金屬熱處理工藝課程實(shí)踐教學(xué)改革

馮佃臣 李 濤 王玉峰 張慧敏內(nèi)蒙古科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院 內(nèi)蒙古包頭 014010

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金屬熱處理工藝課程實(shí)踐教學(xué)改革

馮佃臣 李 濤 王玉峰 張慧敏
內(nèi)蒙古科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院 內(nèi)蒙古包頭 014010

摘 要：金屬熱處工藝是金屬材料工程專業(yè)的一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課程。本文分析了內(nèi)蒙古科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院金屬材料工程專業(yè)的金屬熱處理工藝課程實(shí)踐教學(xué)方面存在問題，主要的問題是重理論輕實(shí)踐且實(shí)踐學(xué)時(shí)偏少。提出了相應(yīng)的改革措施，單獨(dú)開設(shè)該課程相關(guān)內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)課，改革實(shí)驗(yàn)課的考核內(nèi)容及方式。

關(guān)鍵詞：金屬熱處理工藝；實(shí)踐教學(xué)；教學(xué)改革

金屬熱處理工藝課程是材料學(xué)科中理論和實(shí)踐并重的一門專業(yè)核心課。金屬材料工程專業(yè)的本科畢業(yè)生對(duì)固態(tài)相變?cè)砗徒饘贌崽幚砉に嚨恼莆眨瑢?duì)其將來從事本專業(yè)的科研工程技術(shù)工作都具有非常重要意義。本科生不但需要掌握鐵碳合金中過冷奧氏體發(fā)生珠光體、馬氏體、貝氏體轉(zhuǎn)變及回火轉(zhuǎn)變的原理，更應(yīng)該掌握為了實(shí)現(xiàn)這些轉(zhuǎn)變的具體熱處理工藝即：正火、退火、淬火、回火工藝[1]。金屬熱處理工藝課程主要講授“四把火”(正火、退火、淬火、回火)和表面熱處理(表面淬火和化學(xué)熱處理)內(nèi)容的一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程。該課程也是畢業(yè)工作后用到最多的一門專業(yè)課程。本文就目前我校該課程實(shí)踐教學(xué)中存在的問題及將來改革的構(gòu)想做一個(gè)簡(jiǎn)要的敘述。

1 我院金屬熱處理工藝課程教學(xué)的現(xiàn)狀1.1 重課堂理論教學(xué) 輕實(shí)踐教學(xué)

目前，我們多采用“接受式教學(xué)模式”課堂講授該課程[2]。在課堂教授的過程中，教師在講臺(tái)上講解課程的內(nèi)容，學(xué)生在下面做筆記聽課。沒有調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，學(xué)生學(xué)習(xí)完該課程后也容易混淆“四把火”的意義。在課程教學(xué)的過程中在插入幾個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課。在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室金相顯微鏡下觀察實(shí)驗(yàn)室教師為其準(zhǔn)備好的試樣組織，觀察組織后寫份試驗(yàn)報(bào)告。教師就完成該門課程的教學(xué)任務(wù)，學(xué)生完成了該門課程的學(xué)習(xí)。結(jié)課以理論考試為主，實(shí)驗(yàn)成績(jī)僅占總成績(jī)的10%。因此，該課程的教學(xué)是以課堂理論教學(xué)為中心，學(xué)校的教學(xué)檢查、教師教學(xué)質(zhì)量的評(píng)價(jià)也以理論教學(xué)為主,而忽視了對(duì)理論知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用。而學(xué)生普遍存在的知識(shí)面過窄、實(shí)踐動(dòng)手能力差等問題，與這種“重理論、輕實(shí)踐”的教學(xué)指導(dǎo)思想皆有關(guān)系，這樣不僅不利于學(xué)生動(dòng)手能力、素質(zhì)的培養(yǎng)，更談不上培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

