材料工程專業(yè)實驗與技能一體化教學(xué)模式的探索

馬 靜 胡建文 刁美艷 王建剛 張 欣

河北科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 河北石家莊 050018

1 研究背景

我國各高校的專業(yè)課或?qū)I(yè)基礎(chǔ)課中的實驗部分通常是與理論教學(xué)捆綁在一起進行的，使得實驗內(nèi)容單一，驗證性實驗較多，一些實驗受課程的約束難以拓展創(chuàng)新，實驗缺乏連貫性和系統(tǒng)性，不利于設(shè)計性、綜合性以及研究性實驗的設(shè)計與開展[1]，難以培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能、動手能力以及分析研究等綜合能力，不能滿足特色專業(yè)的建設(shè)要求。目前，已有部分高校開始試行專業(yè)課的實驗教學(xué)與理論教學(xué)分離[2]，獨立開設(shè)，并取得了一定的效果。

我校金屬材料工程專業(yè)作為具有傳統(tǒng)優(yōu)勢和較強的區(qū)域性需求的專業(yè)，為首批被教育部批準(zhǔn)的國家級特色專業(yè)建設(shè)點，也是河北省品牌特色專業(yè)[3-5]。隨著生源的改變和高素質(zhì)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)的提出，該專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)要求也提升到了更高的層次。根據(jù)教育部《關(guān)于加強“質(zhì)量工程”本科特色專業(yè)建設(shè)的指導(dǎo)性意見》，作為特色專業(yè)建設(shè)核心的新的人才培養(yǎng)方案對實踐教育環(huán)節(jié)進行了較大的改革，實行將原來嵌入在各專業(yè)課和專業(yè)基礎(chǔ)課中的實驗與理論課程分離，重新優(yōu)化整合，與專業(yè)技能培訓(xùn)相結(jié)合，創(chuàng)建新的教學(xué)模式。

2 構(gòu)造專業(yè)實驗與技能一體化的教學(xué)模式，建立“四級實驗平臺”

為滿足金屬材料工程特色專業(yè)的建設(shè)和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的需求，突出并強化實踐教育環(huán)節(jié)和學(xué)生能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，迫切需要加強實驗教學(xué)的改革與創(chuàng)新。我校將專業(yè)實驗與專業(yè)技能培訓(xùn)融為一體，針對金屬材料工程專業(yè)多門專業(yè)課程，實行“四級實驗平臺”教學(xué)改革。

2.1 優(yōu)化整合，編寫四級實驗指導(dǎo)書

將以往所屬材料科學(xué)基礎(chǔ)、鋼的熱處理、材料性能學(xué)、工程材料學(xué)、表面工程、腐蝕與防護等專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)課程中的實驗進行統(tǒng)一整合，按“專業(yè)基礎(chǔ)性”“拓展技能訓(xùn)練”“材料工藝設(shè)計實驗”和“材料性能測試與分析”四級平臺進行實驗設(shè)計與技能培訓(xùn)。其中專業(yè)基礎(chǔ)性實驗包括金相顯微試樣的取材與制備，金相顯微鏡的構(gòu)造、使用與圖像的采集和處理，鐵碳合金平衡狀態(tài)下的顯微組織觀察，金屬的塑性變形與再結(jié)晶，熱電偶與爐溫儀表的成套性檢定，目的是讓學(xué)生掌握材料學(xué)科最基本的金相試樣制備、顯微鏡使用及鐵碳合金基本組織等。拓展技能訓(xùn)練實驗包括化學(xué)器皿的使用及鍍液的配置，電鍍、化學(xué)鍍設(shè)備及鍍層常用檢測設(shè)備的使用，電化學(xué)試樣的制備，恒電位儀的使用與極化曲線的測試，綜合實驗—合金鍍層的制備及鍍層性能的檢測和耐蝕/耐磨性的評價，目的在于訓(xùn)練學(xué)生熟悉金屬材料表面處理的常用方法、操作以及表面處理設(shè)備和檢測設(shè)備的使用方法，并在此基礎(chǔ)上進行鍍層工藝設(shè)計和性能評價。材料工藝設(shè)計實驗包括奧氏體晶粒顯示及晶粒度測定，鋼的淬透性的測定，常用工業(yè)用鋼典型熱處理組織的觀察，鑄鐵及有色金屬顯微組織觀察，綜合實驗—熱處理工藝設(shè)計及操作，目的在于讓學(xué)生熟悉常用鋼典型熱處理后的組織形貌特征及熱處理基本操作和實際密切相關(guān)的晶粒度、淬透性測試方法，同時針對所學(xué)專業(yè)知識進行熱處理工藝設(shè)計、操作及組織分析等一系列綜合訓(xùn)練。材料性能測試與分析實驗包括電子拉伸試驗機的使用及拉伸實驗，材料的硬度實驗，單擺沖擊試驗機的使用及系列沖擊實驗，斷口形貌分析，綜合實驗—金屬材料熱處理工藝及力學(xué)性能測試分析，目的在于讓學(xué)生了解并熟悉工程材料常用力學(xué)性能的實驗方法及所用設(shè)備、失效的斷口形貌特征，并在此基礎(chǔ)上通過綜合設(shè)計實驗訓(xùn)練學(xué)生合理選材、工藝設(shè)計、性能測試與評價等綜合技能。

通過建立專業(yè)基礎(chǔ)性、拓展技能訓(xùn)練、材料工藝設(shè)計實驗和材料性能測試與分析四級實驗平臺，編寫實驗指導(dǎo)書，使獨立開設(shè)的實驗實現(xiàn)操作技能與能力訓(xùn)練一體化，突出學(xué)生的主觀能動性，培養(yǎng)其實驗技能與獨立分析和設(shè)計能力以及科研意識等綜合能力，使學(xué)生具備材料科學(xué)研究的基本操作技能和研究方法，提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。

