工程材料學實驗教學改革思考
《工程材料學》是工科院校材料與工程類專業(yè)學生的一門十分重要的專業(yè)基礎課。由于除了具有綜合性、應用性和經(jīng)驗性的特點外,該課程還具有專業(yè)名詞與相似概念眾多,理論知識抽象,相關(guān)理論枯燥和大量復雜相圖計算等特點,從而使得學習難度較大。下面是小編搜集整理的相關(guān)內(nèi)容的論文，歡迎大家閱讀參考。
摘要：本文分析了工程材料學實驗教學中存在的常見問題，提出了一種綜合性、設計性的實驗教學模式，并探討了這種實驗教學改革的實施和成效。實踐表明:綜合性、設計性實驗教學能充分發(fā)揮學生的主體作用，提高學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，從而培養(yǎng)具有專業(yè)素養(yǎng)的高層次創(chuàng)新型復合人才。
關(guān)鍵詞：工程材料學;實驗教學改革;綜合性、設計性實驗;創(chuàng)新型復合人才
工程材料學這門課程是機械類和材料類專業(yè)的一門專業(yè)主干課程，該課程一般安排在材料科學基礎、金屬熱處理二門課程之后，與材料力學性能課程同學期開出，其教學思路一般為：機器、零件的工作狀況→主要失效方式與受載情況→需要什么樣力學性能能滿足該受載情況和抵御失效→引導出組織與鋼種選定→該類鋼的熱處理工藝及力學性能等。工程材料學教學內(nèi)容多、涉及知識面廣，學生普遍反映學習該課程時內(nèi)容繁多和需要記憶部分太多[1]。若能走進實踐中親眼看看這些機器零件，體會這些機器運載方式，則學習起來事半功倍。目前，與之配套的實驗教學課程一般為基礎性驗證實驗，主要穿插在理論課程中，并且依附于理論教學的進度[2]，例如常用合金鋼的顯微組織觀察和分析、熱處理工藝的制訂、布洛維硬度檢測等等。工程材料學是一門實驗科學，但當今大多數(shù)高校重理論輕實踐，導致實際教學中理論教學和實驗教學通常無法有機結(jié)合，各實驗課程間缺乏關(guān)聯(lián)性和整體性，造成學生學習興趣不濃，更不利于培養(yǎng)學生獨立發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力[3]。鑒于此，我校特對工程材料學實驗教學進行了改革，整合原來附屬于理論課程的單個實驗，開設專業(yè)綜合性、設計性實驗以培養(yǎng)具有專業(yè)素養(yǎng)的高層次創(chuàng)新型復合人才。
一、實驗教學存在的問題
21世紀是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高素質(zhì)人才的關(guān)鍵時期，加強高校實驗教學改革刻不容緩。實驗教學相對理論教學更具直觀性、實踐性、綜合性和創(chuàng)新性，它具有課堂理論教學所不可替代的作用，并且能將所學理論知識充分運用于實踐中。理論教學和實驗教學都是培養(yǎng)學生具有創(chuàng)新精神和實踐能力的不可或缺的重要方面。當前，實驗教學改革中存在許多問題亟須解決：從實驗內(nèi)容方面看，以驗證性、演示性的基礎實驗為主，實驗內(nèi)容比較陳舊;從實驗教學觀念看，過分重視理論知識傳授、輕視動手能力培養(yǎng)，把實驗教學作為理論教學的附屬品，使其機械依附于理論課程;從實驗教學方法看，實驗方法比較落后，給予學生在自主方面的機會和空間很少，缺乏對學生動手能力的培養(yǎng)。
二、實驗教學改革的內(nèi)容
2.1實驗教學內(nèi)容改革
我校將傳統(tǒng)的依附于理論教學的單一實驗課程改革為綜合性、設計性的實驗課程，具體思路如圖1所示。實驗課上，教師提供給學生工程上常見的各類失效零件，學生自由分組討論本組的零件的失效形式，教師引導學生設計可行性的鋼種并進行熱處理工藝操作，最后檢測力學性能是否合格。另外，我們還提出了一個鋼種多種用途的實驗設計思想。例如：GCr15一般用作軸承套圈，有時也用作沖模和量具。根據(jù)其不同工況條件，學生設計不同的熱處理工藝以滿足其性能要求。這種綜合性、設計性的實驗教學遵循理論教學的基本思路，二者相互契合，能充分激發(fā)學生的主動性和創(chuàng)造性。學生能積極思考問題，并運用所學專業(yè)知識分析問題和解決問題。
2.2實驗教學方法改革
