金属材料工程专业综合实验教学改革研究

2019-01-11曲立杰厦门大学嘉庚学院

教书育人 2019年30期

曲立杰（厦门大学嘉庚学院）

金属材料工程专业是一个集理论与实践，理工一体的工程应用型专业，它涉及的知识面较广，将工程的开发与应用紧密地联系在一起。实验教学能够有效地激发学生学习的积极性，促进学生将理论知识转变为实践能力。然而传统的实验教学还依附于理论教学中，大多数的实验教学还是穿插到理论教学中来实现，在实验的内容上以简单的验证性实验为主，割裂了各个模块之间的联系性和整体性，致使学生对实验的兴趣不高，掌握的知识面狭窄，无法培养学生的创新思维和实践能力。专业的综合实验是对学生学习的专业理论性知识进行综合性巩固，以此来为创新性实验打下基础。在以往的传统实验中，专业实验环境常常脏而乱，极大地降低了学生的实验兴趣以及实验的质量，因此本文就专业综合实验改革的内容及措施进行了阐述，希望能对未来的实验教学改革有所帮助。

一对实验教学内容进行改进

过去的传统实验教学，也能够在一定程度上反映学生的专业知识和实践能力，但仅仅是通过学生对金属材料的热处理，金相试样的制备，显微组织的观察以及力学性能测试等环节进行实验，学生对这些内容的兴趣不高，导致在学生的参与度低，且实验积极性不高，敷衍了事。根据这种情况，应该对专业综合实验教学的内容进行改进，改进的重点是要提高学生的兴趣，不断地激发学生的创新力。

1 为学生创建能够充分展示自己的平台

重视学生在实验教学中的主体性作用，金属材料工程围绕金属材料展开进行，在进行试验教学时可以根据学生学习的理论知识进行联系试验教学，比如增设一些金属塑性成形工艺，金属热处理控制等实践环节。例如在对典型零件进行设计时，先让学生课前制定研究计划，即明确研究目标（具体零件）、合理选材、制定加工工艺路线和热处理方案、提出检测手段及方法。在热处理工艺制定环节，严格按照理论制定金属的加热温度，保温时间以及冷却方式。在具体操作环节，例如退火、正火、淬火以及回火等环节按照规范操作。对获得的试验结果进行综合分析，第一要体现实际结果与理论结果之间的差异，第二要总结产生差异的因素，第三明确理论与实践的关联，最后写出综合试验报告及感受。通过这样的综合性训练，不仅提高了学生的理论认识和学生的动手能力，加强了学生对生产实践的认识，而且充分的提高了学生的实验积极性，加深了学生对金属热处理方面的专业知识的理解，使摸不着看不到的理论知识同实践相结合，最大限度地发挥了综合实验教学的作用。

2 让学生充分理解实验的价值

只有学生充分了解到实验的重要性以及价值后，才会积极主动地参加实验，并珍惜实验机会，认真地制定实验中的每一个环节，例如在快速成型及相关的三维造型的模具设计课程中，可以通过具体的实践课堂中，尽可能为学生多提供一些贴近生活的实体模型进行教学，例如选择用来收藏或者装饰用的青铜器“鼎”，首先构建鼎的三维模型，再通过计算机扫描三维模型将其中的数据传送到选区激光烧结设备，制作模型，再利用硅酸乙酯-硅溶胶在模型的表面进行制壳，然后将金属液倒置入壳体内，在冷却后进行清理，最后就得到一个高成品的“鼎”的仿制品，学生们也可以将现有的收藏品带来进行仿制，这样能极大地增加了学生实验的积极性，也更好的达到了实验的教学目的。

3 学生学习知识需走在科学的前沿

学生普遍对新鲜的事物表现出很强的兴趣，对于科学的新技术和新知识方面也表现出来较强的学习欲望，他们渴望掌握最先进，最科学的新技术。根据这一情况，在实验中，教师要更新拓宽自己的知识面，为学生提供更多的新技术和方法，再结合本院校或者专业的研究成果进行讲述，效果会更好，学生更易于理解和接受。例如对选区激光烧结这一项先进的技术的讲解上教师联系着本院研究的3D 打印技术的相关研究成果进行讲解，学生们的兴趣表现得会更高，对技术的理解与把握也更强。

