浅析金属学原理实验的教学改革

浅析金属学原理实验的教学改革

程玉婉

黄山学院   

摘要：文章结合金属学原理的实验教学现状，浅析应用型高校本科教学中金属学原理实验教学改革。在现有教学模式基础上，通过教学内容、教学方式、评价体系等方面的改革，进一步完善和优化金属学原理实验教学体系建设，为全面提升高校的高素质、创新型人才培养提供参考。

关键词：金属学原理；实验教学；教学改革

引言

《金属学原理实验》是金属材料工程、材料成型及控制工程相关专业的一门专业基础实验课，与工业社会发展息息相关[1-3]。该课程既有材料成分和微观结构等基础理论研究也有先进制备工艺的探索，对充分挖掘材料性能潜力，掌握制备加工工艺的核心技术，加速传统制造业转型升级具有重要的战略意义[4]。本文结合实验教学经验，探讨应用型高校《金属学原理实验》教学的改革策略。

1金属学原理实验教学现状

在传统意义上，《金属学原理实验》作为《金属学原理》理论课的补充，起到对理论知识的巩固与检验的作用，一般安排12学时左右。实验安排大多数从属于理论课教学甚至作为课内实验完成，近年各高校逐渐提高了实验教学的认识，单独开设《金属学原理实验》课程并重视实验教学的改革[5-7]。结合当前应用型高校实验教学现状，还有很多方面值得探索和创新：

（1）在实验内容的选择上，大多数实验项目沿用了多年以来验证理论的项目，比如金相显微镜的使用，金相显微组织的观察、热处理工艺及显微组织观察、有色金属的显微组织观察等[1]。显微组织观察实验的操作步骤都是磨样、抛光、腐蚀，用显微镜观察，学生容易养成按部就班完成任务的心态，学习效果不理想；

（2）在实验的教学模式上，传统大多数实验项目为验证性实验，上课模式采用学生课前预习，课上完成实验，课后提交实验报告，老师批改作业的经典模式[8]。在这种教学模式下，老师处于绝对的领导地位，从实验目的、实验设备、实验内容到预期结果和结论，都有一套固定的程序模式。使得学生被动地验证设计好的方案，压缩了学生的独立思考能力和创造能力的发挥空间。长此以往学生容易思维固化，主动性和创造性降低；

（3）在实验教学的评价体系上，传统实验教学主要采用的评价指标有课上提问、操作表现、实验报告等，评价维度简单，评价体系固化[2, 9, 10]。学生对实验教学形成固定思维，容易造成学习积极性降低，对实验操作敷衍了事，实验报告互抄过手不过脑，上课得过且过，不利于学生创新能力的培养和提高。

2金属学原理实验的改革措施

2.1 教学内容的改革

随着工业社会的发展，实验教学要做到结合实际、与时俱进。在教学内容的安排上，应尽量避免陈旧、雷同的实验项目。比如碳素钢的显微组织分析实验，要求学生对不同含碳量的碳素钢的显微组织和性能形成直观的认识。在实验中可以引入不同含碳量的钢材的混合问题，要求学生设计不同方法区分出纯铁、20钢、45钢、T8钢、白口铁材料，如硬度比较，微观组织观察等，并通过微观组织观察大致含碳量，理解杠杆定律的计算原理。

2.2教学模式的改革

在实验过程中建立学生为中心的教学理念，从老师怎么教转为学生怎么学。在教学过程中开发丰富的实验模式，将以往的验证性实验为主形成验证性实验、综合性实验、设计性实验三个层次逐步深入的教学模式：

（1）验证性实验为验证基础理论，要求学生掌握基本的实验技能，加深学生对理论知识的理解，如金相显微镜的原理与使用。在介绍显微镜的原理时可以与学生高中熟悉的生物显微镜进行对比，从而提高对金相专用显微镜的认识。

