“热处理原理与工艺”课程实践教学改革探索

李伟 张晓燕 万明攀 杨明 张忠全

摘要：《热处理原理与工艺》是材料科学与工程专业的核心课程，针对该课程的特点和实践教学中存在的问题，通过优化实践教学内容、增加学生自主性综设实验的比重、改善实践教学条件、建立多元化的实践教学体系、改进考评办法等措施对该课程的实践教学进行改革，激发了学生学习的积极性和主动性，加强了学生对固态相变理论的理解和应用，提高了学生分析问题和解决问题的能力，促进了学生创新意识和创新能力的发展。

关键词：热处理原理与工艺；实践教学；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）28-0131-02

《热处理原理与工艺》是材料科学与工程专业金属材料方向的核心课程，主要讲授铁碳合金过冷奥氏体发生珠光体、马氏体、贝氏体等固态相变的原理，以及正火、退火、淬火、回火等热处理的方法和工艺。从教学内容上看，该课程不仅涉及到物理化学、金属学、晶体学等多门理论，具有理论性强、抽象性强、综合性强的特点，而且又与实际生产联系紧密，具有实践性强、知识更新速度快的特点。该课程既要求学生具备坚实的基础理论知识，又要求学生具备一定的分析解决实际问题的能力，能够根据固态相变的基本原理制订合理的热处理工艺路线。这就要求教师在教学过程中有针对性地进行理论结合实际、化理论为具体、化抽象为形象的授课，要达到这一目标，实践教学就成为其中的关键一环。

通过热处理实践促使学生对抽象问题的理解，通过基本原理的运用诠释实践过程的各种现象。因此，在该课程的教学中必须加大实践教学的力度，对传统的实践教学模式进行改革。笔者结合我院《热处理原理与工艺》课程实践教学开展的情况，提出了实验教学改革与实践的几点体会。

一、《热处理原理与工艺》实践教学存在的问题

1.教学内容陈旧，学生自主实验训练不足。由于受重视程度或实验条件的限制，大多数热处理实验内容没有随着实验技术手段的进步进行改进，这些很多年不变的实验内容难以具有挑战性，学生难以发生兴趣或产生求索的欲望，从而不重视实验，达不到预期目标。而且，传统的热处理实验侧重于学生单项技能和对知识的验证为主，综合性、设计性实验比重较轻，尤其是学生自主的开放性实验训练很少。这样就不能将热处理课程中的不同热处理工艺串联起来进行实验训练，缺乏让学生进行系统地综合运用所学知识与技能的主线。

2.教学模式单一，学生创新能力培养缺乏。材料专业涉及热处理实践的环节主要有课程实验、实习实践和毕业论文阶段。在实验教学环节，教师详细讲解实验原理、实验步骤、注意事项等，学生根据流程进行实际操作；在实习实践环节，学生在企业主要看生产过程和听师傅讲解，动手机会很少；在毕业设计环节，教师拟定题目，下达任务书，学生在教师指导下进行实验。在这些实践环节，教师是教学的主体，学生根本没有独立思考，只要按照教师的要求“照单抓药”即可。这种实践教学模式难以提高学生的动手能力和分析问题、解决问题的能力，缺乏对学生创新思维、创新能力的培养。

3.教学资源匮乏，实践教学质量难以保证。随着学生规模的急剧增加，材料专业实践教学过程中不同程度的存在教学资源匮乏的问题。一方面，学生的扩招造成硬件设施的相对不足，导致实验任务安排与落实困难，造成实验安排在时间上相对集中，实验过程给学生参与动手的机会少，等等问题，使得实验教学匆匆走过场。同时，学生人数的增多也增加了实习实践的困难，企业不能接纳更多的学生进行实习，导致学生实习时间变短，实习过程走马观花。这些原因导致热处理实践教学流于形式，实践教学改革难以落到实处，实践教学质量自然难以保证。

