金属材料工程专业综合性实验教学改革探讨

马冬威 赵红利 罗 成

湖北汽车工业学院材料与科学工程学院 湖北十堰 442002

金属材料工程专业综合性实验教学改革探讨

马冬威 赵红利 罗 成

湖北汽车工业学院材料与科学工程学院 湖北十堰 442002

从培养适应国家经济建设、科技进步和社会发展需求的高级工程技术人才出发，以解决工程应用、科技研发等实际问题为目标探讨了综合性实验的改革方法。改革后发现学生的积极性和主动性得到了很大提高，并使学生的实践应用和科技创新能力得到了系统的训练和强化。

实验教学改革；综合性实验；金属材料工程

目前，随着我国经济、科技的高速发展，对工程技术人才综合能力的要求也随之提高，各种行业都急需专业理论扎实和实践动手能力强的应用型人才[1,2]。培养具有较强动手能力、创新和解决实际问题能力的工程技术人才是工科类专业的重要教学目标，综合性实验作为实践环节的一个重要组成部分，是提高学生综合能力的主要手段之一[3,4]。传统的金属材料工程专业实验教学内容、方法和实验室管理模式已经不能满足教学需求[5]，因此我校对传统实验教学进行了一系列改革，更新了实验教学内容、方法和实验室管理模式，综合了多门实验课程，使综合性实验课变得更加合理和具有吸引力。

1 对实验教学内容进行改革

以往的实验课大多局限于一门理论课对应一门实验课程，各实验课内容之间不连贯，缺乏学科间的相互联系，很大程度上影响了实验教学的系统性、科学知识的连贯性。同时，学生由于不能感受到所学知识给他们带来综合分析和解决问题的乐趣，因此往往对实验课不感兴趣、不积极、不主动，表现出敷衍、消极应对的态度。因此我们在实验教学内容上进行了大量改革，致力于引发学生的求知欲望和创新意识。

1.1 开设新型综合性实验项目

根据金属科学工程专业“材料、组织、性能”三大特点，将原来按课程进行组织的实验内容按照内在联系合成为综合设计实验课程。并结合工程生产实际需要，提出了工具钢、结构钢、齿轮钢和耐磨钢等钢种的生产实验项目，每个小组的学生可以任选一个项目进行实验。每一项实验内容包括：查阅文献、制定方案、合理分工、选择材料、选择热处理工艺、热处理实验、金相试样制备、浸蚀剂选择、金相照片拍摄、XRD检测、SEM扫描电镜观察、硬度检测、拉伸试样制备、拉伸实验、实验总结、论文撰写、答辩等。该实验项目将金属材料工程专业的三大特点有机地融合在一起，通过这一完整的过程，学生对本专业从整体上将有一个清晰的认识，学生不仅学到如何应用所学理论知识解决实际中所遇到的问题，而且还可以锻炼学生的独立思考、与人协作和实践动手能力，也有助于学生创新意识的开发和发挥。

1.2 走进企业了解生产实际及实际案例分析

学以致用，是学习的最终目的；只学不用，久而久之，学生难免失去兴趣[6]。只有在深入了解知识的价值之后，学生的求知欲望和动手欲望才能够被有效地调动起来。例如我校坐落于中国车城十堰，二汽的发源地，汽车产业发达，在组织学生去工厂实习方面有着得天独厚的优势。在综合性实验教学内容中我们增加了认识实习环节，用一天的时间组织本专业学生进入相关企业进行认识实习，学生在车间里可以了解到零件的整个生产过程，它的应用范围和价值，零件在生产中出现问题的原因以及造成的后果。通过认识实习，一方面开阔了学生的视野，提高了学生对本专业的兴趣；另一方面，学生也深刻地认识到科学的严谨性，对待实验的态度也认真很多。此外，实验教学过程中，我们还会给学生展示一些实际中失效的汽车零部件，并分析其失效原因，极大提高了学生的兴趣，培养了学生思考和分析问题的能力。

2 对实验教学方法进行改革

目前，传统实验教学的方法：课前预习—教师讲解—课堂实验—课后写报告—教师批阅报告—给出实验成绩。这对于学生理解和掌握教材基本理论和基本概念是必要的，但是对于培养学生的综合能力是远远不够的。在这种教学方法下，学生始终处于被动地位，学生不能很好地将所学知识融会贯通，因此，降低了学生对实验课程的积极性，影响了学生科学想象力、综合实验能力和创新能力的发展与发挥。这种实验教学方法与现代高级技术工程人才的培养目标不吻合，已经不适应当代高等教育的发展需要。

