《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革嘗試

黃清民 周玉輝 張玉周

[摘 要] 在專(zhuān)業(yè)教學(xué)發(fā)展的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)原設(shè)定的實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容與課程教學(xué)內(nèi)容并不能很好地相互適應(yīng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容進(jìn)行了針對(duì)性的調(diào)整，引入學(xué)科競(jìng)賽，以賽促教，激發(fā)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的積極性。拓展了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增加了實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)。實(shí)踐證明，此項(xiàng)教育改革獲得了較好的教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞] 材料科學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué);教學(xué)改革;學(xué)科競(jìng)賽

[基金項(xiàng)目] 集美大學(xué)教育教學(xué)改革項(xiàng)目（JY17083）;福建省教育廳基金B(yǎng)類(lèi)項(xiàng)目（B11017）

[作者簡(jiǎn)介] 黃清民（1978—），男，江蘇豐縣人，集美大學(xué)機(jī)械與能源工程學(xué)院講師，主要研究方向?yàn)榻饘俨牧稀⑿履茉床牧稀?/p>

[中圖分類(lèi)號(hào)] G642.0? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? [文章編號(hào)] 1674-9324（2020）19-0161-02? ? [收稿日期] 2019-09-04

材料科學(xué)基礎(chǔ)是材料類(lèi)本科生進(jìn)入專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)階段的非常重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，是研究材料成分、組織結(jié)構(gòu)、制備工藝與材料性能和應(yīng)用之間相互關(guān)系的學(xué)科[1-3]。該課程著重闡述材料科學(xué)的基礎(chǔ)理論及其應(yīng)用，包括材料的微觀結(jié)構(gòu)、晶體缺陷、材料的范性形變和再結(jié)晶、相平衡及相圖以及材料的物理特性等[4，5]。

材料科學(xué)基礎(chǔ)不僅理論性強(qiáng)、知識(shí)點(diǎn)多，比較抽象、枯燥，但又是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的科學(xué)基礎(chǔ)課[6，7]。協(xié)調(diào)好課程教學(xué)與課程實(shí)驗(yàn)，開(kāi)好實(shí)驗(yàn)課，對(duì)正確理解課程知識(shí)尤為重要。由于課程需實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較多，學(xué)時(shí)又有限，如何強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，提高實(shí)踐教學(xué)效果，達(dá)成實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的;就成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的主要任務(wù)。

一、原材料科學(xué)基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)設(shè)置的特點(diǎn)與不足

學(xué)院原材料科學(xué)基礎(chǔ)課程總學(xué)時(shí)為54學(xué)時(shí)，其中實(shí)驗(yàn)教學(xué)為8個(gè)學(xué)時(shí)，占比14.8%，包含4個(gè)實(shí)驗(yàn)，如下表1所示。原有開(kāi)設(shè)的課程內(nèi)實(shí)驗(yàn)主要是從工程材料課程內(nèi)容移植過(guò)來(lái)的，經(jīng)過(guò)兩屆學(xué)生的試運(yùn)行，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)與材料類(lèi)專(zhuān)業(yè)的辦學(xué)方向不適應(yīng)。為了建立同材料類(lèi)專(zhuān)業(yè)相適應(yīng)的課程實(shí)驗(yàn)，在學(xué)校第九批教學(xué)改革的申報(bào)中，啟動(dòng)了材料科學(xué)基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)改革。

二、教改后擬定的材料科學(xué)基礎(chǔ)新課內(nèi)實(shí)驗(yàn)

（一）教改后材料科學(xué)基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的調(diào)整

經(jīng)過(guò)課程教師與實(shí)驗(yàn)教師的協(xié)同分析，根據(jù)學(xué)院新版材料成型與控制專(zhuān)業(yè)的教學(xué)大綱，并參考國(guó)內(nèi)其他高校的辦學(xué)經(jīng)驗(yàn)，擬定了新的課程實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，如下表2所示。課程教師與實(shí)驗(yàn)教師協(xié)同工作，完成了新增實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)內(nèi)容的編制，并對(duì)保留的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的指導(dǎo)書(shū)內(nèi)容進(jìn)行了修訂。

1.對(duì)比教改實(shí)施前后的內(nèi)容，增加了金相試樣制備與光學(xué)金相顯微鏡的使用、晶體結(jié)晶過(guò)程觀察兩項(xiàng)新的內(nèi)容，保留了鐵碳合金的平衡組織觀察與常用金屬材料組織觀察兩項(xiàng)，剔除了鋼的熱處理淬火退火、回火處理兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。