二灵活多变的实验方法

在影响实验教学质量的因素分析中了解到，实验教学的手段是影响教学质量的一个重要因素，因此对实验教学手段进行有效的改进，也可以使实验教学质量有很大程度的提高，对实验教学手段的改进内容主要有以下几点[1]。

1 采用先进的多媒体手段

在每一节实验教学开始之前，都应该先为学生上一节专业的理论知识作为基础，方便学生更好地掌握实验中的技术与知识，在对理论知识的讲解上，要多运用多媒体进行教学，通过图片和视频的展示，能够加深学生对知识的理解，从而有效地保证了实验质量。

2 坚持学生的主体性地位

在传统的实验教学中，经常是由老师准备一个完整的实验课题，然后教学生重复实验一次。这种情况下，束缚了学生思维的扩展，每一步都是按照老师的要求进行，学生的主观能动性不高，所以部分学生在实验完成结束后还不知道实验的目的以及方法等，严重地影响了实验的质量，无法体现出学生的创新性。因此在综合实验中，可以让每组学生自带课题，在实验开始前要先对实验课题的可行性进行分析，通过分析制定具体的实验方案，经过老师分析同意后再进行实验操作，这样不仅扩展了学生的知识面，而且增强了学生的主体性意识，能够有效地激发学生的创新性，能够更好地培养学生的科研动手能力。

3 在实验中实行小组制

在传统的实验过程中，往往是老师在上面指导具体操作步骤，学生在下面重复性的操作，没有小组分工合作的意识。在综合实验教学中，可以将学生分成几个小组，然后通过选举或推荐选择一位小组长[2]，由小组长负责带领成员进行实验课题的选择以及具体的实验操作等相关内容，通过小组合作能够增强学生的团队合作意识以及集体观念，为他们以后更好地适应社会打下坚实的基础。

4 对实验课题进行总结

在实验结束后，每组学生要对实验的内容进行总结，通过总结能够培养学生分析总结的能力以及查阅文献的能力，对实验中的一些现象进行分析，然后提出自己的理解和观点，运用科学的理论对观点进行佐证，同时利用查阅出的强有力的论据来证实自己的观点。指导老师要对学生的总结进行评定，并根据学生总结的内容组织一次实验的交流会。对实验进行分析，能够扩大学生的知识范围，对学习的内容进行深层加工，有助于学生对课题的更好把握，对培养学生的创新能力和科研能力有很大的帮助[3]。

三综合性实验的改革成效及特点

金属材料工程专业综合性实验已经在2015 级的90 名学生中实践，并继续在本专业实行。综合实验的改革已经取得了一定的成效，具体内容有以下几点。

1 增加了学生实验的积极性与主动性

综合新实验不再是简单地进行一些验证或者演示类实验，不再是由老师指导学生进行具体的实验操作，而是由学生自己选择实验课题，将自己学到的理论知识都运用到实验中，需要学生进行实验可行性分析并制定出具体的实验操作步骤。虽然一定程度上增加了学生的任务，但却高质量地完成了实验教学任务，达到了实验教学的目的。学生在接收到实验任务通知后，会进行课题的选择思考，会主动地去网上或者图书馆查找资料，来进行实验的可行性分析以及具体的实验步骤，在不同的阶段会主动向老师汇报实验的进展情况，遇到不懂的问题也会主动和老师一起积极商讨，完成了被动实验到主动实验的转变[4]。

2 有效培养了学生的创新性

在综合实验中，不对学生的具体方案以及方法进行规定，只为学生提供一个实验内容范围，让学生自己确定实验课题以及小组内每个成员的分工，学生的自主能力得到锻炼，充分地发挥了学生在实验中的主体性作用，锻炼了学生的思维能力以及实践能力，激发了学生的主动性和创新性。

3 提高了学生的综合素质

在专业综合实验中，不仅提高了学生的分析能力，实践能力以及综合知识运用的能力，而且通过小组分工锻炼了学生的团队协作能力以及集体意识，增强了学生处理人际关系的能力。

4 提高了学生的毕业论文质量

未进行综合实验改革前，学生在写毕业论文时，由于没有有效的实验操作经验，对实验的知识匮乏，导致学生的毕业论文内容经常是在网上东拼西凑的拼接，论文的质量严重下降，并且许多学生对论文课题无从下手[5]，依赖于网络或者指导教师。在开始了综合实验改革后，学生的实践能力有了大幅度的提高，在拿到指导老师给的毕业论文课题时，能够快速有效的开始协作，写出的论文质量也有显著的提高。