二、《热处理原理与工艺》实践教学改革的措施

1.优化实践教学内容，增加学生自主性综设实验的比重。将大部分验证性实验项目整合成适合于使用仿真实验或多媒体教学软件教学，增加综设性实验比重，要求学生根据实验条件自主选材，自己设计热处理工艺方案并实施操作，独立观察显微组织和测试力学性能，锻炼学生发现问题、分析问题、解决问题的能力；更新实验内容，创新实验项目，确保实验教学内容科学前沿，注重传统与现代的结合、学与用的结合，在此基础上建立热处理相关的开放性实验项目库，鼓励学生在课外根据个人兴趣自主选择实验项目进行探索研究，培养学生的自主实践能力和科研兴趣。

2.充分挖掘校内外资源，改善实践教学条件。充分利用依托我院建设的国家复合改性聚合物工程技术研究中心、贵州省材料结构与强度重点实验室、贵州省激光技术应用工程研究中心、材料测试与结构分析实验中心等资源，建立仪器设备共享机制，为热处理实践教学创造良好的实验条件。加强与中航工业143厂、183厂、154厂、标准件厂及西南工具集团、贵州合润铝业、贵州金飞轮毂等建有热处理生产线的大中型企业合作，联合建立了学生实践实训基地，加强热处理实践教学条件建设，让学生在生产现场直接进行热处理实践技能和创新能力的锻炼和体验。

3.改革实践教学模式，建立多元化的实践教学体系。利用我院每年举办的金相技能大赛和参加全国大学生金相技能大赛的机会，组织学生进行制样培训和比赛。在此过程中，学生通过不同热处理状态金相试样的比较直观了解到热处理工艺对材料的组织性能的影响，能够加深对热处理的感性认识。同时，向学生全面介绍本学院教师的科研方向、承担的课题等信息，鼓励学生联系相关教师申请参与科研实验，同时支持学生组成课题组申报国家级、省级和校级大学生创新创业训练计划，在教师的指导下独立进行金属热处理相关项目的研究，将热处理的基本原理和工艺运用到科研实践中，进一步提高学生利用所学知识解决实际问题的能力。此外，在实习过程中针对实习工厂生产的实际情况，设计相关的实践项目，让学生带着项目、带着问题进行有针对性的实习并撰写实践报告，增强学生解决工程实际问题的意识和能力。

4.完善网络资源，建立网上实验平台。通过网页、微博、QQ群等方式搭建网上实验平台，将实验设备资料、实验教学教案、仪器操作视频、开放实验项目等相关信息共享在平台上。学生可以在网上了解仪器设备功能、实验方案设计、基本操作过程等内容，根据自己的兴趣选择实验项目或自拟项目进行网上预约实验，并可通过网络平台提出问题、寻求帮助，教师可以在网络平台上及时进行解答指导，增强教师和学生的互动。网络平台的建立不仅可以提高学生自主实验的便利性，更可以激发学生的学习兴趣，培养学生的动手能力和创新能力。

5.改进考评办法，发挥正向引导作用。为了从制度上引导、督促学生重视实验教学环节，提高学生的热处理实验积极性和学习兴趣，改进学生的考评办法，将课程实验成绩、项目实践成绩纳入本课程的综合成绩中去，且占总成绩比重不低于20%。课程实验考核主要从综设性实验方案拟定、实际操作、实验分析、实验报告等方面进行综合评定，按百分制给出分数，重点考查学生的创新思维和创新能力、实践动手能力；项目实践考核只针对部分对科研有兴趣的学生，其成绩作为平时成绩的加分因素，主要从科研项目的创新性和先进性、实验方案的合理性、实验结果的正确性、论文的规范性等方面综合评定。通过加大实践环节在总成绩中所占的比例，提高学生对热处理实践环节的重视程度，培养学生理论知识应用于实践的能力。

三、结语

《热处理原理与工艺》课程的教学内容是材料专业中理论和实践紧密结合的一次集中体现，实践教学是其中的关键一环。通过优化实践教学内容、增加学生自主性综设实验的比重、改善实践教学条件、建立多元化的实践教学体系、改进考评办法等措施对该课程的实践教学进行综合改革，激发学生学习的积极性和主动性，加强学生对固态相变理论的理解和应用，提高学生分析问题和解决问题的能力，促进学生创新意识和创新能力的发展。实践表明，这些改革措施较好地适应了该课程实践教学的特点，提升了学生的专业综合素养，并取得了良好的成效。

参考文献：

[1]赵乃勤.热处理原理与工艺[M].北京：机械工业出版社，2011.

[2]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.

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