（2）综合性实验的开展是建立在学生对理论知识的实验技能的掌握上的，实验的过程中老师起到指导和引导作用，学生占据主动地位，要求在既定课题下自主完成实验的准备和开展工作，对学生综合能力的要求更高。

（3）设计性实验要求学生以3-4人组成的小组为单位合理分工，根据老师给出的课题进行分析，查阅相关资料设计出可行的实验方案，准备实验设备和材料后共同完成实验操作。在实验推进的过程中，老师要引导学生勤于思考，通过不同角度设计方案后比较优劣从而得出具有创新性的可行的方案，设计性实验为学生提供更充分的发挥空间。

此外，现代信息技术的发展拓宽了学生学习的渠道，鼓励学生线上自学，将学习成果整理成报告，不断探索综合实验的创新与改革，培养自主思考和终身学习的习惯。

2.3 评价体系的改革

在传统考核模式的基础上增加一项扩展考核，即分为基础考核和扩展考核。基础考核以传统考核方式为主，主要评价学生的实验基本完成情况。在实验的过程中以3-4人为单位的小组开展，基础考核评价由个人表现和小组综合表现加权得到。小组综合评价的机制要求学生在集体中找准自己的位置，积极承担任务，合作开展工作，培养学生的团队合作意识。

扩展考核引入线上自学，积极引导学生阅读科研文献了解最新的科研成果，形成创新性综合实验思路，鼓励学生提出针对实验项目的建设性建议，以学促教。这种评价体系一方面为学生巩固和扩展了理论教学的知识，加强了学生的动手能力，另一方面有效调动学生上课的积极性和主动性，对学生在后续的学习工作中分析问题和解决问题的能力的提高也至关重要。

设置扩展考核环节对老师的教学能力也提出了更高的要求。老师不再像过去一样只需要熟悉实验操作和原理，督促老师要不断充电，更新知识体系，不断提升自己的教学水平，做到教学相长，才能对学生线上自学的成果做出有效反馈。

3 结语

高等学校肩负着培养高水平人才和输出高质量科研成果的重任，在实验课程教学中不仅要注重学生的实践动手能力，更要激发学生的学习兴趣和探索创新精神，以实验课程为载体，培养学生主动思考、自主创新的好习惯。只有大胆尝试实验教学改革，不断完善、创新教学内容，改进实验模式和考核评价机制，才能更好地适应工业社会发展的要求，为社会输送高质量的专业技术人才。

参考文献

[1] 丁满堂. 材料工程专业金属学方向的综合性实验教学[J]. 中国冶金教育,2011(3):63-65.

[2] 王泽民,庞灵欢. 工程教育认证背景下的金属学与热处理实验教学改革与实践[J]. 高教学刊,2019(2):130-132.

[3] 洪景娥,张丽. 高职《金属学与热处理》课程实验教学内容的改革与实践[J]. 山东电力高等专科学校学报,2010,13(04):54-56.

[4] 崔忠圻,覃耀春. 金属学与热处理[M]. 第3版. 北京:机械工业出版社,2020.

[5] 陈守东等. 基于应用型人才培养的《金属学与热处理》实验教学改革[J]. 高教学刊,2021(06):160-162.

[6] 秦亮等. 金属学原理课程实验网络教学模式改革初探[J]. 科技创新导报,2020(11):174, 176.

[7]任宏瑞, 金铎,侯君丽,等. 实验融入热处理工艺理论线上教学的改革探索[J]. 吕梁学院学报,2023,13(2):91-93.

[8]陈凤华,陈庆涛,吴学红, 等. 基于本科生创新创业能力培养的材料合成化学与表征实验教学的改革与探讨[J]. 河南化工, 2023, 40(3): 59-61.

[9] 刘晖晖. “金属学及热处理”实验教学改革[J]. 科教导刊(中旬刊),2017(29):112-113.

[10] 倪海涛,吕海洋, 朱江. 基于可持续发展观的金属学实验教学探索[J]. 广州化工,2017,45(16):203-204.