(1)開放實驗室。傳統(tǒng)的實驗教學方法過于單一，通常是學生課前預習并完成預習報告，之后在規(guī)定的時間進入實驗室，教師進行簡單的講解后學生按照實驗講義一步一步完成實驗，得出實驗結(jié)果。實驗教學時間比較緊張，學生很難獨立思考，并且學生自由發(fā)揮的余地很少，因而很難提升學生分析問題和解決問題的能力，不利于培養(yǎng)具有專業(yè)素養(yǎng)的高層次創(chuàng)新型復合人才。我校通過優(yōu)化實驗教師隊伍、整合實驗儀器設備資源、全天候開放實驗室并讓學生自己設計實驗，為學生提供了良好的實驗條件，能夠充分調(diào)動學生的積極性并培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識。
(2)網(wǎng)上答疑。近年來，因高校連續(xù)擴招和部屬院校歸地方管理等原因，導致教學投入不足，許多實驗儀器設備的技術(shù)性能低，實驗教學手段的陳舊、落后已經(jīng)是一個極其突出的問題，已經(jīng)不能適應創(chuàng)新教育對人才培養(yǎng)的要求。創(chuàng)新教育要求實驗教學手段要緊跟社會經(jīng)濟發(fā)展的步伐，實驗教學要與現(xiàn)代信息技術(shù)相結(jié)合。我校將實驗教學資源整合，形成了一個信息化的網(wǎng)上互動平臺。學生在實驗中遇到任何問題都可以適時與教師探討，學生成為實驗的主體而教師只需輔助學生完成實驗。
(3)科研項目。科研項目一般是本行業(yè)相關(guān)的比較熱門和亟須解決的問題。教師將科研項目分割成幾個不同的小實驗，學生先了解相關(guān)研究背景，并設計實驗方案，最后親自動手完成實驗。在整個實驗過程中，學生既了解了相關(guān)行業(yè)的前沿科學問題，又提升了動手能力。
三、實驗教學改革的實施與成效
實驗教學改革的目的是提高學生的動手能力和培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。通過綜合性、設計性實驗，學生根據(jù)自己的興趣選定不同的失效零件，依據(jù)已掌握的基本理論知識，進行鋼種設計、熱處理工藝和實施方案設計及每個環(huán)節(jié)的獨立動手操作等來完成整個實驗過程，這樣就把學生推到了實驗教學的前臺，使學生真正成為實驗教學的主體。通過一系列的過程，學生能夠深刻體會材料—工藝—組織—性能之間的聯(lián)系，并且能運用自己所學的知識聯(lián)系操作過程來指出組織中的缺陷產(chǎn)生的原因并分析其對性能的影響。能把知識應用到分析和解決問題上，這才是學習的真正目的。通過開放實驗室，為學生個性發(fā)展提供了自由空間，適應了不同學生的興趣和需要。當學生對實驗產(chǎn)生濃厚的興趣時，他就能夠積極地思考，大膽地探索，變被動為主動。通過網(wǎng)上答疑，學生玩手機和電腦的時間大大減少，成績明顯比上一屆學生好。教師也能感受到學生的專業(yè)知識和動手能力更加扎實。通過科研項目，學生能夠解決實際生產(chǎn)中的問題。學生參加各類比賽能夠獲得獎勵，畢業(yè)論文也能夠順利獲得省級優(yōu)秀論文，從而大大提升學生的成就感。
四、結(jié)束語
綜合性、設計性實驗對學生提出了更高的要求，實驗內(nèi)容具有較高的綜合性和知識的滲透性，實驗過程與解決實際科研問題具有較高的相似性。綜合性、設計性實驗教學能夠給學生提供一個良好的自我能力展示的機會，而且能夠鼓勵和幫助學生將自己的優(yōu)勢最大限度地發(fā)揮出來。另外，綜合性、設計性實驗不同于驗證性實驗和演示性實驗，學生不僅要對相關(guān)專業(yè)知識有深入了解，而且對其他知識也必須有一定的了解，因而能夠拓寬學生知識面、提高其綜合素質(zhì)。總之，綜合性、設計性實驗教學能充分發(fā)揮學生的主體作用，提高學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，從而培養(yǎng)具有專業(yè)素養(yǎng)的高層次創(chuàng)新型復合人才。
參考文獻
[1]袁廣銀.基礎理論與前沿研究相結(jié)合——工程材料學教學體會[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2013(19):23-24.
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[3]呂霞付,王平,羅萍.加強實驗教學示范中心建設，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力[J].實驗技術(shù)與管理,2013(5):95-98.
[4]王長生,王宇飛,肖宏濱,朱利敏.《機械工程材料學》綜合性實驗教學改革與實踐[J].實驗室科學,2008(2):29-32.
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