金屬材料熱處理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

亓海全 焦慧彬 周 伍

（桂林理工大學(xué)材料科學(xué)與工程院，廣西 桂林541004）

《金屬材料與熱處理》是很多高校、高職院校金屬材料專業(yè)均開設(shè)的一門重要基礎(chǔ)課程，目的在于使學(xué)生掌握金屬學(xué)基礎(chǔ)理論及熱處理原理和工藝，而熱處理實(shí)驗(yàn)則是加深學(xué)生對上述理論與工藝認(rèn)識的重要途徑，是該學(xué)科不可分割的一部分[1-3]。進(jìn)一步地，通過熱處理實(shí)驗(yàn)還可以提高學(xué)生的動手能力，增加學(xué)生對熱處理工序與工藝的感性認(rèn)識，更重要地，可以為日后從事熱處理行業(yè)的學(xué)生奠定理論與實(shí)踐基礎(chǔ)[4]。金屬學(xué)、熱處理理論與技術(shù)發(fā)展迅猛，加之學(xué)生思想的進(jìn)步，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法逐漸變得不能適應(yīng)上述改變，為順應(yīng)學(xué)科發(fā)展要求和進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量，我們應(yīng)該進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。

1 熱處理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革思路

在各高校、高職院校的熱處理實(shí)驗(yàn)課程中，一般安排8～10個(gè)單獨(dú)實(shí)驗(yàn)[5]，有鋼的奧氏體晶粒度與加熱溫度的關(guān)系、鋼的淬透性、碳鋼淬火后馬氏體形態(tài)的觀察、碳鋼等溫淬火后貝氏體形態(tài)的觀察、C曲線的測定、碳鋼淬火后的性能與組織、高速鋼的二次硬化、轉(zhuǎn)變溫度對鐵素體、珠光體形態(tài)及性能的影響以及鋁合金的時(shí)效硬化等。在傳統(tǒng)教學(xué)過程中，按照教學(xué)大綱、教學(xué)計(jì)劃要求，上述實(shí)驗(yàn)一般都開課實(shí)行，但是在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，這種教學(xué)演示型實(shí)驗(yàn)無法激起學(xué)生的創(chuàng)新意識，學(xué)生只是被動地接受設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)過程與可預(yù)料的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而且由于全班同做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，按照設(shè)定好的實(shí)驗(yàn)步驟、方案、數(shù)據(jù)分析方法、實(shí)驗(yàn)報(bào)告模板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不存在理論與操作上的交叉和互動，很難達(dá)到良好的教學(xué)效果。

熱處理實(shí)驗(yàn)課程的開設(shè)目的在于通過學(xué)以致用的過程鞏固理論基礎(chǔ)知識以獲得金屬材料發(fā)展所提出的理論與實(shí)踐要求。鋼鐵、有色金屬材料科學(xué)與熱處理學(xué)科的發(fā)展突飛猛進(jìn)，新技術(shù)、新工藝以及檢測儀器、實(shí)驗(yàn)用品升級等不斷出現(xiàn)，熱處理實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)當(dāng)緊跟專業(yè)升級進(jìn)行針對性普適性的改革，達(dá)到課程的開設(shè)目標(biāo)。基于這種思路通過改革，有助于學(xué)生綜合運(yùn)用知識能力的提高和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，使學(xué)生能夠緊跟熱處理專業(yè)與行業(yè)的研究與技術(shù)進(jìn)展，真正做到理論與實(shí)踐結(jié)合，學(xué)以致用，體現(xiàn)出熱處理專業(yè)的水準(zhǔn)。

2 熱處理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方案

2.1 教師隊(duì)伍的培養(yǎng)