2.新增的實(shí)驗(yàn)一金相試樣制備與光學(xué)顯微鏡的使用，主要講解金相的磨制與腐蝕，鑲嵌機(jī)與金相顯微鏡的使用。通過(guò)實(shí)驗(yàn)一的練習(xí)，使學(xué)生初步具備金相制備的基本技能。新增的實(shí)驗(yàn)二，晶體結(jié)晶過(guò)程觀察，資料顯示業(yè)界有兩種方案可供實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，分別是氯化銨結(jié)晶與硝酸銀遇銅析出[8]。選用了氯化銨過(guò)飽和溶液的結(jié)晶來(lái)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，從一開(kāi)始配置過(guò)飽和溶液，到結(jié)晶完畢，全程由學(xué)生操作驗(yàn)證，提升了學(xué)生的動(dòng)手能力，獲得了良好的教學(xué)效果。

3.對(duì)于剔除的鋼的熱處理兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，并不是舍棄不用，而是調(diào)整到其他課程中去。材料成型與控制專(zhuān)業(yè)有后繼課程金屬材料與熱處理，而材料科學(xué)基礎(chǔ)的課程學(xué)時(shí)緊張，所以熱處理部分不再講授，連同熱處理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一同并入金屬材料與熱處理課程內(nèi)。

（二）實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)的改變

受限于更改培養(yǎng)計(jì)劃需要更高權(quán)限，課程總學(xué)時(shí)任課教師無(wú)法改變;課程教師只能在總學(xué)時(shí)內(nèi)調(diào)整課堂學(xué)時(shí)與實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的分配。課程總學(xué)時(shí)依然為54，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)提升到10學(xué)時(shí)，占比18.5%，提升了3.7%。其中實(shí)驗(yàn)一是材料類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生需要掌握的最基本的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)技能，給予4個(gè)學(xué)時(shí)，以讓學(xué)生有充分的時(shí)間去學(xué)習(xí)顯微鏡與鑲嵌機(jī)的使用，練習(xí)金相磨制的基本技能。實(shí)驗(yàn)二、三、四均是2學(xué)時(shí)。

（三）引入學(xué)科競(jìng)賽，以賽促教

對(duì)于金相制作技能較好的同學(xué)，經(jīng)校內(nèi)選拔，推薦參加全國(guó)大學(xué)生金相技能大賽。全國(guó)大學(xué)生金相技能大賽是教育部高等學(xué)校材料類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)作為大賽的主辦單位，并對(duì)大賽的組織工作進(jìn)行具體的指導(dǎo);全國(guó)設(shè)置有材料類(lèi)專(zhuān)業(yè)的各大院校廣泛參加的國(guó)家級(jí)專(zhuān)業(yè)頂級(jí)賽事。全國(guó)大學(xué)生金相技能大賽是一項(xiàng)得到教育部有關(guān)部門(mén)認(rèn)可的全國(guó)性大學(xué)生賽事。

對(duì)經(jīng)選拔的參賽三名選手，進(jìn)行有針對(duì)性的專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練。2018年學(xué)院首次組隊(duì)參賽，獲得全國(guó)三等獎(jiǎng)一項(xiàng)。經(jīng)過(guò)參加國(guó)家級(jí)大賽的鍛煉，開(kāi)闊了眼界，認(rèn)識(shí)了不足;努力在以后的教學(xué)和比賽中獲得新的進(jìn)步。

三、教改的效果與下一步工作的展望

教改后新設(shè)置的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，更貼近材料科學(xué)與工程課程的內(nèi)容。所編撰的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，內(nèi)容更詳細(xì)、全面，可操作性更強(qiáng)。合并來(lái)講，為專(zhuān)業(yè)學(xué)生提供的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也豐富了，由原來(lái)的4個(gè)實(shí)驗(yàn)8學(xué)時(shí)提升到6個(gè)實(shí)驗(yàn)14學(xué)時(shí)，增強(qiáng)了學(xué)生的直觀感受與認(rèn)識(shí)。接下來(lái)的工作中，希望通過(guò)借調(diào)整培養(yǎng)計(jì)劃的機(jī)會(huì)，申請(qǐng)為材料科學(xué)與工程課程增加學(xué)時(shí)，以便為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的擴(kuò)充提供學(xué)時(shí)。

四、結(jié)語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高校教學(xué)的重要組成部分，課程教師和實(shí)驗(yàn)教師要密切配合，豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力和科學(xué)認(rèn)知。培養(yǎng)了學(xué)生的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)，使學(xué)生的專(zhuān)業(yè)技能得以鍛煉;滿足社會(huì)發(fā)展對(duì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求。

致謝：本教改項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)二晶體結(jié)晶過(guò)程觀察，得到了廈門(mén)理工學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院楊勇老師的大力協(xié)助，特此感謝！

參考文獻(xiàn)

[1]陳煒曄，張樹(shù)玲，蔣亮，耿桂宏.學(xué)科競(jìng)賽與材料科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J].教育教學(xué)論壇，2017（28）：108-109.