性和实用性。互动性原则是指在将学生置于实验教学的主体位置中，老师作为辅助的角色。在学生观察和思考的基础上，老师引导学生制定出合理是实验方案，并在实验教学中保持与学生积极互动，帮助学生全面理解实验教学目标，顺利完成实验；开放性是指在实验教学大纲中实验内容只规定基本要求，其实验步骤由学生自行设计。综合性是指将简单的实验操作过程扩容为集设计实验、独立动手和独立分析实验结果为一体的综合性实验，让学生在独立制定方案、设计实验步骤和分析数据的过程中深入地理解实验目标，为专业理论的学习奠定坚实的基础；实用性就是使实验设置尽可能贴近生产实际，使学生在实验中加深对材料的成分、组织和性能之间的关系的理解，为日后学习和实际工作中打下坚实的基础。

（二）实施方案

1.第一阶段：课题准备阶段——进行实验教学创新设计

教师选择提出便于学生探究的实验题目，让学生能够在明确实验目标的前提下自行查找资料，确立实验方案，设计实验步骤并完成实验任务。教师在此阶段只提供合适的问题而并不进行方法上的指导。在工程认证原则的指导下，实验教学由被动的知识传输过程转变成由学生独立探索和主动学习的过程。在这一阶段中教师提出的题目最好有一定工程背景，给学生以学以致用的积极性。在学生主动探究的过程中，不但提高了学生的动手能力，而且培养了学生制定实验方案和分析实验结构的能力。

2.第二阶段：课题实施阶段——学生自主选择研究课题

全班学生分成若干课题研究小组，设计研究方案，完成预习报告。经历资料收集、实验探究、分析检测、完成实验报告等学习过程。

受传统教学的影响，学生善于被动接受知识，很多学生拿到实验题目后不知该如何下手。 因此，在进入实验操作环节前，教师需要讲解如何运用基本原理去制定热处理的工艺参数。在学生拿到实验题目后教师要明确提出实验要求，帮助学生回顾理论课上学习到的相关知识，并通过引导和提示使学生打开思路保证项目的可实施性。同时，在课题的实施阶段要引导学生思考，及时纠正、总结出现的问题，增强项目的可实施性。

在教师给出实验题目和注意事项后，组织学生分小组选题，以小组为单位实施完成热处理实验并检查热处理后的组织、性能变化情况。

3.第三阶段：课题总结阶段——以班级为单位进行课题交流小结

在学生实验做完之后，以小组为单位在全班进行交流活动。交流活动中，教师鼓励学生提出不同的想法、新的实验方案，激发出学生的创新意识。实验课题的及时总结不但使教学任务完成的更为完整，而且提高了学生的实践能力，更重要的是培养了创新精神。

4.第四阶段：实验教学评价

《金属材料及其热处理》课程实验教学改革需要改变仅以实验报告为依据的评价方式，将实验教学评价渗透到以上所述的各个环节中。可以将最终的实验成绩划分为三个部分：课题准备阶段占30%，以预习报告为评价依据；课题实施阶段占30%，以实验操作效果和学习态度为评价依据；课题总结阶段占40%，以实验报告为评价依据。改革评价方式的核心在于既评价学习过程也评价学习结果，将评价贯穿于整个课程的教学过程之中［4］。将实验结果评价和实验过程性评价结合起来，可以全面地反映学生个体学习成长的轨迹，记录下学生学生能力发展的过程。同时，在教学评价中可以尝试改变单一由教师作为评价主体的模式，鼓励学生自评及互评，这样可以使学生在更大限度地认同评价结果。

（三）实施案例

实验设计题目：T10钢热处理工艺实验。

实验目的：应用所学到的知识，理论联系实际，设计合理的热处理工艺，将T10钢的硬度分别调整至50～60HRC，60～65 HRC，40～50HRC，30～40HRC。研究热处理工艺对T10钢组织性能的影响。

实验要求：测定加热时间，加热温度和冷却速度对T10钢组织和性能的影响。

实验任务：

（1）选用适当的热处理工艺，将T10钢的硬度调整至以下范围内：50～60HRC，60～65HRC，40～50HRC，30～40HRC。

（2）制定实验方案，完成工艺操作，测定试样硬度，制备显微观察样品并分析，撰写实验报告。

实验日程安排：（1）选择题目；（2）制定实验方案，填写实验预习报告；（3）进行实验操作并测定实验数据；（4）分析实验数据，撰写实验报告；（5）课题交流小结。

三、改进后的效果

1.激发了学生的学习兴趣。学生在实验教学中所表现出的高涨热情和积极参与。学生在这个过程中学会提出方案、讨论可行性、确定操作步骤、检验实验结果和进行理论解释。

2.引导学生在实验中发挥自动性和创新性，培养学生独立制定方案的能力，使学生深刻掌握基本原理，达到灵活运用专业理论知识来分析、解决实际问题的目的。

3.以实用化为目的改革《金属材料及其热处理》实验教学，通过在实验教学中渗透培养学生的创新精神和实践能力的意识，为学生可持续发展打下基础。

4.改变传统的实验教学理念，转变了教学方式，提升了教师的研究意识，提高了教学质量。

四、结束语

通过实验教学的改革研究，合理设置兼具创新性和开放性的《金属材料及其热处理》实验，有效提升师生研究意识，发挥学生自动性和创新性，达到灵活运用专业理论知识来分析、解决实际问题的目的，引导学生深入理解热处理学科内容、强化研究意识，在此基础上提升创新意识和创新精神。

参考文献

［1］马春阳，丁俊杰，邢子健，等.“热处理原理及工艺”课程教学改革与实践［J］.中国电力教育，2011（33）：202-203.

［2］张燕玲.浅谈《金属材料与热处理》课程的兴趣教学［J］.职业教育研究，2007（8）：71-72.

［3］陈淑花，甘江明.行动导向教学法在高职金属材料与热处理课程教学中的应用［J］.新课程研究，2002（246）：98-100.

［4］黄寒青.基于工作过程导向的《金属材料热处理》课堂教学模式初探［J］.职教论坛，2012（1）：145-146.

［5］赵卫红，王彦斌.工程认证背景下精细化工专业实验教学改革研究［J］.吉林省教育学院学报，2015，8（31）：79-80.

李黎忱（1959-），男，山西省太原市人，硕士，太原理工大学材料科学与工程学院实验员，学士，研究方向：材料成型及控制工程。

中图分类号：G642

文献标志码：A

文章编号：2096-000X（2016）13-0071-02

*基金项目：2014年度太原理工大学教育教学改革项目：《金属材料及其热处理》的开放性实验教学模式探索（主持人：杨琳）。

作者简介：杨琳（1983，1-），女，山西省忻州市人，博士，太原理工大学材料科学与工程学院讲师，研究方向：材料成型机控制工程。

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