2.1 让学生主导整个实验过程

将大部分实验教学采用开放性实验教学方式，即以学生为主体，教师为主导。教师只需提出实验名称、目的等信息，例如：实验名称为“钢的热处理实验”，实验目的是掌握同一种材料不同热处理工艺对钢热处理后硬度和组织的影响，学生小组可以自行选题、讨论并进行实验可行性分析，自己制定实验方案，撰写实验报告，拟定详细的实验步骤，完成整个实验过程，并进行实验数据分析和总结。这种教学方法要求学生在制定实验方案过程中必须查阅大量资料，运用所掌握的理论知识和实验技能完成实验。把学生放在主体地位，有利于调动学生的主动性，能够扩展学生的知识范围、提升学生的科研能力、科学素养以及创新思维的培养。

2.2 网络和多媒体教学方法的引入

为了适应现代科学教育发展的需要，学校开发了网络实验教学平台[7,8]，教师和学生通过平台进行互动，教师可以将实验项目通过平台进行发布，学生根据自己的兴趣爱好进行选题，实验方案制定后提交教师审核，教师审核后给出指导意见，如有必要可与学生小组对实验项目进行探讨。教师可以通过平台实时跟进学生的整个实验过程，学生每完成实验项目中的一个步骤需要将实验进展情况以及实验中遇到的问题上传到相应的实验项目里，以便教师和其他学生参考。项目指导教师看到后可以将指导意见进行及时反馈，学生之间也可以通过平台对实验项目展开讨论。除了网络实验教学平台之外，我们在实验教学中还引入了多媒体教学方法，在实验操作之前，教师可以通过多媒体播放相关的实验教学录像讲解实验过程中的一些注意事项。通过新的实验教学方法的引入，不仅可以有效节约资源，节省教师和学生的时间，还可以引发学生对实验课程的热爱，从而达到良好的教学效果。

3 对实验室管理模式进行改革

由于综合性实验所需时间较长，而且实验设备、场地、师资有限，为确保综合性实验顺利开展，我们对实验室管理模式进行了相应的改革。

在实验中心方面，根据学校自身条件最大限度地延长实验室开放时间，让感兴趣的学生有机会进入实验室进行锻炼，学生可以根据需要自由进出实验室，进行教师布置的实验或者自行设计的探究性实验。实验仪器及实验易耗品等也对学生开放，并作出相应的管理规定，为学生进行自主学习创造有利条件。

在师资方面，整合实验教师资源，为了满足学生自行选择实验时间，除了增设实验员，还可以采取任课教师和实验室专业指导教师共同负责的方法，以确保实验室全天开放。

4 结束语

通过对实验教学内容、方法和实验室管理模式的改革，使目标、知识、能力和需求四者融会贯通。以培养解决工程和科研实际问题的高级技术工程人才为目的，综合多门实验课程，开设了具有完整性、系统性、前沿性、工程实用性和研究性的新型综合性实验项目，使学生得到系统性训练，所学知识得以融会贯通，学生由原来的“要我学”转变为“我要学”。新型网络和多媒体教学方法的引入，充分调动了学生的积极性和主动性，学生占据了主体地位，教师起到主导者的作用。实验室管理模式的革新为学生顺利开展综合性实验保驾护航。

[1] 邓红梅,周天,王春.开设综合性、设计性实验教学探讨[J].实验科学与技术,2012,10(4):148-151.

[2] 周新贵,白书欣.改进高校材料专业实验教学的思考与建议[J].实验技术与管理,2011,28(6):234-235.

[3] 吉爱国.综合性实验教学模式的探讨与实践[J].实验室研究与探索,2007,26(1):94-96.

[4] 石继红,武保林,王洪顺.金属材料工程专业多层次实验教学的研究与实践[J].实验技术与管理,2009,26(9):120-122.

[5] 刘银萍,彭端,蒋力立.创新实验教学与传统实验教学的比较[J].广东工业大学学报,2010,10(5):27-30.

[6] 张守魁.提高学生对实践教学的兴趣[J].实验室科学,2007(4):10-11.

[7] 黄启来,初建崇,吕宏伟.基于校园网的网络教研活动在实验教学中的作用[J].实验技术与管理,2012,29(5):25-26.

[8] 邢红宏,梁承红,柳叶.网络课程在大学物理实验教学中的应用探索[J].实验技术与管理,2011,28(10):127-129.

Exploration of Comprehensive Experiment Teaching Reformation of Metal Material Engineering
Specialty

Ma Dongwei, Zhao Hongli, Luo Cheng
Hubei University of Automotive Technology, Shiyan, 442002, China

In order to cultivate senior engineers in new century to satisfy the needs of national economic construction, the progress of science and technology and social development, exploration the comprehensive experiment teaching reformation based on solving practical problems of engineering application， scientific research， etc. Results show that the students’ enthusiasm and initiative have been greatly improved， at the same time， the students’ practical abilities and scientific and technological innovation capabilities have been received systematic training and strengthen.

experiment teaching reformation; comprehensive experiment; metal material engineering

2014-08-04

马冬威，硕士，助理实验师。