教師隊(duì)伍的素質(zhì)、教學(xué)水平及經(jīng)驗(yàn)直接影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，只有加大實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，才能在傳授學(xué)生理論知識與實(shí)驗(yàn)技能的同時(shí)開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，促進(jìn)學(xué)生動手動腦能力的全面提升。建設(shè)一直素質(zhì)高、能力強(qiáng)、技術(shù)過硬的教師隊(duì)伍，要求實(shí)驗(yàn)教師不僅需要掌握專業(yè)學(xué)科知識，具有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)理論儲備和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)還應(yīng)該對學(xué)科發(fā)展前沿、設(shè)備更新與教學(xué)手段都有深入的理解。實(shí)驗(yàn)教師還應(yīng)該積極參加相關(guān)培訓(xùn)，汲取其它院校先進(jìn)的教學(xué)理念，重視交流，主動參與教學(xué)科研及工程實(shí)踐活動，以提高自身實(shí)驗(yàn)教學(xué)的水平。此外，實(shí)驗(yàn)教師應(yīng)能夠因材施教，具體問題具體分析，積極的設(shè)計(jì)熱處理實(shí)驗(yàn)方案，使其更能符合教學(xué)目的，并且針對學(xué)生興趣點(diǎn)聯(lián)系實(shí)驗(yàn)，使熱處理實(shí)驗(yàn)課程不再千篇一律，而是充滿師生互動，學(xué)生互動的趣味課堂。

2.2 優(yōu)化熱處理實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排與設(shè)備環(huán)境

熱處理實(shí)驗(yàn)在教學(xué)時(shí)間安排上，應(yīng)以靠后為佳（如大三學(xué)年），一方面，學(xué)生經(jīng)過了前面材料科學(xué)基礎(chǔ)理論、材料表征與測試等學(xué)科的學(xué)習(xí)，對金屬材料特別是鋼有了較為完整的知識認(rèn)知體系，已經(jīng)完成金屬學(xué)實(shí)驗(yàn)（如晶體學(xué)、金屬學(xué)的課程實(shí)驗(yàn)）、材料分析表征實(shí)驗(yàn)（如金相制樣與分析、電鏡、X射線衍射分析等）、材料性能實(shí)驗(yàn)（如力學(xué)性能拉伸、沖擊等測試，工藝性能如焊接、成形等測試的課程實(shí)驗(yàn)）等實(shí)驗(yàn)課程，在進(jìn)行熱處理實(shí)驗(yàn)時(shí)能夠更充分運(yùn)用所學(xué)到理論知識，對實(shí)驗(yàn)過程所產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象先自行作初步的理論表述，然后通過學(xué)生間交流，特別是實(shí)驗(yàn)教師的講解，學(xué)生將能夠深刻領(lǐng)悟熱處理實(shí)驗(yàn)的過程本質(zhì)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量自然有所提高。

另一方面，教學(xué)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境對于熱處理實(shí)驗(yàn)也非常重要。首先，熱處理實(shí)驗(yàn)涉及到高溫加熱，加熱爐、淬火桶、試樣等必須擺放有序，以防止在實(shí)驗(yàn)過程中試樣出爐過程產(chǎn)生安全隱患。其次，熱處理實(shí)驗(yàn)設(shè)備應(yīng)保持良好的運(yùn)行狀態(tài)，如熱處理爐應(yīng)定期校準(zhǔn)，防止加熱過程溫度過高或過低影響淬火效果，達(dá)不到教學(xué)目的；硬度計(jì)也應(yīng)定期調(diào)校，避免出現(xiàn)淬火良好而硬度測定不準(zhǔn)的低級失誤而降低教學(xué)質(zhì)量，最后，如淬火液質(zhì)量等方面也對教學(xué)目標(biāo)產(chǎn)生重要的影響作用。

2.3 創(chuàng)新熱處理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與形式

熱處理實(shí)驗(yàn)專題內(nèi)容大多是取材于金屬學(xué)與熱處理教材中重要的知識點(diǎn)或反映某一工程實(shí)踐問題，本質(zhì)的研究內(nèi)容是統(tǒng)一而有針對性的，在核心研究內(nèi)容方面不宜做修改。然而，實(shí)驗(yàn)教師可以在研究內(nèi)容原則不變的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善或優(yōu)化實(shí)驗(yàn)步驟或方法，例如引入先進(jìn)實(shí)驗(yàn)技能，或者在組織觀測之后，加入力學(xué)性能檢測，做到組織與性能匹配，提高學(xué)生對金屬材料學(xué)及熱處理的深入認(rèn)識。此外，在教學(xué)形式上，對部分實(shí)驗(yàn)而言，打破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行機(jī)械式的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，而是在講授實(shí)驗(yàn)原理與目的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生成為實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者與實(shí)施者，實(shí)驗(yàn)方案由學(xué)生本人確定并實(shí)施，可以分組進(jìn)行，雖然取得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不一定是應(yīng)有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，但是可以讓學(xué)生從錯(cuò)誤中發(fā)現(xiàn)問題，通過進(jìn)一步的指導(dǎo)使其改進(jìn)實(shí)驗(yàn)以解決問題，最終使學(xué)生對熱處理實(shí)驗(yàn)有更深刻的認(rèn)識。