1.2采用“告知實(shí)驗(yàn)”教學(xué)方法

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法上我們一直采用的是“告知實(shí)驗(yàn)”傳統(tǒng)方式。在學(xué)生下實(shí)驗(yàn)室前就告知學(xué)生做那個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前通過預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，了解了實(shí)驗(yàn)原理、使用儀器、測(cè)試方法、實(shí)驗(yàn)步驟乃至數(shù)據(jù)記錄表格等等。來實(shí)驗(yàn)室后，學(xué)生只需要在顯微鏡下觀察實(shí)驗(yàn)室教師已經(jīng)為其準(zhǔn)備好了試樣的組織，在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上畫出組織示意圖即可。這種教學(xué)方法使得學(xué)生產(chǎn)生很強(qiáng)的依賴性，盡管實(shí)驗(yàn)做了很多，但很多學(xué)生還是既不會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，也不會(huì)動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)，更不會(huì)分析、解決在實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象和遇到的問題。學(xué)生只能在教師指定的時(shí)間進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，完成實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上明確規(guī)定的任務(wù)。學(xué)生盡管做完了熱處理后的組織觀察，但是如何通過加熱、冷卻熱處理得到的組織，學(xué)生并沒有親手去做，而是實(shí)驗(yàn)室的教師為其代勞，甚至熱處理后的試樣制備也是實(shí)驗(yàn)室老師為其代勞。當(dāng)然這也與實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)分配上偏少有很大關(guān)系，因?yàn)椋虒W(xué)學(xué)時(shí)較少，學(xué)生沒有足夠的時(shí)間去完成樣品的熱處理及熱處理后的制樣，因此，只有實(shí)驗(yàn)室老師在學(xué)生下實(shí)驗(yàn)室前為其準(zhǔn)備好試樣。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與高校拓寬專業(yè)面、增強(qiáng)適應(yīng)性的改革思路不相適應(yīng), 與實(shí)踐教學(xué)改革要求不相適應(yīng)[3]。

1.3分組實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排

目前金屬材料工程專業(yè)實(shí)行分組實(shí)驗(yàn)。由于實(shí)驗(yàn)室教師和本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備臺(tái)套數(shù)的原因，有好多實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)行分組實(shí)驗(yàn)，每組大約5～6人來完成實(shí)驗(yàn)的任務(wù)。實(shí)驗(yàn)室教師分組后，分配實(shí)驗(yàn)任務(wù)，由該組的所有學(xué)生來完成實(shí)驗(yàn)的全部?jī)?nèi)容。但在完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)的過程中，存在一個(gè)很大的問題，有一部分同學(xué)替代了其他學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程，實(shí)驗(yàn)結(jié)果或數(shù)據(jù)出來后，他們共享實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果，甚至有些學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析都按照其他學(xué)生的分析來做一點(diǎn)修改，來應(yīng)付實(shí)驗(yàn)課。這樣的結(jié)果，讓很大一部分學(xué)生并沒有真正參與到實(shí)踐環(huán)節(jié)中。

這一現(xiàn)狀使學(xué)生難于了解當(dāng)代熱處理工藝的最新成果，同時(shí)，也很難調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性創(chuàng)新性。在后續(xù)的教學(xué)過程中，尤其是本科畢業(yè)論文階段，指導(dǎo)教師分配題目后，本科生不知如何制定熱處理工藝，制定好熱處理供以后有的同學(xué)不會(huì)使用熱處理爐子進(jìn)行熱處理實(shí)驗(yàn)，甚至有部分學(xué)生都不會(huì)制備金相試樣，更不會(huì)分析熱處理過程中遇到的問題和熱處理后的組織及性能。針對(duì)這一現(xiàn)狀，結(jié)合內(nèi)蒙古科技大學(xué)金屬材料工程專業(yè)于2015年開始準(zhǔn)備工程教育認(rèn)證的工作，認(rèn)證需要加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，因此要在實(shí)驗(yàn)教學(xué)上做一定的改革的構(gòu)想。

2 我院金屬熱處理工藝課程教學(xué)改革的構(gòu)想

2.1課堂理論教學(xué)方式的改變

堅(jiān)持“多媒體教學(xué)與黑板板書相結(jié)合”的授課方式。為了加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，在金屬熱處理工藝課程教學(xué)手段上也進(jìn)行改革，改革的內(nèi)容包括教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段上。針對(duì)金屬熱處理工藝課程教材知識(shí)體系為了滿足培養(yǎng)創(chuàng)新人才的現(xiàn)狀，合理積極利用豐富的電子圖書和網(wǎng)絡(luò)資源，把一些難以理解的熱處理工藝，利用實(shí)例的形式去講解。比如在講解淬火時(shí)，從網(wǎng)上搜一段視頻：武俠電視劇中，我國(guó)古代鐵匠師傅鍛造兵器時(shí)，常將燒得發(fā)紅的鐵器放入冷水中，會(huì)聽到“嗤嗤”聲，加工出來兵器削鐵如泥，非常鋒利。在看完視頻后再去講解這一過程就是淬火。淬火的主要特點(diǎn)時(shí)快速加熱，目的是得到高硬度的馬氏體組織。這樣學(xué)生就很容易記住淬火，并且也看到了淬火的操作過程。讓學(xué)生切實(shí)體會(huì)到金屬熱處理課程的學(xué)習(xí)價(jià)值, 增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)的內(nèi)動(dòng)力，加深了學(xué)生對(duì)學(xué)科理論的理解與把握，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力夯實(shí)了基礎(chǔ)。在講解各種熱處理共以后的在組織時(shí)，如珠光體、馬氏體、貝氏體等時(shí)，把不同典型組織的金相照片和電子照片放到多媒體課件上，多讓學(xué)生觀察不同組織的形貌特征。從而，在感官讓學(xué)生記住了不同熱處理后的在組織。