2.2 集中訓(xùn)練，加強課程有機聯(lián)系

我們將原來分屬于多門課程的分散孤立的實驗進行優(yōu)化組合，建立四級實驗平臺，其中每級平臺分別有5個實驗，20學(xué)時，進行集中訓(xùn)練，安排在大三全年和大四上半年完成。集中培訓(xùn)，可以幫助學(xué)生將不同課程中學(xué)到的理論知識聯(lián)系起來，建立起專業(yè)課程之間的有機關(guān)聯(lián)。學(xué)生在訓(xùn)練過程中親自動手，尤其是實驗平臺中綜合性、設(shè)計性實驗要求學(xué)生根據(jù)任務(wù)要求，自行設(shè)計工藝路線和制備方法，不但強化與鞏固了課堂理論知識，而且促進了多門課程間知識的交叉與融合，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和獨立分析問題、解決問題的能力，激發(fā)了學(xué)生的科研興趣，受到學(xué)生的廣泛好評，為他們以后走上工作崗位以及繼續(xù)進行科學(xué)研究打下了良好的基礎(chǔ)。

2.3 優(yōu)勢互補，聯(lián)合進行平臺建設(shè)

在專業(yè)實驗與技能一體化教學(xué)模式實施之前，分別由教研組教師與實驗教師承擔(dān)教學(xué)和實驗任務(wù)，使教學(xué)和實驗完全脫節(jié)[6]。學(xué)生在實驗時是怎么操作的，理論課教師一無所知；學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)了哪些知識，實驗教師也不太清楚。而且，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和知識的更新，一些陳舊的方法和技術(shù)已經(jīng)被淘汰，而實驗教師仍在使用，造成教學(xué)和實驗的脫節(jié)，對學(xué)生的素質(zhì)培養(yǎng)和就業(yè)極為不利。

通過整合實驗，使授課教師和實驗教師共同參與到實驗平臺建設(shè)中來。專業(yè)授課教師大多數(shù)是從國內(nèi)外重點高校畢業(yè)的博士生，具有扎實的專業(yè)理論基礎(chǔ)和較強的研究能力，對目前本領(lǐng)域研究方向的發(fā)展較為熟悉，能夠把本專業(yè)的新思想、新動向傳遞給學(xué)生。實驗教師學(xué)歷雖然不高，但具有豐富的操作經(jīng)驗，熟悉各種儀器設(shè)備的使用方法及實驗的操作步驟。授課教師和實驗教師聯(lián)合，優(yōu)勢互補，相得益彰，有助于教學(xué)工作的完成和學(xué)生技能水平的提高。

2.4 科學(xué)評價，建立統(tǒng)一的考核機制

原來分屬于不同課程的實驗都是單獨操作的，學(xué)生的實驗報告上交后由實驗教師評定，但實驗成績不作為評價指標(biāo)計入學(xué)生的總成績。因此，學(xué)生做不做實驗，實驗質(zhì)量優(yōu)劣都不會影響其最終成績，這對于學(xué)生實踐動手能力的鍛煉是非常不利的。

將分屬于不同課程的實驗打亂，重新組合，建立四級實驗平臺，每個平臺中的實驗都由學(xué)生自己動手完成，根據(jù)學(xué)生實驗中的動手能力、團隊合作能力、創(chuàng)新能力等表現(xiàn)以及最后提交的實驗報告分別給出評定，學(xué)生獲得各個平臺的實踐成績。這樣的評價方式，能科學(xué)地反映出學(xué)生對理論知識的掌握水平，同時在實驗中鍛煉了他們獨立思考、提出問題和解決問題的能力，有助于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。

3 結(jié)束語

對金屬材料工程專業(yè)各課程實驗進行整合，獨立開設(shè)專業(yè)實驗，打破了課程之間的界限，建立了專業(yè)基礎(chǔ)性、拓展技能訓(xùn)練、材料工藝設(shè)計和材料性能測試與分析四級實驗平臺。通過編寫四級實驗指導(dǎo)書，集中訓(xùn)練；授課教師與實驗教師聯(lián)合授課、科學(xué)評價等措施，突出了實踐技能和綜合能力的培養(yǎng)與訓(xùn)練，培養(yǎng)了學(xué)生獨立思考、分析解決問題的能力；綜合性、創(chuàng)新性實驗的開設(shè)突出了學(xué)生的主體地位，體現(xiàn)了個性化教育的培養(yǎng)理念，有助于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。

[1] 葉寧廖,林楠,彭波.理論實驗一體化教學(xué)模式在藥理學(xué)教學(xué)中的實踐與探討[J].職業(yè)技術(shù),2011(11):22-23.

[2] 馬松濤,臧志和,劉冬戀.教師理論實驗分離教學(xué)利弊分析[J].四川生理科學(xué)雜志,2012,34(3):130-132.

[3] 胡建文,馬靜,李強.高校金屬材料工程特色專業(yè)建設(shè)的探索[J].中國電力教育,2010(16):42-44.

[4] 馬靜,胡建文,刁美艷.“腐蝕與防護”雙語教學(xué)探究[J].中國電力教育,2011(7):119-120.

[5] 馬靜,胡建文,張欣.“外語文獻(xiàn)閱讀及學(xué)年論文”課程改革探究[J].中國電力教育,2012(2):31,47.

[6] 黃曉劍.分析化學(xué)理論實驗一體化教學(xué)的實施[J].考試周刊,2011(54):187.