2.4 以人為本，因人施教

熱處理實(shí)驗(yàn)最重要的目的在于使學(xué)生能夠掌握基礎(chǔ)理論與實(shí)踐知識，因此關(guān)鍵在于學(xué)生。金屬材料專業(yè)知識范圍跨度大，從化學(xué)成分+工藝≒組織結(jié)構(gòu)≒性能間相互關(guān)系涉及學(xué)科內(nèi)容復(fù)雜，理論又較為抽象，學(xué)生在理論學(xué)習(xí)中時(shí)常疲于應(yīng)付，對基礎(chǔ)理論的認(rèn)識也參差不齊，再結(jié)合學(xué)習(xí)興趣不同等方面的原因，實(shí)驗(yàn)教師在熱處理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中應(yīng)該做到以人為本，因材施教。

3 熱處理實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施過程

熱處理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革本質(zhì)在于更好地達(dá)到教學(xué)目的，提升教學(xué)質(zhì)量，改革方案的提出是指明方向，而方案的切實(shí)執(zhí)行才是保障。基于對上述方案的認(rèn)識，我們認(rèn)為，熱處理實(shí)驗(yàn)要真正的實(shí)現(xiàn)改革需要幾個(gè)方面內(nèi)容的具體實(shí)施。

3.1 制度的保證

制定嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)教師教學(xué)與培訓(xùn)制度以及實(shí)驗(yàn)室管理制度，既能夠保證教師隊(duì)伍的高素質(zhì)強(qiáng)能力，又能保證實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行順暢，此外，還應(yīng)該制定合理的獎懲措施。

3.2 思想的統(tǒng)一

統(tǒng)一思想是實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室改革的內(nèi)在關(guān)鍵，這主要是針對校、院領(lǐng)導(dǎo)部門以及實(shí)驗(yàn)教師而言，只有大家統(tǒng)一思想，下定決心實(shí)現(xiàn)熱處理實(shí)驗(yàn)的改革，才能夠真正實(shí)現(xiàn)改革目的。

3.3 經(jīng)濟(jì)的扶持

實(shí)驗(yàn)教師的外出培訓(xùn)、交流、參觀與學(xué)習(xí)及實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與維護(hù)等均需要相當(dāng)?shù)馁M(fèi)用才能完成，這需要學(xué)校、院系的領(lǐng)導(dǎo)部門給予經(jīng)濟(jì)上的扶持。

3.4 改革方向

實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)是一門重要的基礎(chǔ)理論輔助課程，更是一門重要的專業(yè)建設(shè)工程，是理論與實(shí)踐的橋梁。對熱處理實(shí)驗(yàn)教學(xué)而言，理論聯(lián)系實(shí)際、學(xué)以致用是目標(biāo)，教學(xué)改革是手段，切實(shí)執(zhí)行是保障。隨著實(shí)踐教學(xué)以及學(xué)科的發(fā)展，教師隊(duì)伍的培養(yǎng)將是重要的改革方向，實(shí)驗(yàn)教師除應(yīng)具備扎實(shí)的基礎(chǔ)理論與實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)外，還應(yīng)具備統(tǒng)領(lǐng)全局、自如控制課堂氣氛及合理制定實(shí)驗(yàn)方案提高教學(xué)質(zhì)量的能力。

［1］傅樂榮，李堯，余五新.應(yīng)用型高效工程材料與熱處理課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探討和實(shí)踐[J].教育與職業(yè)，2011，9:161-163.

［2］何曉韜.多媒體CAI課件在《金屬材料與熱處理》教學(xué)中的應(yīng)用[J].職業(yè)技術(shù)，2006，16:47.

［3］于鈞,藍(lán)藍(lán).金屬材料與熱處理課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].中國冶金教育,2003，3:67-69.

［4］崔國明，李興霞，吳金杰.金屬學(xué)及熱處理課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐[J].河南機(jī)電高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2011，19(1)：84-86.

［5］蔣建清，梅建平，睢良兵,等.金屬材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)課的改革與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2004，21(1)：23-26.