2.2加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)單獨(dú)設(shè)課

加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面主要從兩個(gè)方面出發(fā)，一增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，單獨(dú)設(shè)課。能讓學(xué)生有時(shí)間在實(shí)驗(yàn)室自己動(dòng)手完成不同熱處理的實(shí)驗(yàn)過程，在熱處理后自己制備金相試樣，測(cè)試試樣的硬度和觀察組織。并整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行分析，寫成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。通過上述實(shí)踐訓(xùn)練給學(xué)生創(chuàng)造了運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的環(huán)境，讓學(xué)生學(xué)以致用，實(shí)現(xiàn)從理論向?qū)嵺`能力的轉(zhuǎn)化，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題解決問題的能力。為了讓學(xué)生有足夠的時(shí)間完成并理解不同熱處理工藝對(duì)性能和組織的影響，我們單獨(dú)設(shè)一門實(shí)驗(yàn)課。這樣避免了不同熱處理工藝實(shí)驗(yàn)隔段時(shí)間去完成，隔段時(shí)間長(zhǎng)了容易忘記前面做過的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使學(xué)生不容易掌握不同熱處理工藝對(duì)性能影響的比較。

2.3加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)考核內(nèi)容

結(jié)課成績(jī)的評(píng)定對(duì)學(xué)生平時(shí)的學(xué)習(xí)態(tài)度有很大的影響。目前實(shí)踐課程的考核還存在不少弊端，學(xué)生對(duì)實(shí)踐課程的考核抱無所謂態(tài)度。為了全面培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，實(shí)踐教學(xué)中要調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，應(yīng)進(jìn)行全面考核，與理論課一樣嚴(yán)格考核，應(yīng)制訂實(shí)踐教學(xué)考核規(guī)范，嚴(yán)格執(zhí)行考試制度。在結(jié)課考核內(nèi)容上做一定的修改。考核內(nèi)容包括：學(xué)生的上課出勤率(10%)、實(shí)踐動(dòng)手能力表現(xiàn)(20%)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成情況(20%)、結(jié)課考試(50%)四個(gè)方面。結(jié)課考試試題內(nèi)容主要是實(shí)踐內(nèi)容，如不同熱處理后組織的辨認(rèn)；給定某一種鋼，為了實(shí)現(xiàn)某一目的，為其制定熱處理工藝等[3]。

3 結(jié)束語

根據(jù)金屬熱處理工藝課程的特點(diǎn)，在教學(xué)過程中，一定要改掉“重課堂理論教學(xué)，輕實(shí)踐教學(xué)”的思想。通過單獨(dú)設(shè)實(shí)驗(yàn)課和改革實(shí)驗(yàn)課成績(jī)?cè)u(píng)定內(nèi)容，教師調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性、主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和分析問題解決問題的能力。以培養(yǎng)出更多的高素質(zhì)合格人才。

參考文獻(xiàn)

[1] 王順興.金屬熱處理原理與工藝[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2009.

[2] 倪俊杰,張旺.《金屬熱處理原理與工藝》多元協(xié)同教學(xué)模式構(gòu)建及實(shí)施效果的研究[J].中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊,2013(29):74-76.

[3] 葉宏閆忠琳.材料科學(xué)與工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的現(xiàn)狀與對(duì)策[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào):社會(huì)科學(xué)版.2007(2):126-127.

[4] 倪俊杰,王文宏.金屬熱處理原理與工藝”課程建設(shè)及教改實(shí)踐[J].中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊,2013(32):38-39.

The Practical Teaching Reforms of Course of the Technology of Metal Heat Treatment

Feng Dianchen, Li Tao, Wang Yufeng, Zhang Huimin
College of Material and Metallurgy, Inner Mongolia University of Science and Technology, Baotou, 014010, China

Abstract:The technology of metal heat treatment is a very practical course in metal material engineering. Some problems were analyzed which were found during the practice teaching of the course in Inner Mongolia University of Science and Technology. Teachers have paid too much more attention on theory than practice in teaching hours before. So practicing course was separated from theory course and the test of the course was reformed by contents and style.

Key words:the technology of metal heat treatment; practical course; teaching reforms

基金項(xiàng)目：內(nèi)蒙古科技大學(xué)重點(diǎn)課程建設(shè)項(xiàng)目(編號(hào)：3073013)；金屬材料工程高等學(xué)校“專業(yè)綜合改革試點(diǎn)”項(xiàng)目(編號(hào)：3071086)。

作者簡(jiǎn)介：馮佃臣，碩士，副教授

收稿日期：2015-07-30