顯微數碼互動教學對金屬材料專業基礎實驗的影響

王玉峰　張慧敏　王權　吳忠旺

摘 要 在金屬材料專業基礎實驗中采用顯微數碼互動教學方式，提高了學生的學習積極性，增強了學生鑒別材料金相組織的能力和學習趣味性，鍛煉了學生的創新思維能力。

關鍵詞 顯微數碼 互動教學 師生互動 實驗改革

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2017.12.045

The Influence of Micro - digital Interactive Teaching on the

Basic Experiment of Metal Materials

WANG Yufeng， ZHANG Huimin， WANG Quan， WU Zhongwang

（Inner Mongolia University of Science and Technology， College of Material and Metallurgy，

Baotou， Inner Mongolia 014010）

Abstract In the basic experiment of metal materials， the use of micro-digital interactive teaching methods to improve the enthusiasm of students to enhance the ability of students to identify the organization of materials and learning interest， the ability of students to cultivate innovative thinking.

Keywords micro-digital interactive teaching； interaction between teachers and students； experiment reform

金屬材料專業基礎實驗是一門知識面廣泛的課程，包括材料科學基礎課程、固態相變課程的理論內容，從金屬凝固過程到熱處理后組織及性能，內容涉及物理、化學等跨學科知識。該課程實踐性較強，實驗過程中學生獨立操作設備完成實驗內容。實驗學習幫助鞏固理論知識，形象地認知各種材料的組織特征。如何激發學生學習興趣，在有限的學習時間內掌握更多的內容成為課程探索要點，在傳統的教學模式下，大部分實驗項目仍采用傳統的驗證性實驗，這種教學方法嚴重影響學生觀察能力、創造能力和綜合分析能力的培養和發展。

1 傳統專業基礎實驗教學法存在的弊端

（1）聽課時間多，操作時間少，不利于學生動手能力的培養。傳統的專業基礎實驗教學中，實驗指導教師先講授組織結構特點及原理，在課上講得非常細致，花費的時間較多，學生動手做實驗的時間減少，在講課時學生一心想動手做實驗，不能專心聽講，導致實驗課效果不理想。

（2）實驗項目多以驗證性實驗為主，實驗過程中教師先講解組織結構與特點，然后學生每人一組使用顯微鏡觀察標準金相試樣，再與教師講授的內容進行對比驗證，達到認知和熟悉金相組織特點的目的，實驗過程中指導教師通過巡視的方式掌控實驗的進程。該教學方法學生與指導教師互動較少，教師只是在巡視過程中發現問題對學生進行個別指導，且學生之間的互動也較少，一般是周圍的幾個同學相互探討，更多是獨自進行組織觀察。不能達到實驗課與理論課相結合，教材中的很多理論性知識應該通過典型實驗總結得出，卻直接以定論的形式出現，這就不利于發展學生的思維和培養其研究問題的能力。因此新的教學模式和設備就應運而生。

2 顯微數碼互動教學系統的特點

顯微數碼互動教學系統由金相顯微鏡系統、數碼互動教學圖像系統、計算機軟件系統組成，是以計算機為基礎的一種新型網絡化教學設施，該系統將學生顯微鏡、教師顯微鏡分別與計算機相連，并將教師計算機與數碼投影儀相連，實現師生之間有限互動。[1]該系統具有以下特點：

（1）一對多系統：由1臺連接顯微鏡的教師用服務器和40臺學生用顯微鏡及計算機組成，教師用服務器可看到任意一位學生計算機顯示的金相組織，任意學生可以通過計算機聯系教師服務器。[2]

（2）集中討論系統：教師用的服務器連接投影儀，屏幕上可同時顯示16位學生正在觀察的金相組織，采用換屏的方式實時顯示40位學生的實驗效果，并可放大任意一位學生正在觀察的金相組織，可隨時進行集體學習討論。

（3）學生互動系統：學生用的每一臺顯微鏡均有獨立計算機連接，觀察的金相組織可在計算機的顯示屏上展示，學生之間可以相互交流，找出組織特點。提高學生對金相組織的識別能力。

（4）師生互動系統：學生計算機可呼叫教師的服務器，及時向教師提問并溝通交流，減少了教師來回巡視的工作量，提高了教師的工作效率。

（5）安裝金相圖像分析軟件：該軟件可以測量面積、周長、形狀因子、等效直徑、最小直徑、最大直徑等幾十種形態參數，可以按照指定倍率，實時顯示動態圖像，可以用標準圖譜直接與屏幕上的金相組織進行對比評級。

顯微數碼互動教學采用網絡教學的方式，將實驗內容展示在學生的計算機屏幕上，學生能夠更清晰地觀察到組織細節，調動了學生的學習主動性和學習興趣，采用師生互動、學生之間的互動，提高學生的學習效率。

3 顯微數碼互動教學的應用

內蒙古科技大學在金屬材料專業的專業基礎實驗課中使用了顯微數碼互動教學方法，取得了良好的實驗效果。在奧氏體晶粒度測定的實驗項目中，實驗室提供幾種指定的鋼種，學生根據實驗材料成分的特點，制定奧氏體晶粒的顯示方法工藝并撰寫預習報告，指導教師審核通過后進行實驗。實驗過程中指導教師簡要介紹實驗操作要領及注意事項，學生領取實驗室熱處理后的試樣，進行金相樣品的初磨、細制，拋光、腐蝕及顯微鏡觀察。在前期金相樣品制備過程指導教師隨時巡視指導，及時糾正違反操作規程的試驗方法，安全地完成樣品制備過程。隨后來到互動教室進行奧氏體晶粒度的測定，采用兩種測試方法：與標準圖譜比較的對比法和定量金相法。在測試過程中首先調出金相軟件中的標準晶粒級別圖，在計算機顯示器上與學生磨出的樣品進行比對，找出試樣的晶粒級別；然后利用金相軟件中的線段測量功能數出一定長度線段所截得晶粒個數，計算晶粒級別。學生在測量的過程中教師通過服務器實時觀察每位學生的實驗過程，發現問題及時指導糾正。學生在測量完自己的樣品后與其它工藝試樣的學生相互交流，共同探討測試奧氏體晶粒度的體會。發現問題及時與教師服務器聯系，教師將該學生的問題圖像投影到教室的大屏幕上，與全班同學共同探討，加深知識的理解。endprint

4 教學效果

顯微數碼互動教學是一種活躍的、互動的教學方式，學生非常認同顯微數碼互動教學的方式，在實驗教學過程中互動的平臺給教師與學生、學生之間的溝通創造了條件，提高了學生的學習積極性，增強了學習的趣味性。學生對金屬材料的組織鑒別能力有了大幅度的提高，并擴展了學生的知識量。相互溝通、共同探討的學習方式拓展了學生的思路，鍛煉了學生的創新思維能力。

參考文獻

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